Paula, D.1*, Medeiros-Junior, E.B.1, Marinho, M.2, Magalhães, J.2
1 Universidade Federal de Ouro Preto, Morro do Cruzeiro s/n, Bauxita, Ouro Preto, Minas Gerais, Brasil – Cep 35.400-000 2 Serviço Geológico do Brasil - CPRM, Av. Brasil, 1731 - Funcionários, Belo Horizonte – Minas Gerais, Brasil – Cep 30.140-002 * daiane.paula1@aluno.ufop.edu.br
Resumo: As rochas metamáficas da região do Sinclinório Pitangui estão inseridas na porção noroeste da Província Metalogenética do Quadrilátero Ferrífero, porção meridional do cráton São Francisco. Os litotipos estudados no presente trabalho pertencem ao Grupo Pitangui, unidade basal do Supergrupo Rio das Velhas, uma sequência do tipo greenstone de idade Meso- a Neoarqueana. Os trabalhos atuais associam as rochas do Grupo Pitangui a condições metamórficas regionais na fácies anfibolito, distoante das condições metamórficas de fácies xisto verde presentes na região central da província. O objetivo desse trabalho é contribuir para compreensão do contexto metamórfico utilizando-se estudos petrográficos, microestruturais e confecção de uma pseudosseção. Os estudos basearam-se em análises de química mineral e de rocha total. Mediante o exposto, sugere-se que a região possui registro de metamorfismo de fácies xisto verde (T = 495 °C e P = 3,3 kbar), com pico metamórfico na fácies anfibolito inferior (T = 547 °C e P = 3,4 kbar). A trajetória metamórfica progressiva das metamáficas é caracterizada por aumento de temperatura com pressão constante.
Palavras-chave: Metamorfismo, Quadrilátero Ferrífero, Greenstone Belt, Química mineral, Pseudosseção
Abstract: This work presents the results of a petrological study on metamafic rocks from Pitangui sinclinorium, located in the northwestern portion of the Quadrilátero Ferrífero Metallogenetic Province at the Southern of São Francisco craton. The studied lithotypes belong to Pitangui Group, a basal unit of the Rio das Velhas Supergroup, a Meso- to Neoarchean greenstone belt sequence. Recent investigations associate regional amphibolite facies metamorphic conditions to Pitangui Group rocks, which contrasts with the prevalent greenschist facies present in the central region of the province. The main objective of this work is to contribute to understand this metamorphic context using petrographic, microstructural and pseudosection studies, based on mineral chemistry and whole-rock analyses. Through the above, it is suggested that the region underwent a progressive metamorphic history from greenschist facies (T=495°C e P=3,3 kbar) and reaching an lower amphibolite metamorphic peak (T=547°C e P=3,4 kbar). The process was marked by an increase in temperature at constant pressure.
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1. Introdução
A Província Quadrilátero Ferrífero (QF) localiza-se na região sudeste do Brasil no estado de Minas Gerais. É uma das mais importantes regiões metalogênicas do mundo, com reservas auríferas estimadas superiores a 1000 toneladas métricas (Lobato et al., 2001b). A grande maioria desses depósitos situa-se no Supergrupo Rio das Velhas, um greenstone belt meso-
a neoarqueano (Machado et al. 1992).
Os litotipos estudados neste trabalho pertencem ao Grupo Pitangui, que faz parte da sequência do greenstone Rio das Velhas localizada na porção NW do QF. De uma maneira geral, essa unidade diferencia-se do ponto de vista metamórfico das unidades do greenstone
belt na região central da província,
comumente associadas à fácies xisto verde. Os estudos metamórficos realizados na região têm caráter local e contemplam basicamente as ocorrências litológicas do depósito aurífero de Turmalina (e.g. Velásquez-David 2011; Silva 2016). Com base nisso, ampliar a distribuição de litotipos analisados pode auxiliar no melhor entendimento das características do processo metamórfico na região. Ademais, auxiliam a constatar se de fato, as condições metamórficas no depósito de Turmalina podem ser extrapoladas para todo Grupo Pitangui. Serão apresentados nesse trabalho estudos petrográficos, microestruturais de química mineral e modelagem metamórfica (pseudoseção) a fim de estabelecer as condições metamórficas de amostras de diferentes localidades da região com contextos geológicos similares.
2. Metodologia
Inicialmente, foram coletados dados e selecionadas amostras de rochas com diferentes localidades que enfatizavam o metamorfismo de protólito máfico na região. Lâminas delgadas foram examinadas sob microscopia ótica e porteriormente investigadas em detalhe por MEV-EDS (microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva) a fim de caracterizar as variações químicas das fases minerais. As análises químicas de elementos maiores em rocha total foram obtidas por
Fluorescência de Raios X e as de elementos traço por ICP-MS, no Laboratório Geosol-SGS.
A modelagem metamórfica foi desenvolvida com base na construção de pseudoseções no programa Theriak- Domino (De Capitani & Petrakakis 2010). Utilizou-se o banco de dados termodinâmicos de Holland & Powell (1998) convertidos por Douglas Tinkham para o programa Theriak-Domino. O sistema químico empregado para os cálculos foi CNFMASHTO (CaO-Na2O-
FeO-Fe2O3-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-H2O),
considerando H2O como uma fase pura em
excesso. A quantidade de Fe2O3 utilizada
na modelagem refere-se a 10% da quantidade total do Fe. Os modelos de solução sólida que foram utilizados são de Holland & Powell (2003) para plagioclásio; White et al. (2007) para granada e líquido; Mahar et al. (1997) para clorita; White et al. (2000) para ilmenita; White et al. (2002) para ortopiroxênio; Diener & Powell (2012) para clinopiroxênio e clinoanfibólio e Holland & Powell (1998) para epídoto.
3. Petrologia
A associação mineral da rocha LP9C é constituída por hornblenda e actinolita (60 % em volume modal); plagioclásio (25%); quartzo (8%); clinozoizita (<5%); ilmenita (<5%); carbonato (<5); Mg-Fe clorita (<5%); apatita (<5%). A rocha apresenta textura subidioblástica a xenoblástica, porfiroblástica poiquilítica para os anfibólios, com matriz granoblástica constituída predominantemente por quartzo e feldspato com contatos poligonais. Em termos gerais a hornblenda preserva a textura helicítica, caracterizada por foliações bem marcadas. As inclusões são de apatita, actinolita e opacos.
A rocha WL154 possui textura poiquiloblástica para actinolita e hornblenda (40%) e matriz granoblástica para quartzo (5%) e plagioclásio (29%). O plagioclásio possui hábito subidioblástico à xenoblástico. A textura poiquiloblástica é definida por inclusões de apatitas (<5%) no anfibólio. A saussuritação dos cristais de anfibólio é bem evidenciada pela sua substituição parcial por epidoto clinozoizita (8%). Os anfibólios mostram-se com hábito inequigranular prismático com tendência
fibrosa, textura decussada e exibem pleocroísmo em tons pálidos. Nesta rocha, ocorrem ainda lentes de carbonato e quantidades subordinadas de biotita, titanita e opacos.
4. Química Mineral e modelagem
Metamórfica
A Figura 1 ilustra a variação composicional do anfibólio e plagioclásio para as amostras LP9C e WL134.
A modelagem metamórfica foi realizada para a amostra LP9C, de composição química (wt%): SiO2 (51,9) TiO2 (1,03)
Al2O3 (14,0) Fe2O3 (13,8) MnO (0,28) MgO
(5,85) CaO (9,11) Na2O (2,42) K2O (0,13)
P2O5 (0,1) Cr2O3 (0,02) LOI (1,24) Total
(99,88). A associação mineral observada nessa seção, relaciona-se aos campos Plagioclásio, Clorita, Fe-Hornblenda, Titanita, Ilmenita e Plagioclásio, Mg- Hornblenda, Ilmenita, delimitados em vermelho, na Figura 2.
Fig. 1– Fotomicrografias a partir de MEV evidenciando aspectos texturais e de alteração
composicional das amostras:– a) Seção LP9C apontado alteração do núcleo, Fe-hornblenda (Fe-H), para a borda, Mg-hornblenda (Mg-H).– b) Seção WL 154, ressaltando a alteração da
actinolita (Act) para Mg-hornblenda (Mg-H). O conjunto de isolinhas e isopletas ilustrados na Figura 2 foi utilizado com
objetivo de delimitar as condições de P - T do metamorfismo progressivo e do pico do processo metamórfico.
Fig. 2 – Pseudosseção: Os campos delimitados em vermelho representam os campos de estabilidade
para a amostra LP9C. A trajetória do metamorfismo progressivo encontra-se delineada
em amarelo.
Verifica-se que as isopletas de quantidade de Si a.p.u.f. (6,6-7,0) em clinoanfibólio interceptam o campo do pico metamórfico, entretanto a amplitude do campo associada a distribuição dessas isopletas não permite delimitar de maneira mais exata as condições de geração da rocha. Portanto, se fez necessário superpor outros elementos no diagrama. Em síntese, ao agrupar as isopletas de Si do anfibolio, e adicionando-se isolinhas composicionais de volume modal de anfibólio (55-60%) e plagioclásio (25%), e ainda superpondo-se isolinhas de #Mg em clorita (0,51-0,54), consegue-se finalmente sugerir as condições metamórficas das associações minerais.
No campo definido por plagioclásio, clorita, Fe-hornblenda, titanita e Ilmenita, o metamorfismo é progressivo, pois a química mineral permite identificar a presença de Fe-Hornblenda parcialmente
94 preservada nas porções mais internas do grão. Ademais, os resultados em MEV- EDS salientam teores de An~20% (oligoclásio) para porções no núcleo dos grãos do plagioclásio. Com base nisso, este campo parece corresponder à associação metamórfica preservada pelo processo de aumento de temperatura. Já o campo plagioclásio, Mg- hornblenda e Ilmenita, evidencia o pico do processo metamórfico, ou seja, a máxima condição térmica, uma vez que, as análises MEV- EDS apontam Mg-Hornblenda nas porções mais externas do grão e teores de An~30% (andesina) nos bordos dos cristais de plagioclásio.
No metamorfismo progressivo as condições metamórficas verificadas foram T = 495 ºC e P ~ 3,3 kbar. Já no pico do processo metamórfico foi aferido T = 547 ºC e P ~ 3,4 kbar. Observa-se, a partir das análises, que ao longo da trajetória do metamorfismo progressivo para o pico metamórfico não houve mudanças significativas em termos de pressão. Logo esse processo caracteriza-se por aumento
de temperatura à pressão
aproximadamente constante.
5. Conclusão
As diferenças químicas encontradas nos anfibólios permitiu observar o metamorfismo progressivo, marcando a passagem da actinolita, Fe-hornblenda para Mg-hornblenda, o que é condizente com o zonamento composicional inverso visto nos plagioclásios. A trajetoria metamórfica isobárica é caracterizada por aumento da temperatura. As condições encontradas pela modelagem metamórfica em conjunto com a associação mineral, indicam a existência de fácies xisto verde parcialmente preservada durante o metamorfismo progressivo e um pico metamórfico em condições de fácies anfibolito inferior. Isso indica que muitas das rochas metamáficas da região frequentemente associadas a fácies xisto verde podem ter atingido condições de fácies anfibolito inferior como pico metamórfico.
Agradecimentos
Companhia de Pesquisa de recursos Minerais – CPRM. Laboratório de Microanálises, setor de MEV-
EDS Departamento de Geologia, UFOP.
Cordenadora: Profª Cristiane de Castro Gonçalves.
Referências
De Capitani C., & Petrakakis K., 2010. The computation of equilibrium assemblage diagrams with Theriak/Domino software. American Mineralogist, 95: 1006–1016.
Diener, J.F.A.; Powell, R., 2012. Revised activity – composition models for clinopyroxene and amphibole. Journal of Metamorphic Geology, vol. 30 (2), pp. 131-142.
Holland, T.J.B., Powell, R., 1998. An internally consistent thermodynamic data set for phases of petrological interest. Journal of Metamorphic Geology, 16:309–343.
Holland, T.J.B., Powell, R., 2003. Activity– composition relations for phases in petrological calculations: an asymmetric multicomponent formulation. Contributions to Mineralogy and Petrology, 145:492–501.
Lobato, L.M., Rodrigues, L.C.R., Vieira, F.W.R., 2001b. Brazil's premier gold province. Part II: geology and genesis of gold deposits in the Archean Rio das Velhas greenstone belt, Quadrilatero Ferrifero. Mineral. Deposita 36, 249–277.
Machado, N.; Carneiro, M.A. 1992. U–Pb evidence of late Archean tectono-thermal activity in the southern Sao Francisco shield, Brazil. Canadian Journal of Earth Sciences 29, 2341-2346. Mahar, E.M., Baker, J.M., Powell, R., Holland, T.J.B.,
Howell, N. 1997. The effect of Mn on mineral stability in metapelites. Journal of Metamorphic Geology, 15:223–238.
Velasquez-David, M.E., 2011. Evolução
Termocronológica e Metalogenética da Mineralização Aurífera do Depósito Turmalina, Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. Tese de doutoramento, Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, p. 231. White, R. W., Powell, R., Holland, T. J. B. & Worley,
B. A., 2000. The effect of TiO2 and Fe2O3 on metapelitic assemblages at greenschist and amphibolite facies conditions: mineral equilibria calculations in the system K2O-FeO-MgO- Al2O3SiO2-H2O-TiO2-Fe2O3. Journal of Metamorphic Geology, 18, 497–511.
White, R. W., Powell, R. & Clarke, G. L., 2002. The interpretation of reaction textures in Fe-rich metapelitic granulites of the Musgrave Block, central Australia: constraints from mineral equilibria calculations in the system K2O-FeO- MgOAl2O3-SiO2-H2O-TiO2-Fe2O3. Journal of Metamorphic Geology, 20, 41–55.
White, R.W., Powell, R., Holland, T.J.B., 2007. Progress relating to calculation of partial melting equilibria for metapelites. Journal of Metamorphic Geology, 25, 511–527.