i
PETROLOGIA, GEOQUÍMICA E GEOCRONOLOGIA DE
ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DA FOLHA MARIANA
iii
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Reitor
Prof. Dr. João Luiz Martins
Vice-Reitor
Prof. Dr. Antenor Barbosa Júnior
Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação
Prof. Dr. Tanus Jorge Nagem
ESCOLA DE MINAS
Diretor
Prof. Dr. José Geraldo Arantes de Azevedo Brito
Vice-Diretor
Prof. Dr. Wilson Trigueiro de Souza
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
Chefe
iv
v
CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA
–
VOL.72
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Nº 313
PETROLOGIA, GEOQUÍMICA E GEOCRONOLOGIA DE ROCHAS
METAULTRAMÁFICAS DA FOLHA MARIANA (SF-23-X-B-I), MINAS
GERAIS.
Thais Motta Veiga
Orientador
Prof. Dr. Newton Souza Gomes
Co-orientador
Prof. Dr. Marcos Tadeu de Freitas Suita
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito
parcial à obtenção do Título de Mestre em Ciências Naturais, Área de Concentração: Petrogênese/Depósitos Minerais/Gemologia
OURO PRETO
vi Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br Escola de Minas - http://www.em.ufop.br
Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/
Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita
35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606
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Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autoral.
ISSN 85-230-0108-6
Depósito Legal na Biblioteca Nacional Edição 1ª
V426p
Veiga, Thais Motta
Petrologia, Geoquímica e Geocronologia de Rochas Metaultramáficas da Folha Mariana (SF-23-X-B-I), Minas Gerais [manuscrito] / Thais Motta Veiga - 2011 xxii, 149f.; il. color.; tabs.; mapas. (Contribuições às Ciências da Terra. Série M, v.72, n.313)
Orientador: Prof. Dr. Newton Souza Gomes
Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais.
Área de Concentração: Petrogênese/Depósitos Minerais/Gemologia
1 Petrologia - Teses. 2. Geoquímica - Teses. 3. Geocronologia - Teses. I. Gomes, Newton Souza. II. Universidade Federal de Ouro Preto. III. Título.
CDU: 550.93(815.1)
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ix
Agradecimentos
Agradeço a Deus por ser sempre meu caminho. Aos meus pais pelo amor e esforços incondicionais. Ao meu orientador Prof. Dr. Newton Souza Gomes pelo apoio, revisões, esclarecimentos, críticas construtivas e toda a imensa dedicação ao longo da dissertação. Ao Luiz Silva (Superg./CPRM) pelo indispensável apoio nos estudos geocronológicos. A bolsista Pagu por tanta disposição em ajudar quando necessário no desenvolvimento da dissertação. Aos meus irmãos Júlio e Ique, e toda a minha família pelo carinho. Ao Leandro, namorado incrível, compreensivo e companheiro. Aos amigos, em especial a minha melhor amiga Vinha, a Splik, Marcos, Débora, Amanda e Edgar, simplesmente por serem meus verdadeiros amigos. Os meus sinceros e indeléveis agradecimentos!
xi
Sumário
INTRODUÇÃO ... 1
1.1- CONSIDERAÇÕES GERAIS
... 1
1.2 - OBJETIVOS
... 2
1.3 - LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO
... 2
1.4 - MATERIAIS E MÉTODOS
... 3
1.4.1 - Pesquisa Bibliográfica ... 3
1.4.2 - Mapeamento Geológico ... 3
1.4.3 - Estudos Petrográficos... 4
1.4.4 - Química Mineral... 4
1.4.5
–
Geoquímica ... 7
1.4.6 - Geocronologia ... 8
1.5 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
... 9
CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ... 11
2.1- INTRODUÇÃO
... 11
2.2- PROVÍNCIA GEOTECTÔNICA SÃO FRANCISCO
... 14
2.2.1- Complexo Santo Antônio do Pirapetinga ... 14
2.2.2- Complexo Santa Bárbara ... 14
2.2.3- Supergrupo Rio das Velhas ... 15
2.2.4- Supergrupo Minas ... 16
2.2.5- Grupo Sabará ... 16
2.2.6- Grupo Itacolomi ... 17
2.3- FAIXA MISTA
... 17
2.4 - PROVÍNCIA GEOTECTÔNICA MANTIQUEIRA
... 17
2.4.1- Complexo Acaiaca ... 17
2.4.2- Complexo Mantiqueira ... 18
2.4.3- Grupo Dom Silvério... 19
2.4.4- Rochas Granitóides ... 20
2.4.5- Coberturas Cenozóicas... 21
2.5
–
GEOLOGIA ESTRUTURAL
... 21
GEOLOGIA LOCAL E PETROGRAFIA... 23
3.1- INTRODUÇÃO
... 23
3.2- UNIDADES LITOLÓGICAS
... 25
3.2.1- Rochas Metaultramáficas com Minerais Ígneos Preservados ... 25
3.2.2- Rochas Metaultramáficas de Baixo a Médio Grau ... 31
3.2.3 - Black Wall e Gnaisses Associados ... 45
QUÍMICA MINERAL ... 51
4.1- INTRODUÇÃO
... 51
4.2-OLIVINA
... 51
4.3-PIROXÊNIOS
... 53
4.4-ANFIBÓLIOS
... 56
4.5-PLAGIOCLÁSIO
... 63
4.6-BIOTITA
... 64
xii
4.10- MINERAIS OPACOS
... 69
METAMORFISMO ... 71
LITOGEOQUÍMICA ... 77
6.1- INTRODUÇÃO
... 77
6.2- CONSIDERAÇÕES INICIAIS
... 77
6.3- LITOGEOQUÍMICA DAS ROCHAS METAULTRAMÁFICAS
... 78
6.4- LITOGEOQUÍMICA DOS GNAISSES ENCAIXANTES LOCALMENTE
... 97
ESTUDOS GEOCRONOLÓGICOS ... 99
7.1- INTRODUÇÃO
... 99
7.2- CONSIDERAÇÕES INICIAIS
... 99
7.3- DISCUSSÕES E RESULTADOS
... 100
7.3.1- Método U-Pb (laser ablation) ... 100
7.3.2- Método U-Pb (SHRIMP) ... 105
xiii
Lista de Figuras
FIGURA 1.01: Localização e vias de acesso da área de estudo ... 03
FIGURA 1.02: Mapa de distribuição espacial das ocorrências estudadas... 05
FIGURA 2.01: Localização da Folha Mariana no Cráton São Francisco (modificado de Alkmim 2004) ... 12
FIGURA 2.02: Mapa geológico da Folha Mariana com destaque os principais municípios da área de estudo (extraído e modificado de Baltazar e Raposo 1993) ... 13
FIGURA 3.01: Mapa de pontos em função da distribuição das amostras descritas ... 24
FIGURA 3.02A: Fotografia do afloramento de metaharzburgito do ponto 12 ... 27
FIGURA 3.02B: Fotografia evidenciando maior detalhe do metaharzburgito do ponto 12 ... 27
FIGURA 3.02C: Fotomicrografia da lâmina delgada polida BL-07-38a (ponto 12) mostrando olivina (Ol) anédrica serpentinizada inclusa em ortopiroxênio (Opx). LPP - Luz polarizada paralela ... 27
FIGURA 3.02D: Fotomicrografia da lâmina delgada polida BL-07-38a (ponto 12) mostrando antofilita (Ath) acicular sobrecrescida em ortopiroxênio (Opx) e alterando para talco (Tlc). LPX - Luz polarizada cruzada ... 27
FIGURA 3.02E: Fotomicrografia da lâmina delgada polida PF/TV-96/13 (ponto 13) mostrando pentlandita (Pn) na porção central e magnetita (Mag) na borda do cristal. Luz refletida ... 28
FIGURA 3.02F: Imagem de elétrons retroespalhados de pentlandita (Pn) alterando para heazlewoodita (Hlw) na porção central e magnetita (Mag) na borda do cristal ... 28
FIGURA 3.03A: Fotomicrografia da lâmina delgada polida PF/TV-1/2 (ponto 96) mostrando os clinopiroxênios (Cpx) fraturados. LPX ... 30
FIGURA 3.03B: Fotomicrografia da lâmina delgada polida PF/TV-1/2 (ponto 96) mostrando o clinopiroxênio alterando-se para mg-hornblenda (Mhb). LPX ... 30
FIGURA 3.04A: Fotografia evidenciando a foliação do talco xisto no ponto 19 no município de Furquim ... 34
FIGURA 3.04B: Fotomicrografia da lâmina PF/TV-44/20 (ponto 20) mostrando a foliação crenulada, definida por talco (Tlc), e cristais de tremolita (Tr) e de carbonato (lateral superior da foto). LPX ... 35
xiv
pentlandita (Pn) e pirrotita (Po) associadas no talco xisto (Luz refletida) e a imagem de elétrons retroespalhados dos mesmos ... 35
FIGURA 3.05: Fotomicrografia da lâmina AV-22-105 (ponto 87) mostrando os cristais de anfibólios analisados por microssonda eletrônica (LPP e Luz refletida), e imagens de elétrons retroespalhados dos mesmos cristais de anfibólios, no entanto evidenciando a presença de pseudomorfose total e parcial de tremolita (Tr), porção escura, e antofilita (Ath), porção clara ... 39
FIGURA 3.06A: Fotomicrografia da lâmina delgada polida 15b (ponto38) evidenciando uma matriz de clorita (Chl), porfiroblastos de talco (Tlc) e apatita (Ap). LPP ... 40
FIGURA 3.06B: Fotomicrografia da lâmina delgada polida 15b (ponto38) evidenciando uma matriz de clorita (Chl), porfiroblastos de talco (Tlc) e apatita (Ap). LPX ... 40
FIGURA 3.07: Fotografia que evidencia o xenólito de gnaisse em esteatito no ponto 5, na Pedreira em atividade no distrito de Cachoeira do Brumado ... 46
FIGURA 4.01: Classificação da olivina analisada por microssonda eletrônica em metaharzburgitos (BL-07-38a e PF/TV-25/12) ... 53
FIGURA 4.02A: Classificação dos clinopiroxênios analisados por microssonda eletrônica em metaclinopiroxenitos (BL-07-114A e PF/TV-1/2) e actinolitito (BL-07-114C) ... 55
FIGURA 4.02B: Classificação dos ortopiroxênios analisados por microssonda eletrônica em metaharzburgitos (BL-07-38a e PF/TV-25/12) ... 55
FIGURA 4.03A: Classificação dos ortoanfibólios em metaharzburgito (BL-07-38a e PF/TV-25/12) e em clorita-talco granofels (AV-22-105) analisados por microssonda eletrônica, segundo Leake et al. 1997 ... 60
FIGURA 4.03B: Classificação dos clinoanfibólios em talco xisto (PF/TV-37/16) analisados por microssonda eletrônica, segundo Leake et al. 1997 ... 61
FIGURA 4.04: Imagens de elétrons retroespalhados de clorita-talco granofels, mostrando a pseudomorfose total e parcial de antofilita (cinza claro) e tremolita (cinza escuro), e os pontos analisados (em vermelho) por microssonda eletrônica ... 61
FIGURA 4.05: Classificação dos clinoanfibólios analisados por microssonda eletrônica (segundo Leake et al. 1997): Tr em clorita-talco granofels (AV-22-105) ... 62
FIGURA 4.06: Classificação dos plagioclásios analisados por microssonda eletrônica nos gnaisses de Cachoeira do Brumado. PF-09-09-3: xenólito; PF/TV-15/7: gnaisse encaixante ... 64
FIGURA 6.01: Diagrama discriminante de Viljoen & Viljoen (1969) que relaciona MgO, CaO e Al2O3. A) Metaultramáficas da Folha Mariana; e, B) Ultramáficas e
xv
FIGURA 6.02: Diagramas discriminantes ternários de Coleman (1977): A) CaO x SiO2 x MgO
para as rochas metaultramáficas estudadas neste trabalho; B) CaO x SiO2 x MgO
para as rochas ultramáficas/metaultramáficas da bibliografia; C) Al2O3 x SiO2 x
MgO para a rochas metaultramáficas estudadas neste trabalho; e, D) Al2O3 x
SiO2 x MgO para rochas ultramáficas/metaultramáficas da bibliografia
... 87
FIGURA 6.03: Diagramas de variação binários em base anidra que apresentam o padrão de distribuição para os litotipos estudados e retirados da bibliografia: A e B) Al2O3
x MgO; C e D) CaO x MgO; E e F) Al2O3 x SiO2 ... 88
FIGURA 6.04: Diagramas de variação binários em base anidra que apresentam o padrão de distribuição para os litotipos estudados e retirados da bibliografia: G e H); CaO x SiO2; I e J) Cr x MgO; e, L e M) Ni x MgO ... 89
FIGURA 6.05: Diagramas que apresentam o comportamento de distribuição dos elementos terras raras dos metaultramafitos da Folha Mariana. Dados normalizados por Sun & McDonough (1989) para condrito C1 ... 94
FIGURA 6.06: Diagramas que apresentam o comportamento de distribuição dos elementos terras raras das amostras retiradas da bibliografia comparadas uma a uma com a média dos termos ultramáficos da Folha Mariana. Dados normalizados por Sun & McDonough (1989) para condrito C1 ... 96
FIGURA 6.07: Diagrama triangular Anortita (An)- Albita (Ab)- Ortoclásio (Or) normativos de classificação de rochas plutônicas (O’ Connor 1965) para os gnaisses de Cachoeira do Brumado ... 97
FIGURA 7.01: Imagens de catodoluminescência (A, C, E e G) e de back-scattered (B, D, F e H) com spot de aproximadamente 40 μm de alguns zircões datados do xenólito gnáissico (e.g amostra PF-09-09-3) ... 103
FIGURA 7.02: Imagens de catodoluminescência (A, C, E, G, I, L, N e P) e de back-scattered (B, D, F, H, J, M, O e Q) com spot de aproximadamente 40 μm de alguns zircões datados do xenólito gnáissico (e.g amostra PF-09-09-3) ... 104
FIGURA 7.03: Diagrama discórdia-concórdia U/Pb LA-ICP-MS obtido na amostra de gnaisse trondjhemítico (e.g. amostra PF-09-09-3) ... 105
xvi
TABELA 1.01: Relação dos minerais analisados pela microssonda eletrônica e quantidade de
pontos correspondentes ... 06
TABELA 1.02: Tabela com os elementos analisados pela microssonda eletrônica, raio x, padrões escolhidos (Coleção Ian Steele) e tempo de contagem dos silicatos, óxidos e carbonatos ... 07
TABELA 1.03: Tabela com os elementos analisados pela microssonda eletrônica, raio x, padrões escolhidos (Coleção Ian Steele) e tempo de contagem dos sulfetos ... 07
TABELA 3.01: Composição mineralógica encontrada nos metaharzburgitos ... 26
TABELA 3.02: Composição mineralógica encontrada nos diopsiditos ... 29
TABELA 3.03: Composição modal encontrada no metaortopiroxênio hornblendito ... 31
TABELA 3.04: Composição mineralógica encontrada nos talco xistos ... 33
TABELA 3.05: Composição mineralógica encontrada nos esteatitos ... 36
TABELA 3.06: Composição mineralógica encontrada nos clorita-talco granofels ... 37
TABELA 3.07: Composição mineralógica encontrada nos clorititos ... 40
TABELA 3.08: Composição mineralógica encontrada nos tremolititos ... 41
TABELA 3.09: Composição mineralógica do biotita-tremolita granofels ... 42
TABELA 3.10: Composição mineralógica dos clorita-hornblenda granofels ... 43
TABELA 3.11: Composição mineralógica dos tremolita xistos ... 44
TABELA 3.12: Composição mineralógica encontrada no clorita-biotita-hornblenda granofels ... 45
TABELA 3.13: Composição mineralógica encontrada no xenólito de anfibólio gnaisse... 46
TABELA 3.14: Composição mineralógica encontrada no biotita-hornblenda gnaisse ... 48
TABELA 4.01: Composição química média (% em peso) de olivina em metaharzburgitos ... 52
TABELA 4.02: Fórmulas estruturais médias das olivinas (calculadas com base na análise química média) em metaharzburgito ... 52
xvii
TABELA 4.04: Fórmulas estruturais dos clino e ortopiroxênios (calculadas com base na análise química média de 6 oxigênios equivalentes) presentes nos respectivos litotipos .... 54
TABELA 4.05: Composição química média, mínima e máxima (% em peso) dos orto e clinoanfibólios nos litotipos estudados ... 56
TABELA 4.06: Fórmulas estruturais médias dos clino e ortoanfibólios (calculadas com base na análise química média) presentes nos litotipos estudados ... 59
TABELA 4.07: Composição química média (% em peso) dos plagioclásios em gnaisses ... 63
TABELA 4.08: Fórmulas estruturais dos plagioclásios (calculadas com base na análise química média e 32 oxigênios equivalentes) presentes nos gnaisses ... 63
TABELA 4.09: Composição química média, mínima e máxima (% em peso) das biotitas nos litotipos estudados ... 65
TABELA 4.10: Fórmulas estruturais das biotitas (calculadas com base na análise química média) presentes nos litotipos de Cachoeira do Brumado ... 65
TABELA 4.11: Composição química média, mínima e máxima (% em peso) das cloritas nos litotipos estudados ... 66
TABELA 4.12: Fórmulas estruturais das cloritas (calculadas com base na análise química média e 28 oxigênios equivalentes) presentes nos litotipos estudados ... 67
TABELA 4.13: Composição química média (% em peso) do talco nas rochas metaultramáficas .... 68
TABELA 4.14: Fórmulas estruturais médias do talco (calculadas com base na análise química média) presentes nos litotipos estudados ... 68
TABELA 4.15: Composição química média (% em peso) de carbonatos nos litotipos estudados .... 69
TABELA 4.16: Composição química média (% em peso) de cromita em metaharzburgito ... 70
TABELA 4.17: Composição química média (% em peso) dos sulfetos em talco xisto e em metaharzburgito ... 70
TABELA 5.01: Associações mineralógicas observadas nos litotipos estudados ... 71
TABELA 6.01: Resultado das análises geoquímicas (% em peso) para elementos maiores e menores de amostras de rochas metaultramáficas da Folha Mariana, com suas respectivas simbologias ... 79
TABELA 6.02: Resultado das análises geoquímicas (% em peso) para elementos maiores e menores de amostras de rochas metaultramáficas da Folha Mariana, com suas respectivas simbologias ... 80
xviii
de rochas metaultramáficas da Folha Mariana ... 82
TABELA 6.05: Resultado das análises geoquímicas (% em peso) para elementos maiores e menores dos litotipos da literatura ... 83
TABELA 6.06: Resultado das análises geoquímicas (em ppm) para elementos-traço dos litotipos da literatura ... 83
TABELA 6.07: Resultado das análises geoquímicas (em ppm) para elementos terras raras das rochas metaultramáficas estudadas... 91
TABELA 6.08: Somatórios de elementos terras raras e as razões La/Yb e La/Sm ... 92
TABELA 6.09: Resultado das análises geoquímicas (em ppm) para elementos terras raras dos litotipos da bibliografia ... 93
TABELA 6.10: Resultado das análises geoquímicas (% em peso) para elementos maiores dos gnaisses encaixados localmente em metaultramáficas de Cachoeira do Brumado .. 97
TABELA 7.01: Resultado das análises U-Pb LA-ICP-MS. Pbc e Pb* indicam porções comuns e
radiogênicas, respectivamente ... 102
TABELA 7.02: Resultado das análises U-Pb SHRIMP. Pbc e Pb* indicam porções comum e
xix
Resumo
xxi
Abstract
1
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1- CONSIDERAÇÕES GERAIS
As rochas ultramáficas, que ocorrem na parte centro-sul do estado de Minas Gerais, têm sido estudadas desde os trabalhos pioneiros de Harder & Chamberlin em 1915 que as interpretaram como intrusivas. Dorr et al. (1957), ao realizar o mapeamento geológico do Quadrilátero Ferrífero concluíram que as rochas ultramáficas da “Série” Rio das Velhas seriam intrusivas no embasamento. Sichel (1983) definiu a unidade inferior do Supergrupo Rio das Velhas como constituída por rochas plutônicas e vulcânicas de caráter peridotítico, da série komatiítica identificada através de estruturas (spinifex, cumulus e quench) e baseada em parâmetros químicos; e propôs uma idade arqueana para o grupo. Baltazar & Zucchetti (2003) sugeriram pelo menos duas gerações de greenstone belt do Supergrupo Rio das Velhas (2900 Ma e 2780 Ma) na Folha Mariana.
Brandão e Jiamelaro (2008) mapearam nas proximidades das cidades de Acaiaca e Barra Longa, corpos de rochas metaultramáficas, nos quais ocorrem cristais de olivina, ortopiroxênio e clinopiroxênio muito bem preservados. A ocorrência de minerais instáveis como olivina e ortopiroxênio bem preservados permite inferir que essas rochas metaultramáficas teriam sido geradas num evento magmático posterior ao do greenstone belt Rio das Velhas, no Quadrilátero Ferrífero-MG, de idade arqueana. Recentemente, Medeiros Jr. (2009) sugeriu que essas rochas teriam sido submetidas às condições metamórficas da fácies granulito, pelo fato de se encontrarem no interior do Complexo Acaiaca, onde predominam rochas granulíticas.
Os esteatitos, produto de alteração hidrotermal das rochas metaultramáficas, tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores (e.g. Roeser et. al. 1980, Roeser et. al. 1987, Ladeira
et. al. 1983, Ladeira & Roeser 1983, Silva 1997, Jordt-Evangelista & Silva 2005) que tiveram como ênfase a determinação do protólito e assinatura geoquímica dos litotipos. Esses litotipos ocorrentes nas bordas leste e sudeste do Quadrilátero Ferrífero (Folha Mariana) foram originados a partir de processos metassomáticos e metamórficos em baixo grau em rochas ultrabásicas (Roeser et. al. 1987 e Roeser et. al. 1980).
2
gênese, à geoquímica, ao caráter intrusivo ou extrusivo, à idade, ao grau metamórfico e à química mineral destes litotipos constituem ainda hoje incógnitas cuja elucidação se faz necessária. Pretende-se com esta dissertação, através de uma abordagem pautada na metodologia científica e trabalhos de pesquisa elucidar essas questões.
1.2 - OBJETIVOS
Os objetivos principais deste trabalho foram obter a idade relativa das rochas metaultramáficas de Cachoeira do Brumado, através da datação de xenólitos de gnaisse encaixados em algumas ocorrências metaultramáficas, além de caracterizar geoquimicamente as rochas metaultramáficas da Folha Mariana e determinar aspectos genéticos e fácies metamórficas desses litotipos. Também foram realizados estudos microscópicos suportados por determinações de microssonda eletrônica que permitiram caracterizar as rochas e determinar, de forma precisa a composição química das principais fases minerais.
1.3 - LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO
A área de trabalho situa-se na Folha Mariana (SF-23-X-B-I) que se posiciona na porção centro-sudeste do Estado de Minas Gerais. A Folha Mariana possui aproximadamente 3.000 km2 de extensão e está limitada pelos meridianos 43º 00’ e 43º 30’ de longitude W de
Greenwich e pelos paralelos 20º 00’ e 20º 30’ de latitude sul. As sedes dos principais municípios abrangidos pela área são: Acaiaca, Alvinópolis, Barra Longa, Cachoeira do Brumado, Catas Altas, Diogo de Vasconcelos, Furquim e Mariana (figura 1.01).
3
Figura 1.01: Mapa de localização e vias de acesso da área de estudo.
1.4 - MATERIAIS E MÉTODOS
1.4.1 - Pesquisa Bibliográfica
Inicialmente procedeu-se um estudo sistemático da literatura geológica disponível que versava sobre as rochas metaultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e em outras regiões pré-cambrianas, bem como sobre análises de química mineral, dados geocronológicos e de geoquímica dessas rochas, com ênfase em komatiítos e complexos acamadados.
1.4.2 - Mapeamento Geológico
4
A etapa de campo foi realizada nos meses de abril, agosto e setembro de 2009, totalizando um período de 12 dias. Durante o desenvolvimento dessa etapa foram visitados 133 pontos (figura 1.02) e coletadas 95 amostras das quais foram selecionadas 50 para confecção de lâminas delgadas polidas. Procurou-se assegurar a efetivação de uma amostragem sistemática em afloramentos com rocha fresca.
1.4.3 - Estudos Petrográficos
Além das 50 lâminas confeccionadas, 48 de rochas metaultramáficas e 2 de rochas gnáissicas, foram selecionadas 35 lâminas delgadas de rochas metaultramáficas da área estudada confeccionadas em trabalhos geológicos de graduação da UFOP para o estudo ao microscópio petrográfico com ênfase na identificação de protólitos e aspectos metamórfico-deformacionais. Dentre os trabalhos geológicos referidos citam-se os de Barbosa & Pereira (2007), Barros & Zagotto (2007), Morais & Oliveira (2007), Pimenta & Silva (2007), Silva & Gramigna (2007), Brandão & Jiamelaro (2008). A descrição petrográfica foi realizada com auxílio do microscópio petrográfico de polarização por luz incidente e transmitida.
1.4.4 - Química Mineral
6
A tabela abaixo (tabela 1.01) mostra de maneira sucinta a quantidade de pontos por mineral analisado.
Tabela 1.01: Relação dos minerais analisados pela microssonda eletrônica e quantidade de pontos correspondentes.
MINERAL QUANTIDADE DE PONTOS Olivina 9
Piroxênio 24
Anfibólio 81
Plagioclásio 5
Biotita 12
Clorita 27
Talco 12
Carbonato 13
Óxidos 22
Sulfetos 19
Foram analisados para os silicatos, óxidos e carbonatos os seguintes elementos: Na, K, Mn, Mg, Ca, Fe, Al, Ti, Ni, Si, Cr e F e para os sulfetos, o Sb, Fe, Cu, S, As, Co e Ni. O teor desses elementos é fornecido sob a forma de óxidos, com exceção do elemento F.
7
Tabela 1.02: Tabela com os elementos analisados pela microssonda eletrônica, raio x, padrões escolhidos (Coleção Ian Steele) e tempo de contagem dos silicatos, óxidos e carbonatos.
Elementos Analisados
Raio X Cristal analisado no padrão
Nome do Padrão
Tempo de Contagem
Pico Back
Na Ka TAP Jadeíta 10 s 5 s
K Ka PETJ Microclina 10 s 5 s
Mn Ka LIF Rodonita 10 s 5 s
Mg Ka TAP MgO 10 s 5 s
Ca Ka PETJ Wollastonita 10 s 5 s
Fe Ka LIF Magnetita 10 s 5 s
Al Ka TAP Al2O3 10 s 5 s
Ti Ka PETJ Rutilo 10 s 5 s
Ni Ka LIF NiO 10 s 5 s
Si Ka TAP Quartzo 10 s 5 s
Cr Ka PETJ Cr2O3 10 s 5 s
F Ka TAP Fluorita 10 s 5 s
Tabela 1.03: Tabela com os elementos analisados pela microssonda eletrônica, padrões escolhidos (Coleção Ian Steele) e tempo de contagem dos sulfetos.
Elementos Analisados
Raio X Cristal analisado no padrão
Nome do Padrão
Tempo de Contagem
Pico Back
Sb La PETJ Estibinita 10 s 5 s
Fe Ka LIF Pirita 10 s 5 s
Cu Ka LIF Calcopirita 10 s 5 s
S Ka PETJ Pirita 10 s 5 s
As Ka TAP Arsenopirita 10 s 5 s
Co La LIF Co Metal 10 s 5 s
Ni Ka LIF Ni metal 10 s 5 s
1.4.5
–
Geoquímica
8
na mesma firma canadense, no entanto em uma filial na cidade de Goiânia (GO).
Os elementos analisados foram divididos em três grupos, segundo os códigos do laboratório canadense, são eles os grupos 4A, 4B e 1DX. O Grupo 4A inclui alguns elementos em forma de óxidos, tais como SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, MnO,
Cr2O3, Sc, além dos parâmetros LOI (perda ao fogo), Ct (carbono total) e St (enxofre total). O
Grupo 4B compreende os elementos traço, incluindo terras raras, tais como Ba, Be, Ce, Co, Cs, Dy, Er, Eu, Ga, Gd, Hf, Ho, La, Lu, Nb, Nd, Ni, Pr, Rb, Sc, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Th, Tm, U, V, W, Y, Yb, Zr. O Grupo 1DX inclui os elementos Ag, As, Au, Bi, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Sb, Se, Ti, Zn.
Posteriormente, os resultados obtidos nas análises geoquímicas de rocha total foram tratados com o auxílio dos softwares Geoplot e IgPlot.
1.4.6 - Geocronologia
As análises geocronológicas foram realizadas, pelos métodos U-Pb LA-MC-ICP-MS e U-Pb SHRIMP, em zircões de um xenólito de gnaisse encontrado numa jazida de esteatito no distrito de Cachoeira do Brumado. As análises U-Pb LA-MC-ICP-MS (Laser Ablation Multi-Collector Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) foram desenvolvidas no Laboratório de Geocronologia no Instituto de Geociências na Universidade de Brasília (UnB), e as análises U-Pb SHRIMP (Sensitive High Resolution Íon Microprobe), na Universidade Nacional da Austrália (Australian National University- ANU, Canberra).
9
No Laboratório da UnB, após separação e tratamento dos minerais pesados, ainda foi possível observar cristais de zircões e anfibólios misturados. O procedimento adotado para a separação dos zircões e anfibólios foi colocá-los em uma placa de petri com álcool e posteriormente movimentá-los de forma circular, de modo que os zircões se concentraram na lateral da placa. Seguiu-se a seleção manual com o auxílio de uma lupa binocular. Os zircões foram depositados em uma lâmina delgada coberta com uma fita dupla. Colocou-se um anel de plástico de 9 mm de diâmetro na fita em torno dos zircões, preenchendo-o posteriormente por resina epoxy. Esperou-se por um período de um dia a secagem do material. Dessa forma, foram feitos dois mounts com aproximadamente 40 zircões cada mount. Após secagem, as superfícies dos mounts receberam polimento com pasta diamantada a fim de expor superfícies de zircão. Finalmente, logo após a exposição, foram realizadas as análises geocronológicas nos zircões.
Após esta etapa realizou-se a catodoluminescência no Laboratório de Microscopia Petrográfica (LMP) do Instituto de Geociências da Universidade Federal de São Paulo (USP), a fim de observar possíveis crescimentos secundários.
As análises U-Pb laser ablation, na UnB, foram realizadas sob a orientação do Prof. Dr. Elton Luiz Dantas e Joseneusa Brilhante Rodrigues. O equipamento utilizado MC-ICP-MS Thermo-Finnigan modelo Neptune operou com um laser de frequência igual a 10 Hz e uma energia igual a 40%. O tamanho do diâmetro feito pelo laser em cada zircão possui cerca de 40
µm.
Os mounts foram levados para um banho ultra-sônico com HNO3 e água destilada. No
suporte de amostra de fibra sintética, presentes no equipamento, foram colocados os dois
mounts feitos, juntamente com um padrão, que posteriormente foram analisados. As análises de LA-ICP-MS foram tomadas como tiros únicos em cristais de zircão individual.
As análises U-Pb SHRIMP em cristais de zircão foram desenvolvidas gentilmente pelo Dr. Luiz Carlos da Silva (Superg./CPRM) e, assim como as análises de LA-ICP-MS, foram tomadas como tiros únicos em cristais de zircão individual.
1.5 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
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CAPÍTULO 2
CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
2.1- INTRODUÇÃO
A área estudada situa-se entre as províncias geotectônicas São Francisco e Mantiqueira, de modo que a primeira ocupa a porção oeste da Folha Mariana e a segunda, a porção leste (figura 2.01).
A Província Geotectônica São Francisco (PGSF) abrange todo o território do Cráton do São Francisco (CSF) (Almeida et al. 1977, 1981, Alkmin et al. 1993). Segundo os autores supracitados, o embasamento do cráton é um núcleo arqueano que se estabilizou após o término do Evento Transamazônico, envolvido por orógenos relacionados ao Ciclo Brasiliano/Panafricano, a saber: a norte à Faixa Sergipana e Faixa Riacho do Pontal, noroeste à Faixa Rio Preto, a oeste à Faixa Brasília, a sul à Faixa Ribeira (Alto Rio Grande) e a sudeste à Faixa Araçuaí. O cráton foi delimitado com base nas variações da deformação das rochas supracrustais e envolvimento do embasamento cratônico pela Orogênese Brasiliana (Almeida 1977; Alkmim et al. 1993).
No âmbito da Folha Mariana, a PGSF foi individualizada nas unidades: Complexo Santo Antônio do Pirapetinga, Complexo Santa Bárbara e Supergrupo Rio das Velhas de idades arqueanas, Supergrupo Minas de idade proterozóica e, por último, o Grupo Itacolomi (Baltazar & Raposo 1993) (figura 2.02). Na PGSF predominam sequências de rochas supracrustais metamorfizadas, predominantemente na fácies xisto-verde, associadas às rochas granitóides. Esta província compreende ainda as seqüências metavulcano-sedimentares arqueanas e proterozóicas do Quadrilátero Ferrífero.
12
Na área investigada, a PGM é composta pelo Complexo Acaiaca, Complexo Mantiqueira, Grupo Dom Silvério e pelos granitóides Córrego Taioba, Diogo de Vasconcelos, Barra Longa, Estiva e Mombaça (figura 2.02), todos de idades proterozóica.
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2.2- PROVÍNCIA GEOTECTÔNICA SÃO FRANCISCO
2.2.1- Complexo Santo Antônio do Pirapetinga
De acordo com Baltazar & Raposo (1993), o Complexo Santo Antônio do Pirapetinga (CSAP) é composto por gnaisses tonalíticos a graníticos associados a anfibolitos, esteatitos, serpentinitos e talco-clorita xistos transformados metamórfica e metassomaticamente. Na definição desses autores, o complexo está em contato com as supracrustais do Supergrupo Rio das Velhas, com os gnaisses e/ou granitóides dos complexos Mantiqueira e Santa Bárbara e com o Granitóide Diogo de Vasconcelos. As rochas do complexo, que se distribuem nas proximidades de Bandeirantes, a oeste da área, e de Cachoeira do Brumado, a sul-sudeste, podem ser correlatas à base do Supergrupo Rio das Velhas (Baltazar & Raposo 1993).
Baltazar & Raposo (1993) correlacionaram as idades obtidas por Teixeira (1982)(Rb-Sr em rocha total: 2867 ± 128 Ma e 2726 ± 101 Ma) e por Machado et al. (1989)(U-Pb: 2776 ± 76 Ma e 2730 ± 10 Ma) para os gnaisses do CSAP, e concluíram que esses litotipos correspondem a tonalitos e granitos gerados no final do Arqueano (no Ciclo Tectônico Jequié) que foram posteriormente deformados.
2.2.2- Complexo Santa Bárbara
Segundo Baltazar & Raposo (1993) o Complexo Santa Bárbara pode ser correlacionado ao CSAP e possui rochas que apresentam uma disposição alongada segundo a direção N-S. Os autores propõem ainda que o Complexo Santa Bárbara seja constituído por gnaisses tonalíticos a trondhjemíticos, normalmente bandados por rochas metagraníticas intrusivas nesses gnaisses, e por xenólitos deformados de anfibolitos e metadioritos.
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2.2.3- Supergrupo Rio das Velhas
As rochas do Supergrupo Rio das Velhas (SGRV) se distribuem pelo flanco leste do Quadrilátero Ferrífero, bordejando a Serra do Caraça, Bento Rodrigues e Mariana, e envolvem o Complexo Santa Bárbara, passando por Padre Viegas, Bandeirantes, Cachoeira do Brumado, Monsenhor Horta e Cláudio Manoel (Baltazar & Raposo 1993).
Alguns autores (e.g. Schorscher 1978, 1979, Schorscher et al. 1982, Sichel 1983) delimitaram estratigraficamente o SGRV, da base para o topo, pelos grupos Quebra-Osso, Nova Lima e Maquiné. Dorr II (1969) foi o autor do trabalho final que se tornou referência para os estudos posteriores a respeito de rochas metaultramáficas do Quadrilátero Ferrífero, reinterpretadas como komatiítos por pesquisadores, entre os quais se destacam Schorscher (1978), Ladeira (1981), Sichel (1983), Padilha et al. (1984), Shrank et. al. (1984), Noce et. al.
(1990), Pinheiro & Nilson (1993) e Costa (1995) e Jordt-Evangelista & Silva (2005).
Em contrapartida, Ladeira (1980) considerou desnecessária a criação do Grupo Quebra-Osso, preferindo relacionar as rochas do grupo à base do Grupo Nova Lima. Posteriormente, o autor subdividiu o Grupo Nova Lima em três unidades: unidade metavulcânica (antigo Quebra-Osso); unidade metassedimentar química e unidade metassedimentar clástica.
Com base na Folha Mariana, Baltazar & Raposo (1993) subdividiram o SGRV nos grupos Nova Lima e Maquiné. Segundo os autores, o Grupo Nova Lima pode ser dividido nas subunidades peridotítica, que se refere ao Grupo Quebra-Osso de Schorscher (1979), e vulcano-sedimentar. A subunidade Peridotítica Quebra-Osso é constituída por rochas ultramáficas esteatitizadas e serpentinizadas. Rochas ultramáficas transformadas em talco-xisto com 70 a 90 % de talco são características da região e aparecem nas imediações do vilarejo de Bandeirantes. A subunidade vulcano-sedimentar é representada por esteatitos, anfibólio xistos, granada fels, clorita xistos, quartzo-biotita-plagioclásio xistos, biotita-estaurolita-plagioclásio-quartzo xistos, quartzitos, quartzitos ferruginosos e formações ferríferas. E finalmente, sobre o Grupo Nova Lima, o Grupo Maquiné é constituído por quartzitos ou rochas quartzosas com feldspatos e micas, contendo níveis ferruginosos, alguns com aspecto de formações ferríferas.
16
2000). Entretanto, são necessários estudos geocronológico/evolutivos mais aprofundados e precisos para se obter a história geológica concisa do SGRV.
2.2.4- Supergrupo Minas
O Supergrupo Minas (SGM) se sobrepõe ao SGRV, em nítida discordância erosiva e angular. Originalmente denominada de “Série” Minas, por Derby (1906) e Harder & Chamberlin (1915), esta unidade é composta por uma sequência plataformal de idade proterozóica.
O SGM foi dividido, da base para o topo nos Grupos: Caraça (Wallace e Maxwell 1958), Itabira (Dorr II 1958a, 1958b) e Piracicaba (Pomerene, Simmons e Gair 1958). O Grupo Caraça, constituído pelas formações Moeda e Batatal, corresponde à unidade inferior do SGM, na qual é composta por quartzitos grossos, por vezes conglomeráticos e filitos constituídos essencialmente por sericita, clorita e grafita. O Grupo Itabira, subdividido nas formações Cauê e Gandarela, é a unidade intermediária clasto-química, formada por itabiritos (formação ferrífera), itabiritos dolomíticos e dolomitos. A Formação Gandarela foi datada por Babinski et al. (1995), que obtiveram, por meio do método Pb-Pb, uma idade de 2420 ± 19 Ma para rochas carbonáticas, interpretado pelos mesmos autores como a idade de deposição dessas rochas. Finalmente, por último, a unidade superior representada pelo Grupo Piracicaba, é composta predominantemente por sedimentos clásticos. O Grupo Piracicaba subdivide-se, da base para o topo, nas seguintes formações: Cercadinho, Fecho do Funil, Tabões e Barreiro.
2.2.5- Grupo Sabará
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Machado et al. (1992) dataram zircões detríticos, pelo método U-Pb e obtiveram uma idade 2125 ± 4 Ma, interpretada por esses autores como a deposição do Sabará em uma bacia
foreland do Cráton São Francisco. Por esta razão, Renger et al. (1994) propuseram a elevação da antiga Formação Sabará à categoria de grupo.
2.2.6- Grupo Itacolomi
O Grupo Itacolomi, originalmente descrito como “Série” Itacolomi por Guimarães (1931), se sobrepõe ao Grupo Sabará e assenta discordantemente sobre as rochas do SGM. Para Dorr II (1969), a unidade seria constituída por duas fácies: a fácies Santo Antônio, composta por filitos, metaconglomerados, quartzito e quartzito ferruginoso com hematita e magnetita; e a fácies quartizítica, tipo Itacolomi, constituída principalmente por quartzito, quartzito conglomerático e quartzito ferruginoso.
O Grupo Itacolomi foi datado por Machado et al. (1993), que obtiveram idades no intervalo entre 2180-3180 Ma, pelo método U-Pb em zircões detríticos.
2.3- FAIXA MISTA
O termo Faixa Mista foi denominado por Baltazar & Raposo (1993), no qual é composta por gnaisses do Complexo Mantiqueira e rochas para-derivadas, básicas e ultrabásicas correlacionáveis ao Supergrupo Rio das Velhas.
2.4 - PROVÍNCIA GEOTECTÔNICA MANTIQUEIRA
2.4.1- Complexo Acaiaca
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Assim como já mencionado no capítulo anterior, Brandão e Jiamelaro (2008) mapearam, nas proximidades do município de Acaiaca, corpos de rochas metaultramáficas com cristais de olivina e ortopiroxênio muito bem preservados em meio às rochas granulíticas. A ocorrência de minerais instáveis como olivina e ortopiroxênios bem preservados permite sugerir que as rochas ultramáficas da unidade em questão poderiam ter sido geradas num evento magmático pós-Rio das Velhas. Medeiros Jr. (2009) considerou essas rochas metamórficas de fácies granulito, nomeando-as de olivina-piroxênio granofels, devido à inserção das mesmas no interior da faixa onde predominam rochas granulíticas. Ainda segundo este autor a área do Complexo Acaiaca é maior do que a área originalmente relatada por Jordt-Evangelista (1984) e mapeada por Baltazar & Raposo (1993).
Teixeira et al. (1987) realizaram datação, pelo método Rb-Sr, e obtiveram uma idade de 2000 Ma para o evento metamórfico de fácies granulito.
2.4.2- Complexo Mantiqueira
O Complexo Mantiqueira (Brandalise 1991) tem sido englobado em mais de uma unidade litoestratigráfica desde a denominação do termo “Série” Mantiqueira por Barbosa (1954). Desde então, a mesma associação litológica pode ser parcial ou totalmente incluída no Complexo Piedade (Ebert 1958, Machado Filho et al. 1983, Silva et al. 2002), no Complexo Gnáissico-Migmatítico (Silva 1978) ou no Complexo Barbacena (Hasui & Oliveira 1984). Com base no contexto geotectônico, o Complexo Mantiqueira (CM) compõe uma extensa faixa de ortognaisses de composição TTG (tonalito-trondhjemito-granodiorito), empurrados sobre a margem meridional do Cráton do São Francisco (Silva et al. 2002, Noce et al. 2007).
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Dados geocronológicos obtidos por Teixeira et al. (1987) ao analisarem os gnaisses do CM na região entre Ponte Nova e Rio Casca, pelo método Rb-Sr em rocha total, indicaram uma idade de 2000Ma, interpretada como a idade de recristalização metamórfica destas rochas. Segundo os autores supracitados, essas rochas seriam mais antigas do que 2000 Ma, uma vez que teriam sido submetidas ao retrabalhamento crustal no Ciclo Transamazônico. Seguindo a mesma linha de pensamento, Baltazar & Raposo (1993) relatam uma idade arqueana para os gnaisses do CM.
Datações mais recentes realizadas por Silva et al. (2002) e Noce et al. (2007), pelo método U-Pb em zircão (SHRIMP), indicaram idades entre 2180-2041 Ma, interpretadas como idades de cristalização magmática paleoproterozóicas, e outras entre 2100 Ma e 560 Ma, idades de recristalização metamórfica, para os gnaisses desta unidade. De acordo com esses autores, o magmatismo estendeu-se até aproximadamente 2100 Ma, seguido por estágios colisionais a pós-colisionais até cerca de 2050 Ma, no qual se associou ao primeiro evento metamórfico.
2.4.3- Grupo Dom Silvério
Na Folha Mariana, o Grupo Dom Silvério (GDS) é composto dominantemente por biotita-muscovita quartzo xistos com intercalações locais de quartzitos e rochas alteradas anfibolíticas e/ou calciossilicáticas (Baltazar & Raposo 1993). Os autores supracitados definem o grupo como uma sequência de metamorfitos de médio a baixo grau, posicionada no extremo sudeste da Folha Mariana. De acordo com Jordt-Evangelista & Muller (1986a, 1986b) esse domínio é composto por quartzitos e mica xistos feldspáticos com granada, grafita e cianita, com intercalações de rochas calciossilicáticas de paragênese típica de fácies anfibolito.
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2.4.4- Rochas Granitóides
Baltazar & Raposo (1993) agruparam os granitóides como corpos alongados segundo a direção N-S, de composição granítica alcalina a tonalítica que sofreram processos magmáticos e metassomáticos. Os autores relatam que os litotipos encontram-se frequentemente deformados em distintas intensidades por processos de milonitização e associam-se aos gnaisses bandados do CM. Dentre os granitóides, destacam-se os granitóides Córrego Taioba, Diogo de Vasconcelos, Barra Longa, Córrego Estiva e Córrego Mombaça.
Granitóide Córrego Taioba
O Granitóide Córrego Taioba representa um corpo alongado heterogêneo posicionado no interior dos gnaisses do CM, e possui em seu núcleo rochas granulíticas do Complexo Acaiaca (Baltazar & Raposo 1993). É dominantemente quartzo-feldspático, com pouca biotita, cuja composição varia de granítica a tonalítica.
Granitóide Diogo de Vasconcelos
Segundo Baltazar & Raposo (1993) o Granitóide Diogo de Vasconcelos, localizado a noroeste do município de Diogo de Vasconcelos, representa um corpo alongado segundo NE-SW no domínio dos gnaisses bandados do CM. É composto por ortognaisses homogêneos associados a enclaves ou a pequenos corpos de anfibolitos.
Granito Barra Longa
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Granitóides córregos Estiva e Mombaça
Esses granitóides são pequenos corpos que se distribuem na porção centro-norte da Folha Mariana, no domínio do Grupo Nova Lima e na Faixa Mista, e composicionalmente, variam de granitos a granodioritos.
2.4.5- Coberturas Cenozóicas
Correspondem aos depósitos detrito-lateríticos, concentrados sobre a Suíte Metamórfica São Sebastião do Soberbo, e aluvionares, que se encontram assentados sobre os gnaisses do CM (Brandalise 1991).
2.5
–
GEOLOGIA ESTRUTURAL
As províncias geotectônicas São Francisco (PGSF) e Mantiqueira (PGM) possuem características estruturais similares na Folha Mariana, devido ao posicionamento limítrofe desta entre as duas províncias (Baltazar & Raposo 1993). Os autores supracitados interpretam que o contato entre a PGSF e PM foi marcado por evento tectônico tangencial correlacionado ao Ciclo Brasiliano, transpondo, reativando e paralisando as estruturas pretéritas.
Baltazar & Raposo (1993) sugerem que a PGSF apresenta um padrão de deformação de estilo thrust-fold mais desenvolvido em decorrência das características das rochas dominantes, dentre elas, sequências greenstone belts do Supergrupo Rio das Velhas, enquanto na PGM predomina uma tectônica de empurrões (thrusts).
De acordo com autores acima citados, duas feições estruturais de caráter predominantemente dúctil foram identificadas na região estudada. A mais antiga e importante é representada pela foliação gnáissica/xistosidade de baixo ângulo gerada pelo processo de transposição. Sobreposta a ela, encontra-se a feição estrutural mais recente representada por zonas de cisalhamento transcorrentes de alto ângulo. Por último, tem-se uma tectônica rúptil caracterizada por falhas extensionais normais cortando as demais estruturas.
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23
CAPÍTULO 3
GEOLOGIA LOCAL E PETROGRAFIA
3.1- INTRODUÇÃO
O presente capítulo versa a caracterização petrográfica dos corpos metaultramáficos da área pesquisada desenvolvida em 85 lâminas delgadas. As principais rochas metaultramáficas são as de baixo a médio grau, a saber: talco xistos, esteatitos, clorita-talco granofels, clorititos, biotita-tremolita granofels, clorita-hornblenda granofels, tremolita xistos, tremolititos e actinolititos. Não obstante ao intenso trabalho de campo e pesquisa ao microscópio petrográfico não foi possível identificar resquícios de rocha ígnea original nessas rochas.
Em contrapartida, ao contrário das ocorrências de quase toda a área pesquisada, totalmente metamorfizadas, os corpos metaultramáficos nas proximidades de Acaiaca/Barra Longa e Barreto/Paracatuzinho ainda preservam, ocasionalmente, relictos de textura ígnea. Os corpos de Acaiaca/Barra Longa apresentam menor grau de transformação metamórfica, identificados como metaharzburgitos e diopsiditos, com vestígios de textura cumulática e incipientes serpentinização, cloritização e/ou talcificação. Já o corpo de Barreto/Paracatuzinho encontra-se uma transformação metamórfica mais proeminente, com uma anfibolitização e preservação de piroxênios, identificado como metaortopiroxênio hornblendito.
A relação de contato entre as ocorrências ultramáficas é de difícil visualização devido às descontinuidades, intemperismo e intensa deformação das ocorrências. É importante salientar que neste trabalho foi feito um levantamento geológico das principais ocorrências de rochas metaultramáficas na Folha Mariana.
Também é mostrado neste capítulo a descrição petrográfica do gnaisse encaixante, do
black wall e do xenólito de gnaisse encaixante encontrados em uma pedreira em atividade de esteatito no distrito de Cachoeira do Brumado. Foi feita uma breve descrição do xenólito devido às datações geocronológicas U-Pb laser ablation e U-Pb SHRIMP que serão abordadas no capítulo 6.
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3.2- UNIDADES LITOLÓGICAS
Considerando as características petrográficas e o grau metamórfico, as rochas descritas foram divididas em três associações litológicas: rochas metaultramáficas com minerais ígneos preservados; rochas metaultramáficas de baixo a médio grau e por fim, black wall e gnaisses associados (localmente).
3.2.1- Rochas Metaultramáficas com Minerais Ígneos Preservados
Metaharzburgitos
Os metaharzburgitos ocorrem na porção leste da área de pesquisa, entre a margem direita do Córrego da Prata e a rodovia Barra Longa-Acaiaca (ver figura 3.01 pontos 12, 13 e 14), inserida no domínio de terrenos granulíticos, que segundo alguns autores (e.g. Medeiros Jr. 2009 e Brandão & Jiamelaro 2008) são representados pelo Complexo Acaiaca (Jordt-Evangelista 1984, 1985). Essas rochas provavelmente ocorrem como intrusões em granulitos, todavia não possuem contatos diretos com as rochas granulíticas encaixantes ao passo que ocorrem sob a forma de afloramentos métricos dispersos e isolados nas proximidades da drenagem da área. Esta intrusão dispõe-se na direção aproximada NE-SW, quase ortogonal a direção N-S dos granulitos do Complexo Acaiaca.
Macroscopicamente, os metaharzburgitos apresentam coloração cinza e são formados, basicamente, por cristais de olivina (até 1,5 cm), ortopiroxênio (até 2,5 cm) e ortoanfibólio. Em termos texturais, essas rochas são faneríticas grossa a pegmatítica e originalmente do tipo cúmulus, formadas por cristais de olivina, cromita e sulfetos e ainda do tipo pós-cúmulos de ortopiroxênios.
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Tabela 3.01: Composição mineralógica encontrada nos metaharzburgitos.
Minerais %Min. %Máx. %Méd.
Ortopiroxênio 35,00 45,00 39,60
Olivina 25,00 30,00 27,00
Antofilita 5,00 12,00 8,60
Serpentina 5,00 10,00 7,20
Mg-clorita 3,00 10,00 6,60
Cromita 2,00 8,00 4,80
Talco 2,00 5,00 3,80
Carbonato 0,00 7,00 2,40
Pentlandita 0,00 <1 <1
Heazlewoodita 0,00 <1 <1
Os cristais de ortopiroxênio apresentam-se predominantemente com formas subédricas a anédricas, de dimensões que atingem 2,5 cm de comprimento. Não raro envolvem em seu interior, de modo poiquilítico, vários cristais menores de olivina reliquiar e minerais opacos (frequentemente cromita). Os cristais mostram-se parcialmente talcificados nas bordas e fraturados.
Os cristais incolores de olivina apresentam predominantemente formas anédricas (plutonitos) e raramente subédricas. Estão intensamente fraturados e serpentinizados (figura 3.02C). Alguns cristais alteram-se parcialmente para antofilita e serpentina. Possuem muitas inclusões de minerais opacos e aparecem por vezes inclusos no ortopiroxênio.
A antofilita ocorre na forma de cristais aciculares euédricos a subédricos, incolores, com granulação variando de fina a grossa. Ocorre num arranjo aleatório e comumente sobrecrescida em ortopiroxênio (figura 3.02D) e olivina. Alguns cristais apresentam substituição parcial por talco.
A serpentina é formada tardiamente e preenche fraturas na olivina e ortopiroxênio. Geralmente é verde pálida, devido à presença de Fe, mas também ocorre em tons de verde amarelados. Possui birrefringência baixa, com predomínio de cores de polarização do início da primeira ordem.
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O talco ocorre ao redor de ortopiroxênio e, menos freqüentemente, cobre parcialmente a antofilita. Esse mineral, juntamente com a clorita, representa possivelmente uma fase ainda mais tardia que a serpentina, já que foi formado a partir dessa última.
O carbonato não foi observado em todas as lâminas. Quando identificado, ocorre como cristais anédricos finos a médios, associando-se frequentemente aos opacos. As análises de microssonda eletrônica mostraram composição magnesítica.
Os opacos correspondem a cristais finos, com formas anédricas e cavernas de corrosão elucidando possíveis reações termodinâmicas intramagmáticas. A cromita predomina entre os opacos, possui coloração cinza e encontra-se sob a forma subédrica a anédrica. Esse mineral encontra-se comumente incluso em olivina. A pentlandita ocorre na forma anédrica, com magnetita na borda dos cristais (figura 3.02E). Análises de microscopia eletrônica mostraram que ocorre uma alteração dos cristais de pentlandita em heazlewoodita (figura 3.02F).
Figura 3.02A: Fotografia do afloramento de metaharzburgito do ponto 12.
Figura 3.02B: Fotografia evidenciando maior detalhe do metaharzburgito do ponto 12.
Figura 3.02C: Fotomicrografia da lâmina delgada polida BL-07-38a (ponto 12) mostrando olivina (Ol) anédrica serpentinizada inclusa em ortopiroxênio (Opx). LPP - Luz polarizada paralela.
A
B
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Figura 3.02D: Fotomicrografia da lâmina delgada polida BL-07-38a (ponto 12) mostrando antofilita (Ath) acicular sobrecrescida em ortopiroxênio (Opx) e alterando para talco (Tlc). LPX - Luz polarizada cruzada.
Figura 3.02E: Fotomicrografia da lâmina delgada polida PF/TV-96/13 (ponto 13) mostrando pentlandita (Pn) na porção central e magnetita (Mag) na borda do cristal. Luz refletida.
Figura 3.02F: Imagem de elétrons retroespalhados de pentlandita (Pn) alterando para heazlewoodita (Hlw) na porção central e magnetita (Mag) na borda do cristal.
Diopsiditos
Os diopsiditos ocorrem à margem direita do Rio Carmo, na área da sede da Fazenda Salazar, em meio a rochas granito-gnáissicas do Complexo Mantiqueira (Brandalise 1991, Baltazar & Raposo 1993).
Nas proximidades de Barra Longa, a cerca de 2 Km a SW da cidade, essa unidade ocorre como intrusão de dimensões métricas, com aspecto geral circular, em forma de matacões não foliados, intensamente fraturados e alterados. Esta intrusão encontra-se cortada por diversos veios com material pegmatítico. Macroscopicamente, a rocha possui cristais de clinopiroxênios com dimensões pegmatóides.
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Em lâminas delgadas observa-se que os diopsiditos possuem textura holocristalina, fanerítica e inequigranular seriada, com granulação variando de grossa a pegmatítica. O clinopiroxênio é o mineral dominante nos diopsiditos, podendo atingir até 97% da composição mineralógica da rocha. Subordinadamente ocorrem cristais de clinoanfibólio. A tabela 3.02 traz a composição mineralógica média, mínima e máxima verificada nessas rochas, sendo a classificação dos clinopiroxênios e clinoanfibólios confirmada no estudo de microscopia eletrônica.
Tabela 3.02: Composição mineralógica encontrada nos diopsiditos.
Minerais %Min. %Máx. %Méd.
Clinopiroxênio 95,00 97,00 96,00
Clinoanfibólios 3,00 5,00 4,00
Opacos <1 <1 <1
O clinopiroxênio ocorre como cristais de dimensões pegmatóides com incipiente anfibolitização. Está intensamente alterado e fraturado (figura 3.03A). Análises de microssonda eletrônica confirmaram a presença de diopsídio.
Os clinoanfibólios ocorrem de forma subédrica, como perfeitas seções basais, e encontram-se levemente esverdeados. Esses minerais estão dispostos aleatoriamente na borda e interior dos clinopiroxênios. Os clinoanfibólios identificados por microssonda eletrônica foram a actinolita (BL-07-114A) e mg-hornblenda (PF/TV-1/2) (figura 3.03B).
Os opacos são quase inexistentes no metaclinopiroxenitos. Os poucos cristais xenoblásticos estão inclusos nos clinopiroxênios.
Assim como os metaharzburgitos, os metaclinopiroxenitos afloram em grandes corpos descontínuos, encontrando-se ora intensamente deformados em alguns pontos ora mais preservados em outros. Estas rochas retrogradam para actinolititos em zonas mais deformadas.
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Figura 3.03A: Fotomicrografia da lâmina delgada polida PF/TV-1/2 (ponto 96) mostrando os clinopiroxênios (Cpx) fraturados. LPX.
Figura 3.03B: Fotomicrografia da lâmina delgada polida PF/TV-1/2 (ponto 96) mostrando o clinopiroxênio alterando-se para Mg-hornblenda (Mhb). LPX.
Metaortopiroxênio hornblendito
O metaortopiroxênio hornblendito se localiza entre os distritos de Barreto e Paracatuzinho, nas proximidades do Rio Gualaxo do Norte, a cerca de 4 Km do Complexo Acaiaca. É representado por apenas um litotipo na área de estudo (lâmina BL-02-102B, ponto 94). A amostra de metaortopiroxênio hornblendito se caracteriza por uma cor verde escura, com granulação média a grossa.
Em análise microscópica observaram-se cristais anédricos até euédricos, de granulação média a grossa, arranjados em uma trama inequigranular. Os constituintes maiores da rocha são hornblenda e ortopiroxênio. A rocha é constituída também por ortoanfibólio, clinopiroxênio, talco e minerais acessórios como o rutilo e opacos. A tabela 3.03 mostra a composição modal do metaortopiroxênio hornblendito.
B
0,185 mm
Cpx
Cpx
0,185 mm
Cpx
Mhb
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Tabela 3.03: Composição modal encontrada no metaortopiroxênio hornblendito.
Minerais % Modal
Hornblenda 70,00 Ortopiroxênio 10,00 Ortoanfibólio 7,00 Clinopiroxênio 5,00 Talco 5,00 Opacos 2,00 Rutilo 1,00
Os cristais de hornblenda são inequigranulares, variam de cristais finos (menos frequentes) a grossos, e aparecem sob a forma euédrica a subédrica. Exibem pleocroísmo verde claro a verde amarelado e substituem parcialmente os piroxênios.
O ortopiroxênio perfaz 10% em volume dessa rocha, é frequentemente anédrico e altera-se para ortoanfibólio, tanto na porção central como nas bordas dos cristais. Os cristais encontram-se intensamente deformados, com presença expressiva de fraturas.
O ortoanfibólio caracteriza-se pela extinção paralela em relação ao traço de clivagem. Apresenta-se incolor e substitui parcialmente o ortopiroxênio. O clinopiroxênio ocorre ainda na forma de finas lamelas inclusas em ortopiroxênio.
Nessa rocha o talco ocorre em quantidades traço, substituindo os anfibólios. Apresenta-se sob a forma de cristais finos a médios, com tamanho máximo de 2mm, hábito lamelar e cores de interferências vivas.
O rutilo ocorre como finos cristais anédricos. Minerais opacos encontram-se disseminados na lâmina e são representados por cristais anédricos, com granulação fina.
3.2.2- Rochas Metaultramáficas de Baixo a Médio Grau
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Macroscopicamente, esses litotipos apresentam uma coloração cinza esverdeada, com gradação para esbranquiçada devido às variações nas composições mineralógicas. As rochas com maior teor de talco são untuosas ao tato. Observou-se a presença significativa de cristais de magnetita e pirita em diversos afloramentos.
Outra característica verificada é a foliação bem pronunciada em algumas rochas (e.g. talco xistos e tremolita xistos), incipiente (e.g. clorita-talco granofels e clorititos) e inexistente em outras (e.g. esteatito, biotita-tremolita granofels, clorita-hornblenda granofels e tremolititos).
Talco xistos
Os talco xistos são os litotipos mais comuns da área de estudo. Os principais afloramentos ocorrem nos municípios de Furquim, Barro Branco, Catas Altas, Alvinópolis, Diogo de Vasconcelos, Cláudio Manuel, Bandeirantes e Cachoeira do Brumado.
Em lâminas delgadas, foi possível observar que o litotipo possui ora textura lepidoblástica, caracterizada pela orientação preferencial de talco e por vezes clorita, ora textura granolepidoblástica, dada pela orientação de talco e presença de cristais de carbonato e anfibólios. Apresenta granulação fina a grossa e não raro a foliação encontra-se crenulada. Sua composição é caracterizada predominantemente por talco e, em menores proporções, por clorita, carbonato, clinoanfibólios, antofilita, rutilo, titanita e minerais opacos. A partir das propriedades óticas e análises de microssonda eletrônica, os clinoanfibólios foram caracterizados como tremolita e cummingtonita.
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Tabela 3.04: Composição mineralógica encontrada nos talco xistos.
Minerais %Min. %Máx. %Méd.
Talco 60,00 90,00 74,10
Mg-Fe-clorita 0,00 20,00 14,36
Carbonato 0,00 20,00 3,50
Opacos 0,00 10,00 3,36
Tremolita 0,00 15,00 2,73
Cummingtonita 0,00 13,00 <1
Antofilita 0,00 15,00 <1
Rutilo 0,00 <1 <1
Titanita 0,00 <1 <1
O talco ocorre como finas palhetas incolores, tabulares e/ou lamelares. Forma agregados orientados com freqüente microestrutura em kink bands.
De modo geral a clorita caracteriza-se por cristais tabulares finos a médios (<1 até 3,5mm), com pleocroísmo nas matizes incolor a verde pálido. Juntamente com o talco, comumente dispõe-se formando uma textura lepidoblástica e possui cor de interferência anômala acastanhada. Trata-se de uma Mg-Fe-clorita, com teor de Fe variando de amostra para amostra.
Os cristais de carbonato estão presentes nas lâminas FQ-12-81, 44/20, PF/TV-95/85 e FQ-15-16, sob a forma de finos cristais subidioblásticos a xenoblásticos. Particularmente, na lâmina PF/TV-44/20 os cristais de carbonato formam mosaicos (figura 3.04B) que estão envolvidos pela foliação evidenciada pelo talco e, às vezes, clorita (pré e/ou sin-tectônicos).
A tremolita, quando presente, está parcialmente transformada em talco. Os cristais de tremolita estão intensamente fraturados e exibem formas idioblásticas e subidioblásticas. Apresentam ângulo de extinção de aproximadamente 20º e é incolor. Com predominância na forma acicular e mais raro prismática e losangular, cristais de tremolita dispõem-se ora segundo direções preferenciais, ora de forma aleatória. Esse mineral possui granulação que varia de fina a grossa, encontrando-se por vezes como porfiroblastos de comprimento entre 2,5 a 5 mm em algumas lâminas.
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encontram alinhados segundo uma direção preferencial. Foi observada a presença de zonamento de cor em diversos cristais de cummingtonita da lâmina PF/TV-37/16, ao passo que a borda encontra-se incolor e o centro levemente esverdeado. Análises de microscopia eletrônica evidenciam que a coloração esverdeada tem uma relação direta com o conteúdo de Fe na cummingtonita.
A antofilita, assim como a tremolita, é incolor e apresenta-se essencialmente fraturada. Ocorre numa textura porfiroblástica, em cristais idioblásticos a subidioblásticos de granulação média, substituída parcialmente por talco (figura 3.04C).
O rutilo ocorre como cristais xenoblásticos. A titanita aparece de maneira pouco expressiva, essencialmente anédrica e caracteristicamente, apresenta cor castanho clara.
Os minerais opacos identificados são pirrotita, calcopirita, pentlandita (figura 3.04D), pirita, magnetita e ilmenita. São caracterizados por cristais idioblásticos a xenoblásticos, de granulação fina a média que podem estar inclusos em alguns minerais, tais como clorita e carbonato. Não raramente, preenchem fraturas e se aglomeram segundo uma direção preferencial.
Foliação
Figura 3.04A: Fotografia evidenciando a foliação do talco xisto no ponto 19 no município de Furquim.
