CONTRIBUIÇÃO À GEOQUÍMICA, GEOCRONOLOGIA, ESTRUTURA E EVOLUÇÃO DOS SEGMENTOS CENTRAL E SETENTRIONAL DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE, ORÓGENO ARAÇUAÍ, MG LEONARDO EUSTÁQUIO DA SILVA GONÇALVES

CONTRIBUIÇÃO À GEOQUÍMICA, GEOCRONOLOGIA, ESTRUTURA

E EVOLUÇÃO DOS SEGMENTOS CENTRAL E SETENTRIONAL DO

ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE, ORÓGENO ARAÇUAÍ, MG

LEONARDO EUSTÁQUIO DA SILVA GONÇALVES

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

CONTRIBUIÇÃO À GEOQUÍMICA, GEOCRONOLOGIA,

ESTRUTURA E EVOLUÇÃO DOS SEGMENTOS CENTRAL E

SETENTRIONAL DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE,

FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

Reitor

Marcone Jamilson Freitas Souza

Vice-Reitor

Célia Maria Fernandes Nunes

Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação

Valdei Lopes de Araújo

ESCOLA DE MINAS

Diretor

Issamu Endo

Vice-Diretor

José Geraldo Arantes de Azevedo Brito

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

Chefe

CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA

–

VOL. 33

TESE DE DOUTORADO N

63

CONTRIBUIÇÃO À GEOQUÍMICA, GEOCRONOLOGIA,

ESTRUTURA E EVOLUÇÃO DOS SEGMENTOS CENTRAL E

SETENTRIONAL DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE, ORÓGENO

ARAÇUAÍ, MG

Leonardo Eustáquio da Silva Gonçalves

Orientador

Fernando Flecha de Alkmim

Co-orientador

Antônio Carlos Pedrosa Soares

Tese 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 Doutor em Ciência Naturais, Área de Concentração: Tectônica /

Petrogênese / Recursos Minerais

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 e-mail: pgrad@degeo.ufop.br

Os direitos de tradução e reprodução reservados. 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

Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do Sistema de Bibliotecas e Informação -SISBIN -Universidade Federal de Ouro Preto

Catalogação:

www.sisbin.ufop.br

G635c Gonçalves, Leonardo Eustáquio da Silva.

Contribuição à geoquímica, geocronologia, estrutura e evolução dos segmentos central e setentrional do arco magmático Rio Doce, Orógeno Araçuaí, MG[manuscrito] / Leonardo Eustáquio da Silva Gonçalves. - 2015.

xviii, 180f.: il.: color; grafs; tabs; mapas. (Contribuições às Ciências da Terra. Série D, v. 33, n. 63)

ISSN: 85-230-0108-6

Orientador: Prof. Dr. Fernando Flecha de Alkmim. Co-orientador: Prof. Dr. Antônio Carlos Pedrosa Soares.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. Pós-graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais.

1. Orógeno Araçuaí (MG). 2. Geoquímica. 3. Geocronologia. 4. Petrologia. 5. Tectônica de Placas. I. Alkmim, Fernando Flecha de. II. Universidade Federal de Ouro Preto. III. Título.

 Ao Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais, Departamento de

Geologia - EM - UFOP, pela estrutura e apoio oferecidos, à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela concessão da bolsa, e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelas bolsas de produtividade em pesquisa oferecidas aos meus orientadores;

 Ao prof. Fernando Alkmim, pela orientação, incentivo, paciência, oportunidade para a realização

deste projeto e inúmeros ensinamentos que vão além da formação de um doutor em geologia. Meu sincero muito obrigado!!!

 Ao prof. Pedrosa-Soares pela oportunidade, ajuda nos trabalhos de campo, correções e longas

discussões na elaboração dos artigos, e por ter me apresentado, juntamente com o Fernando, os granitos do Orógeno Araçuaí;

 Aos professores do departamento de geologia, que sempre estiveram prontos a ajudar. Em especial

ao Hermínio, pelo empréstimo de sua tese e de lâminas do Batólito Galiléia. Ao Cristiano Lana pelos ensinamentos, discussões e por ter catalizado meu aprendizado na elaboração de artigos científicos. Ao Seixas pelas inúmeras conversas sobre a gênese de granitos. Ao prof. Valeriano da UERJ pelo auxílio na análise isotópica Sm-Nd, Rb-Sr. Ao Ivo Dussin pelo auxílio nas análises geocronológicas U-Pb;

 Ao prof. Greg Hirth, alunos e demais professores envolvidos na rotina do laboratório de

deformação experimental da Brown University, USA, pela oportunidade e excelente ambiente de trabalho durante meu estágio como aluno visitante. Esse periodo foi fundamental para minha formação profissional e também pessoal. Thanks a lot!!!! ;)

 Ao prof. Alkmim por ter me ajudado na preparação das aulas no período em que atuei junto ao

departamento como aluno de doutorado credenciado para lecionar;

 Aos amigos Presley e João P. Hippertt, que muito ajudaram nas etapas de campo. Aos alunos

(Felipe, Fred, Cacama e Rafael) da UFMG que me auxiliaram na cartografia dos plutons do extremo norte do arco Rio Doce, por meio de seus TGs. Ao Federico Farina, por toda ajuda ao longo do trabalho, em especial, nas discussões e elaboração do artigo da JSAES. Ao Claiton, Márcio e Antonino, funcionários da CPRM, pela disponibilização de mapas geológicos e geofísicos e textos explicativos que ajudaram no trabalho inicial de mapeamento;

 Aos funcionários do departamento de geologia da UFOP. Em especial ao Marco e Mário, da

laminação, e ao Cirilo do LOPAG, muito obrigado!!! A todos os alunos de graduação, bolsistas do LOPAG, que, incansavelmente, trabalham na catação de zircões e outros minerais;

 Aos amigos do Degeo: Geraldinho, Glauco, Cláudio Lana, Marcela e Helena, e tantos outros que

passaram, pelas longas conversas sempre regadas a uma cervejinha....;

 Aos meus familiares e aos familiares da minha esposa pelo incentivo de sempre; em especial à

minha “Cunhadinha” pelas palavras sempre incentivadoras;

 À minha querida esposa Cris, fonte de amor e inspiração. Obrigado pela paciência e por estar

ix

AGRADECIMENTOS ... vii

SUMÁRIO ... ix

LISTA DE FIGURAS E TABELAS ... xi

RESUMO ... xv

ABSTRACT ... xvii

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ... 19

1.1 – APRESENTAÇÃO ...19

1.2 – NATUREZA DO ESTUDO REALIZADO ... 21

1.3 – OBJETIVOS ... 24

1.4 – METODOLOGIA E ESTRATÉGIAS DE AÇÃO ... 25

1.5 – LOCALIZAÇÃO DAS ÁREAS INVESTIGADAS ... 27

CAPÍTULO 2 – CONTEXTO GEOLÓGICO DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE ... 29

2.1 – O ORÓGENO ARAÇUAÍ ... 29

2.1.1 – Estratigrafia ... 29

2.1.1.1 – O Grupo Macaúbas ... 31

2.1.1.2 - Unidades plutônicas e vulcânicas neoproterozóicas ... 32

2.1.2 – Arcabouço Estrutural ... 32

2.1.3 – Evolução Tectônica ... 36

2.1.4 – O Arco Rio Doce ... 37

2.1.5 – A zona de sutura do Orógeno Araçuaí ... 39

CAPÍTULO 3 – A SUPERSUITE G1 ENTRE MANHUAÇU E TEÓFILO OTONI: O SEGMENTO CENTRAL DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE ... 41

3.1 – INTRODUÇÃO ... 41

3.2 – NEW U-Pb AGES AND LITHOCHEMICAL ATTRIBUTES OF THE EDIACARAN RIO DOCE MAGMATIC ARC, ARAÇUAÍ CONFINED OROGEN, SOUTHEASTERN BRAZIL ... 42

4.1 – PANORAMA GEOLÓGICO REGIONAL ... 113

4.2 – ARCABOUÇO ESTRUTURAL ...116

4.3 – GRANITES OF THE INTRACONTINENTAL TERMINATION OF A MAGMATIC ARC: AN EXAMPLE FROM THE EDIACARAN ARAÇUAÍ OROGEN, SOUTHEASTERN BRAZIL 122 CAPÍTULO 5 – O ARCO RIO DOCE: UMA SÍNTESE ... 151

5.1 – INTRODUÇÃO ... 151

5.2 – SIMILARIDADES E DIFERENÇAS ENTRE OS GRANITOS G1 DOS SEGMENTOS NORTE, CENTRAL E SUL DO ARCO RIO DOCE ... 153

5.3 – EVOLUÇÃO GEODINÂMICA DO ARCO RIO DOCE: UM MODELO ... 155

CAPÍTULO 6 – CONCLUSÕES ... 159

6.1 – SUMÁRIO DOS RESULTADOS ... 159

xi

FIGURAS

CAPÍTULO 1

Figura 1.1 - O Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental ... 21

Figura 1.2 - Mapa geológico simplificado do Orógeno Araçuaí ... 23

CAPÍTULO 2 Figura 2.1 - O Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental ... 30

Figura 2.2 - Coluna estratigráfica esquemática para o Orógeno Araçuaí ... 30

Figura 2.3 - Unidades tectônicas do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental ... 34

Figura 2.4 - Evolução tectônica do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental ... 37

CAPÍTULO 3 Figure 3.1– The Araçuaí-West Congo orogen and the adjacent São Francisco-Congo craton ... 44

Figure 3.2– Geological map of the study area ... 45

Figure 3.3– Photomicrographs of an Opx-bearing rock ... 51

Figure 3.4– Field pictures and micrographs of the G1 Supersuite ... 52

Figure 3.5– Plot of Na2O+K2O versus SiO2 (wt.%) ... 53

Figure 3.6– A) FeOtot_/(FeOtot _{+ MgO) versus weight per cent SiO} 2 ... 53

Figure 3.7– A-B) Plot of weight per cent SiO2 versus other oxides (Harker diagrams) ... 55

Figure 3.8– Rare Earth Elements diagrams normalized by Chondrite ... 56

Figure 3.9– A) Macroscopic view of the Enderbite sample from the Juiz de Fora ... 58

Figure 3.10– CL images showing the external characteristics and internal structures of zircons ... 59

Figure 3.11– U-Pb concordia diagrams ... 61

Figure 3.12– Plots of weight per cent SiO2 versus CaO (A) and maficity (B) ... 66

Figure 3.13 – Relative positions of the Neoproterozoic orogenic belts ... 73

Figure 3.14– The Araçuaí-West Congo Orogen and adjacent São Francisco-Congo cratons ... 74

Figure 3.15– Geological map of the study area ... 76

xii

Figure 3.18– Schematic profile through the magmatic succession of the G1 Supersuite ... 89

Figure 3.19– U-Pb concordia diagrams ... 92

Figure 3.20– Macroscopic view of the dated plutonic and volcanic rocks ... 94

Figure 3.21– CL images showing the external characteristics and internal structures of zircons ... 95

Figure 3.22– Nd evolution diagram ... 100

Figure 3.23– a) AFM diagram ... 102

Figure 3.24– Schematic cross-section through the continental Rio Doce magmatic arc ... 108

Figure 3.25– Sketch of the geological map of the study area ... 109

Figure 3.26– Tectonic model proposed for the pre-collisional paleogeography of the Araçuaí-West Congo orogen ... 110

CAPÍTULO 4 Figure 4.1– a) Paragnaisse migmatizado pertencente ao Complexo Jequitinhonha ... 114

Figure 4.2– a) Granitóide pertencente a Supersuite G1 com feições típicas de migmatização ... 116

Figure 4.3– Mapa litoestrutural da área de estudo ... 117

Figure 4.4– Seções litoestratigráficas de detalhe ... 118

Figure 4.5– Mapa litoestrutural simplificado do segmento nordeste do Orógeno Araçuaí ... 121

Figure 4.6– A) The Araçuaí-West Congo orogen and related cratons ... 124

Figure 4.7– Simplified geological map of the study area ... 125

Figure 4.8– Petrographic characteristics of the studied G1 granitoids ... 132

Figure 4.9– A-F) Geochemical diagrams ... 133

Figure 4.10– A-H) Harker major oxides variation diagrams ... 134

Figure 4.11– Rare Earth Element diagram normalized by Chondrite ... 136

Figure 4.12– Multi-element spidergrams ... 136

Figure 4.13 – Macroscopic photographs of the dated samples ... 137

Figure 4.14– Cathodoluminescence images ... 138

Figure 4.15– U-Pb concordia diagrams ... 139

xiii

Figure 4.19– Major element diagrams ... 148

Figure 4.20– Block-diagram showing the tectonic setting of the Rio Doce magmatic arc ... 149

CAPÍTULO 5 Figure 5.1– Mapa geológico simplificado do Orógeno Araçuaí ... 152

Figure 5.2– Modelo evolutivo proposto para a formação do Arco Magmático Rio Doce ... 158

TABELAS

CAPÍTULO 3 Table 3.1 – Main features and crystallization ages of plutons belonging to the G1 Supersuite and basement rocks ... 48

Table 3.2 – Selected major and trace element data ... 49

Table 3.3 – Main features of the rocks forming the G1 Supersuite ... 64

Table 3.4 – Main features and crystallization ages of plutonic and volcanic rocks ... 78

Table 3.5 – LA-ICP-MS U-Pb zircon results ... 91

Table 3.6 – Nd isotope data ... 99

CAPÍTULO 4 Table 4.1 – Summary of the key main features of the Jequitinhonha paragneisses and G1 granitic rocks ... 131

Table 4.2 – Summary of the main features of the dated samples ... 138

Table 4.3 – Summary of the main characteristics of zircon grains ... 141

xiv

ANEXOS

xv

O Orógeno Araçuaí, localizado no sudeste do Brasil, juntamente com o cinturão do Congo Ocidental, situado na parte central oeste da África, formam o Orógeno Araçuaí-Oeste Congo, o qual foi gerado durante o fechamento do segmento terminal do Oceano Neoproterozóico Adamastor. Confinado entre os crátons do São Francisco e Congo, esta porção do Adamastor era somente parcialmente oceanizada. Embora este sistema orogênico seja diferente da vasta maioria dos orógenos conhecidos, ele contém uma grande quantidade de rochas ígneas orogênicas formadas em todos os estágios de sua evolução, desde o Ediacarano até o Ordoviciano. No presente estudo serão fornecidas novas informações sobre os segmentos central e setentrional da assembléia granítica Ediacarana mais antiga, a Supersuite G1, a qual em conjunto com o Grupo Rio Doce materializa o Arco Magmático Rio Doce. No segmento central, situado entre as cidades de Governador Valadares e Ipanema, MG, relações de campo e composições mineralógicas permitiram a individualização de três associações de litofacies, denominadas de zona com rochas portadoras de Opx, Tonalito-Granodiorito rico em enclaves e Granito a Tonalito pobre em enclaves, as quais foram interpretadas como exposições de diferentes níveis crustais na parte central do Orógeno Araçuaí. Portanto, essa região parece representar uma seção crustal inclinada, sendo que as raízes mais profundas do arco estão agora expostas ao longo de sua borda oeste. Quimicamente, essas associações plutônicas consistem majoritariamente de rochas magnesianas, metaluminosas a levemente peraluminosas (média ASI = 1,02), com assinatura cálcio-alcalina a alcali-cálcica de médio a alto-K. Nessa mesma região, rochas dacíticas e riolíticas do Grupo Rio Doce são essencialmente magnesianas, peraluminosas, cálcicas a cálcio-alcalinas e de médio a alto-K. Por outro lado, os plutons que formam a terminação norte do arco, entre os municípios de Teófilo Otoni e Rio do Prado, MG, consistem de granodioritos, tonalitos e monzogranitos, os quais quimicamente são similares à uma série magnesiana, levemente peraluminosa (média ASI = 1,07), cálcica (68%) a cálcio-alcalina (24%), e em menor proporção alcali-cálcica (8%), de médio a alto-K. As rochas graníticas G1 de ambas as áreas são marcadas por anomalias negativas de Nb-Ta, Sr e Ti, que seriam típicas de magmas relacionados à subducção. Entretanto, a combinação de dados isotópicos de Sr, Nd e Hf (HF(t) = -5,2 e -11,7 para os granitos G1 do norte), caracterizam o

predomínio de uma assinatura crustal relacionada à anatexia de rochas ígneas e meta-sedimentares, sobre cristalização fracionada de magmas de derivação mantélica. Novos dados U-Pb obtidos em zircão do segmento central do arco restringem a cristalização das rochas graníticas entre ca. 625 e 579 Ma, enquanto as idades das rochas meta-vulcânicas variam entre ca. 585 e 578 Ma. Esse evento, o qual antecede, com alguma superposição, a colocação dos granitos do tipo-S sin-colisionais do orógeno, deve assim representar o evento pré-colisional, relacionado à subducção, que teve lugar na formação do Orógeno Araçuaí. Adicionalmente, composições isotópicas Sm-Nd de rocha total mostram valores variáveis de Nd(t) entre -13,02 e -6,52, e idades modelo TDM variando entre 1,51 e

xvi

xvii

The Araçuaí orogen of southeastern Brazil together with the West Congo belt of central West Africa form the Araçuaí-West Congo orogen (AWCO) generated during closure of a terminal segment of the Neoproterozoic Adamastor Ocean. Corresponding to an embayment in the São Francisco-Congo craton, this portion of the Adamastor was only partially floored by oceanic crust. Although AWCO differs from the vast majority of the known orogens owing to its singular confined setting, it contains a large amount of orogenic igneous rocks emplaced in all stages of its tectonic evolution, from the Early Ediacaran to the Early Ordovician. In this study, we provide new information about the central and northernmost segments of the oldest Ediacaran granitic assemblage, the G1 Supersuite, which together with the Rio Doce Group materializes the Rio Doce magmatic arc. In the central segment, between the towns of Governador Valadares and Ipanema, MG, field relationships and mineralogical compositions of the G1 Supersuite allowed us to characterize three lithofacies associations, which are a zone with Opx-bearing rocks, enclave-rich Tonalite-Granodiorite and enclave-poor Granite to Tonalite, suggesting different crustal levels exposed in the central part of the Araçuaí orogen. This region seems thus to be a tilted crustal section, with deep arc roots now exposed along its western border. Chemically, these plutonic associations consist mostly of magnesian, metaluminous to slightly peraluminous (average ASI = 1.02), calc-alkaline to alkali-calcic and medium- to high-K acidic rocks. In the same region, dacitic and rhyolitic rocks of the Rio Doce Group are mainly magnesian, peraluminous, calcic to calc-alkaline and medium- to high-K acidic rocks. On the other hand, the plutons forming the northern terminus of the arc, between the towns of Teófilo Otoni and Rio do Prado, MG, consist of granodiorites, tonalites and monzogranites similar to a magnesian, slightly peraluminous (average ASI = 1.07), calcic- (68%) to calc-alkaline (24%), with minor alkali-calcic (8%) facies, medium- to high-K magmatic series. The G1 granitic rocks from both areas are marked by negative Nb-Ta, Sr and Ti anomalies, typically associated with subduction-related magmas, however the combined Sr, Nd and Hf (Hf(t) = -5.2 and -11.7 for the northern G1 granites) isotopic

data characterize a crustal signature related to anatexis of metamorphosed igneous and sedimentary rocks, rather than fractional crystallization of mantle-derived magmas. New zircon U-Pb data from the central segment constrain the crystallization of the granitic plutonic rocks between ca. 625 and 579 Ma, while the ages for the metavolcanic rocks range between ca. 585 and 578 Ma. Thus, within errors, the studied plutonic and volcanic rocks might belong to the same magmatic event. This event, predating (with some overlap) the ages of emplacement of syn-collisional, S-type granites, might represent the subduction-related, pre-collisional, event that took place in the Araçuaí orogen. In

addition, whole-rock Sm-Nd isotopic compositions show variable negative Nd(t) values between

-13.07 and -6.52, and TDM model ages varying from 1.51 Ga to 1.87 Ga. Thus, predominantly

xviii

INTRODUÇÃO

“Learn from yesterday, live for today, hope for tomorrow. The important thing is not to stop questioning.”

Albert Einstein

1.1

–

APRESENTAÇÃO

Neste volume estão sintetizados os métodos utilizados e os resultados obtidos no desenvolvimento do projeto de tese de doutoramento intitulado “Contribuição à geoquímica,

geocronologia, estrutura e evolução dos segmentos central e setentrional do Arco Magmático Rio

Doce, Orógeno Araçuaí, MG”. Apresentada na forma de artigos científicos, a presente tese compõe-se

de seis capítulos.

No presente capítulo, são descritos a natureza do estudo realizado, a meta, os objetivos, a metodologia e as estratégias de ação empregadas no decorrer do trabalho, bem como a localização das áreas do Orógeno Araçuaí selecionadas para investigação.

No segundo capítulo, que tem por base uma compilação de dados da literatura, discorre-se sobre o contexto geológico e o estado da arte do conhecimento geológico do Arco Magmático Rio Doce no cenário tectônico do Orógeno Araçuaí, enfatizando-se a sua constituição e distribuição espacial de seus componentes.

No terceiro capítulo, trata-se especificamente dos principais atributos e aspectos genéticos da Supersuite G1, que materializa a parte plutônica do arco magmático preservado no Orógeno Araçuaí, bem como de alguns aspectos gerais de seu embasamento Riaciano. Este capítulo inclui o artigo intitulado “New U-Pb ages and lithochemical attributes of the Ediacaran Rio Doce magmatic arc,

Araçuaí confined orogen, southeastern Brazil”, publicado no periódico Journal of South American

Earth Sciences, além do manuscrito intitulado “From the plutonic root to the volcanic roof of a

continental magmatic arc: an example from the Neoproterozoic Araçuaí orogen, southeastern Brazil”,

submetido ao periódico Precambrian Research.

No quarto capítulo, são descritos o panorama geológico regional, o arcabouço estrutural, e as principais características das rochas do Arco Rio Doce e suas rochas encaixantes, na região compreendida entre os municípios de Teófilo Otoni e Rio do Prado em Minas Gerais (MG). Esta região abarca a zona de terminação intracontinental do Arco Rio Doce, que constitui, em termos de geologia de arcos magmáticos, uma peculiaridade resultante da natureza também peculiar do Orógeno Araçuaí. Estes aspectos são enfatizados no artigo “Granites of the intracontinental termination of a

magmatic arc: an example from the Ediacaran Araçuaí orogen, southeastern Brazil”, publicado no

20

O quinto capítulo compreende uma síntese das características gerais dos segmentos norte, central e sul do Arco Rio Doce, seguida de uma hipótese sobre sua geração e evolução, que é a seguir discutida à luz de dados da literatura sobre assembleias magmáticas de um modo geral e mais especificamente sobre arcos magmáticos continentais.

No sexto e último capítulo, tem-se um sumário dos principais resultados obtidos neste estudo.

Vale mencionar que esta tese vem, em linhas gerais, dar continuidade ao trabalho de caracterização do Arco Magmático Rio Doce desenvolvido no âmbito da dissertação de mestrado intitulada “Características Gerais e História Deformacional da Suíte Granítica G1, entre Governador Valadares e Ipanema, MG ” (Gonçalves 2009).

1.2

–

NATUREZA DO ESTUDO REALIZADO

O Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental é um dos vários orógenos brasiliano-panafricanos gerados na aglutinação de massas continentais que culminou na formação do Gondwana Ocidental. Este orógeno tem a particularidade de ter sido desenvolvido em um ambiente parcialmente confinado, circundado pelos crátons do São Francisco e Congo, em suas porções norte, oeste e leste (Fig. 1.1). Tal fato o caracteriza como uma zona orogênica singular, quando comparada aos seus equivalentes de várias idades e contextos tectônicos. A abertura do Oceano Atlântico, iniciada no Cretáceo, o dividiu em dois segmentos: o Orógeno Araçuaí, porção brasileira, situada entre o Cráton do São Francisco e a margem continental (Pedrosa-Soares et al. 1992, 2001, Alkmim et al. 2006), e a Faixa Oeste Congolesa, localizada entre o Cráton do Congo e a costa oeste africana, em Angola e no Gabão (Tack et al. 2001).

21

Figura 1.1 – O Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental no cenário do Gondwana Ocidental, reconstruído pela justaposição de modelos digitais de terreno da porção leste do Brasil e costa oeste africana. L: Luanda; C: Cabinda; S: Salvador. As setas representam vergências (Alkmim et al. 2007).

Soares et al. 2007, Queiroga et al. 2007, Vieira 2007, Novo et al. 2010, Gonçalves et al. 2014, 2015, Gradim et al. 2014, Peixoto et al. 2015).

As rochas graníticas do orógeno, restritas à sua porção brasileira ou Araçuaí e com um volume excepcionalmente grande, foram agrupadas em cinco gerações distintas por Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos (2000).

A geração mais antiga de granitos (sensu lato) relaciona-se ao estágio pré-colisional e é constituída por uma associação de rochas predominantemente tonalíticas e granodioríticas, e subordinadamente graníticas, que possuem como um dos traços característico o fato de serem portadoras de enclaves intermediários/máficos dioríticos e gabróicos. Essa associação de rochas, originalmente denominada por Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos (2000) de Suite G1, e posteriormente de Supersuite G1 (Pedrosa-Soares et al. 2011), mostra características geoquímicas semelhantes às de uma série cálcio-alcalina expandida, metaluminosa a levemente peraluminosa do tipo I (Nalini Jr. 1997, Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos 2000, Pedrosa-Soares et al. 2001, Nalini Jr. et al. 2005, Pedrosa-Soares et al. 2008, Gonçalves 2009, Gonçalves et al. 2010, 2014). Os atributos estruturais, petrológicos, geoquímicos e geocronológicos, associadas aos dados isotópicos

L CRÁTON DO

SÃO FRANCISCO

CRÁTON DO

SÃO FRANCISCO CRÁTON DO _CONGO

CRÁTON DO CONGO

ÁFRICA

BRASIL

N

N

0 500 km

L CRÁTON DO

SÃO FRANCISCO

CRÁTON DO

SÃO FRANCISCO CRÁTON DO _CONGO

CRÁTON DO CONGO

ÁFRICA

BRASIL

N

N

N

N

22

(idades TDM entre 1,2 e 2,1 Ga, em conjunto com Nd(t) entre -5 e -13), evidenciam para esta

associação uma assinatura híbrida com a contribuição de magmas crustais predominantes sobre magmas mantélicos (Nalini Jr. et al. 2005, Pedrosa-Soares et al. 2007, Gonçalves et al. 2014, 2015). O conjunto das informações disponíveis levou à interpretação de que a Supersuite G1 corresponde à porção plutônica de um arco magmático de margem continental ativa, cuja evolução se deu entre 630 e 580 Ma (Nalini Jr. 1997, Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos 2000, Pedrosa-Soares et al. 2001, 2008, 2011, Novo et al. 2010, Tedeschi 2013, Gonçalves et al. 2014). A Supersuite G1 inclui suites, batólitos, stocks e plutons individuais, cuja natureza aponta para uma assinatura de arco vulcânico.

Apesar do razoável número de dados disponíveis sobre a Supersuite G1, muitos detalhes importantes a respeito da sua constituição, fontes, idades, distribuição espacial, particularmente da sua terminação norte, não são conhecidos. A obtenção de novos dados relativos aos atributos desconhecidos da supersuite, além de possibilitar a sua ampla caracterização, completa a base de dados para as interpretações relativas à sua gênese no cenário geotectônico do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental, além de contribuir para a confecção de um modelo da paleogeografia pré-colisional, em especial de sua terminação intracontinental.

Pelos conhecimentos atualmente disponíveis, a Supersuite G1 e, portanto, o arco magmático do Orógeno Araçuaí, se estende desde a região de Muriaé (MG), junto ao limite com o Orógeno Ribeira, até as proximidades de Rio do Prado, MG (Paes et al. 2010, Pedrosa-Soares et al. 2011, Gonçalves et al. 2013, Gradim et al. 2014, Peixoto et al. 2015) (Fig.1.2). Da região de Teófilo Otoni em direção a nordeste, um grande lineamento de orientação NE-SW limita, a noroeste, a ocorrência de vários corpos graníticos (plutons localmente conhecidos como São Vítor, Topázio, Pedra do Sino, Bom Jesus da Vitória, Rancho Alegre e Felizburgo) potencialmente pertencentes à Supersuite G1. Como, a sul da cidade de Teófilo Otoni, a feição estrutural que limita a ocorrênica da supersuite é a descontinuidade geofísica de Abre Campo (Haralyi & Hasui 1982), supõe-se que tal lineamento corresponda à terminação norte dessa estrutura.

23

Figura 1.2 - Mapa geológico simplificado do Orógeno Araçuaí (modificado de Pedrosa-Soares et al. 2001). Detalhe para a distribuição das supersuites graníticas do Orógeno Araçuaí que marcam desde seu estágio pré-colisional (Supersuite G1) ao estágio pós-pré-colisional (supersuites G4 e G5). A área norte de estudo está demarcada pelo polígono na extremidade nordeste da figura. BH: Belo Horizonte, GV: Governador Valadares, TO: Teófilo Otoni, AF: Águas Formosas e RP: Rio do Prado. ZCAC = Zona de Cisalhamento de Abre Campo.

Uma investigação tectônica da terminação intracontinental de um arco magmático e zona de sutura associada possui grande importância, pois:

24

 permite uma melhor delimitação do traçado da zona de subducção que antecedeu a formação do referido orógeno, bem como, da extensão do arco magmático a ela associado;

 e, em última análise, constitui importante teste tanto da interpretação dada para a zona de Cisalhamento de Abre Campo, como para os modelos paleogeográficos e cinemáticos até então propostos para o Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental.

1.3

–

OBJETIVOS

Visando, em primeira linha, a determinação dos atributos gerais da terminação norte e do segmento central do arco magmático do Orógeno Araçuaí, o presente estudo teve como objetivos específicos os seguintes:

1) caracterização petrológica e geoquímica dos componentes da Supersuite G1 entre as cidades de Teófilo Otoni e Rio do Prado, MG, região que abarca a terminação do arco magmático;

2) caracterização petrológica e geoquímica das diferentes litofácies de rochas da Supersuite G1 na região compreendida entre Teófilo Otoni e Manhuaçu, que corresponde ao segmento central do arco magmático;

3) descrição das estruturas deformacionais que afetam os granitos G1 e sua história cinemática, dos segmentos central e norte;

4) caracterização das rochas encaixantes e unidades justapostas às rochas da Supersuite G1 nas regiões acima mencionadas e suas relações de contato;

5) determinação das idades absolutas das unidades e processos deformacionais e metamórficos documentados nas regiões em foco;

6) caracterização isotópica dos componentes da Supersuite G1 nas regiões mencionadas por meio do método Sm-Nd e Rb-Sr em rocha total e Lu-Hf em zircão;

7) caracterização das prováveis fontes dos granitóides da Supersuite G1, nas regiões anteriormente mencionadas, por meio de comparação da composição destes granitos com os de resultados experimentais que tratam da geração de fundidos de composição granítica, disponíveis na literatura (e.g., Patiño Douce 1999, Clemens et al. 2011);

25

9) proposição de um modelo de evolução geodinâmica para o Arco Magmático Rio Doce, Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental.

1.4

–

METODOLOGIA E ESTRATÉGIAS DE AÇÃO

Escolheu-se como área principal para desenvolvimento do presente projeto, a região compreendida entre Teófilo Otoni e Rio do Prado, nordeste de Minas Gerais (Fig. 1.2), em função da qualidade das exposições e da existência de estudos prévios que possibilitam uma amarração e ponto de partida para a cartografia da Supersuite G1 (vide Paes et al. 2010 para detalhes do mapeamento da região). O estudo proposto foi realizado com base em uma campanha de cartografia geológica, na escala 1:100.000, com apresentação na escala 1:250.000, dos constituintes da Supersuite G1 e unidades imediatamente adjacentes.

Visando, ainda, contribuir para um melhor entendimento da constituição geral e das prováveis fontes envolvidas na formação dos granitos G1 na área de estudo, fez-se uma comparação em termos gerais com os granitóides de outros segmentos do arco, quais sejam: central e sul (vide Gonçalves et al. 2014) e de granitos do tipo Cordilherano de outras partes do mundo (Bateman & Chappell 1979, Maniar & Piccoli 1989, Pankhurst et al. 1998, Chappell & White 2001, Frost et al. 2001, White & Chappell 2004, Arndt 2013, dentre outros).

As diversas etapas cumpridas no curso do presente estudo foram as seguintes:

1) levantamento da base de dados disponível, que inclui textos e mapas geológicos, obtidos de projetos do Serviço Geológico do Brasil – CPRM (vide Pereira & Zucchetti 2000, Pinto et al. (2000) - Projeto Leste e Paes et al. 2010 - Projeto Jequitinhonha), de dissertações e teses, dentre as quais Siga-Júnior (1986), Nalini Jr. (1997), Martins (2000), Peres (2000), Gonçalves (2009), Gonçalves-Dias (2012), Peixoto (2013), Tedeschi (2013), que enfocam aspectos geológicos gerais nas proximidades da área escolhida para estudo.

2) pesquisa bibliográfica específica realizada de forma sistemática no decorrer do trabalho, acerca da gênese de granitos do tipo-I (vide por exemplo, Clemens et al. 2011), granitos formados em margens continentais ativas (Cordilleran-type granites, vide Frost et al. 2001, Ducea et al. 2015a), terminação de arcos magmáticos (vide Grosse et al. 2011), granitos peraluminosos do tipo-I (vide Chappell et al. 2012), experimentos acerca de fusões parciais capazes de gerar fundidos de composição granítica (vide Patiño Douce 1999).

26

4) cartografia sistemática e confecção de perfis transversais e longitudinais, em escala anteriormente mencionada, e amostragem de rochas e caracterização de estruturas ao longo das regiões em foco e áreas adjacentes.

5) investigação petrológica e microestrutural dos componentes da Supersuite G1 e rochas associadas. Tal investigação foi realizada em lâminas delgadas, a partir de seções XZ, sendo a direção X a direção da lineação de estiramento mineral e a direção Z a de encurtamento máximo, ou perpendicular à foliação da rocha.

6) análises geoquímicas de rochas graníticas da Supersuite G1, compreendendo 8 amostras de granitóides do segmento norte do arco e 25 amostras de granitóides do segmento central. As análises cobriram: i) elementos maiores (análise por ICP-ES, fundido em LiBO2/Li2B4O7); ii)

elementos traços (análise por ICP-MS, com ataque ácido 2-2-2 HCL-HNO3-H2O a 95 ºC e

diluição a 10 ML em C por uma hora); iii) e terra raras (ICP-MS, fundido em LiBO2/Li2B4O7).

Todas elas foram realizadas no Acme Analytical Laboratories Ltda, Vancouver, Canadá (Para maiores detalhes, vide procedimentos analíticos descritos nos capítulos 3 e 4).

7) determinações geocronológicas pelo método U-Pb em zircão, compreendendo 10 amostras do

segmento norte, das quais: 7 são pertencentes à Supersuite G1, 2 à Supersuite G2 e 1 à Supersuite G5. Já no segmento central foram analisadas 11 amostras, das quais: 7 são de granitóides da Supersuite G1, 1 de rocha vulcânica pertencente ao Grupo Rio Doce, 1 de veio leucocrático intrusivo em granitóide da Supersuite G1 e 2 pertencentes à rochas do embasamento. Tais análises foram realizadas nos laboratórios de Geocronologia do Departamento de Geologia da UFOP e do Instituto de Geociências da USP (Vide os procedimentos analíticos descritos nos capítulos 3 e 4 para detalhes sobre a coleta dos dados geocronológicos).

8) análise isotópica das razões Lu-Hf em zircão (4 amostras de granitóides do segmento norte do

arco) no Laboratório de Geoquímica Isotópica do Departamento de Geologia da UFOP (vide capítulo 4, item 4.3, para detalhes sobre o procedimento analítico utilizado na aquisição de tais dados).

9) análise isotópica Sm-Nd e Rb-Sr em rocha total (6 amostras de granitóides do segmento norte do arco e 4 amostras de granitóides do segmento central), realizadas no laboratório de Geocronologia do Instituto de Geociências da UnB e no Laboratório de Geocronologia e Isótopos Radiogênicos da UERJ (vide procedimentos analíticos descritos nos capítulos 3 e 4 para maiores detalhes).

27

1.5

–

LOCALIZAÇÃO DAS ÁREAS INVESTIGADAS

CONTEXTO GEOLÓGICO DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE

“Look deep into nature, and then you will understand everything better.”

Albert Einstein

2.1

–

O ORÓGENO ARAÇUAÍ

O Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental, como anteriormente mencionado, é constituído por dois sistemas tectônicos neoproterozóicos da América do Sul e da África os quais, originalmente adjacentes no Gondwana Ocidental, acham-se hoje separados pelo Atlântico Sul (Fig. 2.1). A porção sul-americana, designada Orógeno Araçuaí, compreende toda a zona orogênica entre o Cráton do São Francisco e a margem continental leste brasileira (Pedrosa-Soares et al. 1992, 1998, 2001). A porção africana corresponde à chamada Faixa Congo-Ocidental, que margeia o Cráton do Congo pelo oeste e se estende pela costa de Angola e do Gabão (Tack et al. 2001).

Nas seções seguintes, apresenta-se uma síntese sobre a evolução tectônica proposta para o Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental, na qual se enfatizam a estratigrafia e suas principais feições estruturais.

2.1.1

–

Estratigrafia

Têm-se como principais componentes constituintes do Orógeno Araçuaí (Fig. 2.2):

- o embasamento, constituído por unidades mais antigas que 1,8 Ga, as quais incluem complexos metamórficos, granitóides e terrenos supracrustais do Arqueano e Paleoproterozóico (Alkmim et al. 2006, Noce et al. 2007, Novo 2013, Gonçalves et al. 2014).

- o Supergrupo Espinhaço, constituído por arenitos, rochas vulcânicas ácidas e básicas, conglomerados, pelitos e rochas carbonáticas subordinadas. A sucessão Espinhaço compreende uma pilha de aproximadamente 6 km que teria se depositado em uma bacia desenvolvida durante um evento de rifteamento em torno de 1,75 Ga (Dussin & Dussin 1995, Brito Neves et al. 1996, Uhlein et al. 1998, Martins-Neto 2000, Danderfer et al. 2009).

- o Grupo Macaúbas e unidades correlativas que incluem rochas plutônicas, vulcânicas e metassedimentares que representam o rifte e a margem passiva neoproterozóica, precursores do Orógeno Araçuaí (Pedrosa-Soares et al. 2001, 2008, Kuchenbecker et al. 2015).

Figura 2.1 – O Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental no cenário do Gondwana Ocidental, reconstruído pela justaposição de modelos digitais de terreno da porção leste do Brasil e costa oeste africana. L: Luanda; C: Cabinda; S: Salvador. As setas representam vergências (Alkmim et al. 2006).

Figura 2.2 – Coluna estratigráfica esquemática para o Orógeno Araçuaí. 1, conglomerados; 2, arenitos; 3, pelitos; 4, diamictitos; 5, formação ferrífera diamictítica; 6, basalto transicional; 7, calcário dolomítico; 8, sedimentos exalativos (chert sulfetado, sulfeto maciço, formações ferríferas e outros); 9, rochas máficas (com veios de plagiogranito) e ultramáficas oceânicas; 10, wackes e pelitos; 11, rochas piroclásticas e vulcanoclásticas dacíticas; 12, seixos e blocos pingados. (Pedrosa-Soares et al. 2007).

Supersuite G4: granito tipo S pós-colisional, ca. 535 - 500 Ma

Supersuite G5: plutonismo tipo I, pós-colisional, ca. 530 - 480 Ma Supersuite G3: cordierita-granada leucogranito, fusões autóctones e parautóctones, ca. 545 - 530 Ma

Supersuite G2: granito tipo S, sin-colisional, ca. 590 - 545 Ma

Supersuite G1: arco magmático cálcio-alcalino, pré-colisional,

31

- o Grupo Rio Doce, constituído por rochas metavulcânicas e metassedimentares, cujas idades ficam compreendidas no intervalo de 608 a 584 Ma (Noce et al. 2004, Vieira 2007, Gonçalves 2009, Pedrosa-Soares et al. 2008, 2011).

- os complexos de paragnaisses, cujas idades ficam no intervalo entre 630 e 585 Ma (Noce et al. 2004). Dentre estes, o Complexo Nova Venécia tem importante papel por representar a parte distal da bacia de retro-arco do Orógeno Araçuaí (Noce et al. 2004, Pedrosa-Soares et al. 2006, Gradim et al. 2014, Richter et al. 2015).

- a Formação Salinas, constituída por metarenitos, metapelitos e metaconglomerados grauvaquianos de idade máxima de 588 ± 24 Ma, que representa a assembléia sin-orogênica (flysch) do orógeno (Lima et al. 2002, Santos 2007, Pedrosa-Soares et al. 2008, Santos et al. 2009).

2.1.1.1 - O Grupo Macaúbas

O Grupo Macaúbas, que inclui sedimentos glaciais e glacio-marinhos, registra as fases rifte, transicional e de margem passiva da evolução da bacia precursora do orógeno. Tem a sua idade balizada pelas idades de diques máficos da Suite Pedro-Lessa de 906 ± 2 Ma (Machado et al. 1989), de granitos anorogênicos da Suite Salto da Divisa de 875 ± 9 Ma (Silva et al. 2002, 2008) e pela idade de 740 ± 22 Ma dos calcários da Formação Sete Lagoas (Babinski & Kaufman 2003), a ele sobreposta, no interior do Cráton do São Francisco. Além disso, sua idade máxima é de aproximadamente 750 Ma, indicada por datação U-Pb LA-ICP-MS em zircões detríticos extraídos de arenito da Formação Chapada Acauã Superior (Kuchenbecker et al. 2015).

A presença de conglomerados, arenitos e pelitos nas formações Duas Barras e Rio Peixe Bravo, base do Grupo Macaúbas (Fig. 2.2), evidencia uma evolução fluvial a marinha, pré-glacial (Grossi-Sad et al. 1997, Noce et al. 1997, Pedrosa-Soares et al. 2007). Os diamictitos e as formações ferríferas diamictíticas do tipo Rapitan, componentes das formações Serra do Catuni e Nova Aurora, refletem o desenvolvimento de um ambiente glacial em fase de rifteamento. A presença de basalto transicional e calcário dolomítico, componentes da Formação Chapada Acauã, marca uma mudança significativa no ambiente deposicional e representa o desenvolvimento da margem passiva proximal e de seqüências pós-glaciais (Pedrosa-Soares et al. 2007, 2008, Kuchenbecker et al. 2015).

2.1.1.2 - Unidades plutônicas e vulcânicas neoproterozóicas

Corpos graníticos de cinco gerações distintas, discriminadas por Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos (2000), atualizado em Pedrosa-Soares et al. (2011), registram desde o estágio pré-colisional (Supersuite G1) ao estágio de colapso gravitacional (supersuites G4 e G5), no intervalo de tempo entre 630 e 480 Ma. Na Tabela 2.1, estão resumidas as características mais importantes das supersuites graníticas discriminadas pelos autores mencionados.

O magmatismo granítico associado ao processo de desenvolvimento do Orógeno Araçuaí iniciar-se-ia com a formação de um complexo de subducção e respectivo arco magmático, na margem leste da bacia precursora Macaúbas, por volta de 630 Ma. Este estágio está registrado pela Supersuite G1, pré-colisional, que constitui juntamente com a caracterização do arcabouço estrutural e dos processos deformacionais na terminação norte e do segmento central deste orógeno, objetos do presente estudo (vide Caps. 3 e 4).

Vieira (2007) e Vieira et al. (2007) descreveram tufos piroclásticos com bombas vulcânicas esparsas, de características dacíticas, nas Formações Palmital do Sul e Tumiritinga, unidades do Grupo Rio Doce. Estas formações são interpretadas como depósitos de bacias intra-arco e ante-arco, preenchidas no estágio tardio de desenvolvimento do arco magmático (Pedrosa-Soares et al. 2007). Tais unidades apresentam idade de cristalização de 584 ± 5 Ma, obtida por U-Pb TIMS em zircão, extraída de tufo piroclástico da Formação Palmital do Sul. Sotopostas às rochas vulcanoclásticas tem-se metarenitos e pelitos pertencentes à Formação São Tomé, interpretada por Pedrosa-Soares et al. (2007) como uma unidade turbidítica que teria se depositado na parte proximal da bacia de retro-arco. Os dados geocrononológicos obtidos em grãos detríticos de zircão pela técnica LA-ICP-MS, forneceram idade máxima de 594 ± 3 Ma para a sua sedimentação (Vieira 2007). A parte distal da bacia de retro-arco é representada por paragnaisses com intercalações de rochas cálcio-silicáticas do Complexo Nova Venécia. Zircões detríticos coletados nestas rochas sugerem uma idade máxima de 608 ± 18 Ma para a sedimentação dos protólitos do Complexo Nova Venécia (Noce et al. 2004, Pedrosa-Soares et al. 2006, 2008).

2.1.2

–

Arcabouço Estrutural

Do ponto de vista estrutural, o Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental é dividido em dez componentes tectônicos (Alkmim et al. 2006, 2007), que são os seguintes (Fig. 2.3):

- o Cinturão de Cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional;

- a Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã;

33

Tabela 2.1 - Supersuites graníticas do Orógeno Araçuaí (compilado de Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos 2000, Pedrosa-Soares et al. 2001, 2008, 2011, Martins et al. 2004, Gradim et al. 2014).

- o Corredor Transpressivo de Minas Novas;

- a Saliência do Rio Pardo;

- o Bloco de Guanhães;

- a Zona de Cisalhamento Dom Silvério;

- a Zona de Cisalhamento de Itapebi;

- o Núcleo Cristalino;

- a Faixa Oeste-Congolesa.

Esta subdivisão tectônica foi estabelecida em função da distribuição espacial de seus domínios, do comportamento cinemático e da história evolutiva dos elementos tectônicos dominantes (Fig. 2.3).

Devido ao soerguimento ocorrido no Cretáceo, de maneira geral, as rochas expostas na parte sul do Orógeno Araçuaí representam níveis crustais mais profundos que a norte. Portanto, o aumento do grau metamórfico do orógeno se dá, tanto de norte para sul, como de oeste para leste (Alkmim et al. 2006).

Figura 2.3 – Unidades tectônicas do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental. SE: Cinturão de Cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional; CA: Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã; S: Zona de Dobramentos de Salinas; MN: Corredor Transpressivo de Minas Novas; RP: Saliência de Rio Pardo e zona de interação com o Aulacógeno do Paramirim; BG: Bloco de Guanhães; DS: Zona de Cisalhamento de Dom Silvério; I: Zona de Cisalhamento de Itapebi; NC: Núcleo Cristalino; OC: Faixa Oeste-Congolesa. (Alkmim et al. 2007).

último marcado por falhas de empurrão (Almeida 1977, Peres et al. 2004). Predominam, neste domínio, falhas de empurrão de direção N-S e lineações de estiramento com caimento para E, que indicam transporte tectônico dirigido para W. O cinturão estende-se ainda sobre o Cráton do São Francisco, onde as deformações são dominantemente superficiais ou epidérmicas (Uhlein et al. 1986, Uhlein 1991, Dussin & Dussin 1995, Alkmim et al. 1996, Grossi-Sad et al. 1997).

A Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã (CA), cujas dimensões são de 50 Km de largura e 150 Km de comprimento, limita-se a oeste pelo Cinturão da Serra do Espinhaço Meridional, a sul pelo Bloco Guanhães, a norte termina de encontro à Saliência do Rio Pardo e perde expressão a leste, em direção ao núcleo cristalino do orógeno. Esta estrutura reflete um episódio de deformação de caráter distensivo e é interpretada como manifestação do colapso gravitacional do Orógeno Araçuaí (Alkmim et al. 2006, 2007, Marshak et al. 2006).

A Zona de Dobramentos de Salinas (S) tem sua área de ocorrência limitada, a oeste, pela Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã, a sul, pelo Corredor Transpressivo de Minas Novas e, a leste, por plútons da supersuite G4. É caracterizada por envolver a Formação Salinas em sistema de dupla

V 18o 20o 14o 14o 12o

44o 42o

40o 42o 10o 12o 14o 6o 2o 8o 4o L C C 14o 16o N N DS MN S CA RP I NC NC BG SE OC ORÓGENO ARAÇUAÍ FAIXA OESTE CONGOLESA OC FAIXA ARAÇUAÍ AULACÓGENO DO PARAMIRIM Cráton do Congo Cráton do Congo Cráton Do São Francisco Cráton Do São Francisco BRASIL ÁFRICA V 18o 20o 14o 14o 12o

44o 42o

35

vergência. No seu interior, as estruturas são vergentes tanto para WNW quanto para ENE (Alkmim et al. 2007, Santos et al. 2009).

O Corredor Transpressivo de Minas Novas (MN), cujas dimensões são de 30 km de largura por 150 km de comprimento, ocorre internamente aos limites da Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã, e tem sua terminação norte de encontro à Zona de Dobramentos Salinas. Como principal feição estrutural desta unidade tectônica tem-se uma zona de cisalhamento dextral de orientação NE-SW (Alkmim et al. 2006, 2007).

A Saliência do Rio Pardo (RP) corresponde à grande curva descrita em mapa pela zona externa do orógeno na margem do Cráton São Francisco. No seu interior, as rochas do Grupo Macaúbas foram primeiramente transportadas em direção a norte e, posteriormente, experimentaram uma compressão lateral E-W (Cruz & Alkmim 2006).

O Bloco de Guanhães (BG) representa um grande alto estrutural e expõe o embasamento do orógeno. Tem sua terminação sul marcada pela Zona de Cisalhamento de Dom Silvério, a oeste é limitado pelo Cinturão de Cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional, a norte pela Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã e a leste pelo núcleo cristalino do orógeno (Alkmim et al. 2006).

A Zona de Cisalhamento de Dom Silvério (DS), de caráter dominantemente sinistral, afeta o embasamento e as rochas metassedimentares do Grupo Dom Silvério. A sua terminação norte dá-se junto à Zona de Cisalhamento de Abre Campo. A oeste, é limitado pelo Cinturão de Cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional (Endo 1997, Peres et al. 2004).

A Zona de Cisalhamento de Itapebi (I) é uma zona transpressiva dextral, que limita a norte o núcleo cristalino do orógeno, e tem sua terminação a oeste de encontro à Saliência do Rio Pardo (Alkmim et al. 2007).

O Núcleo Cristalino (NC) representa a unidade tectônica de maior área do orógeno. Este segmento é mais conhecido em sua porção meridional, na qual as zonas transcorrentes de Abre Campo, Manhuaçu, Guaçuí e Batatal, todas de caráter dextral, exercem importante função cinemática (Campos Neto & Figueiredo 1995, Fischel et al. 1998, Cunningham et al. 1996, 1998, Brueckner et al. 2000, Silva et al. 2009, Silva 2010).

2.1.3

–

Evolução Tectônica

As características do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental, o distingue dos demais orógenos colisionais conhecidos, principalmente pelo fato de estar quase que totalmente limitado por zonas cratônicas (Alkmim et al. 2006). Para sua evolução, Alkmim et al. (2003, 2006, 2007) propuseram um

modelo cinemático designado de “tectônica quebra-nozes”, que parte dos seguintes pontos fundamentais:

- o Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental formou-se a partir do fechamento da Bacia Macaúbas que, desenvolvida, provavelmente, por volta de 700 Ma (Alkmim et al. 2006, 2007, Pedrosa-Soares et al. 2007), tinha a particularidade de ser semelhante ao atual Mar Vermelho, ou seja, apenas parcialmente oceânica e circundada pelos domínios continentais da península São Francisco e continente do Congo (Fig. 2.4a).

- o fechamento da bacia precursora Macaúbas seria induzido à distância, por colisões nas quais se envolveu a placa São Francisco-Congo, dada a sua configuração peculiar e extensão reduzida do segmento oceânico.

- do ponto de vista cinemático, a convergência das duas margens da bacia precursora e conseqüente formação do orógeno, se daria por uma rotação anti-horária da Península São Francisco contra o continente do Congo, de maneira comparável ao funcionamento de um quebra-nozes.

- o início de operação do quebra nozes teria se dado por volta de 630 Ma (Fig. 2.4b), uma vez que os granitos pré-colisionais mais antigos relacionados à subducção, até agora registrados no orógeno, foram datados em ca. 630 Ma (Paes 1999, Pedrosa-Soares et al. 2001).

- a fase colisional principal deve ter acontecido entre 590 e 545 Ma (com pico em 575 Ma), que é o intervalo de idades correspondentes ao metamorfismo regional e à granitogênese de natureza sin-colisional (Pedrosa-Soares et al. 2001, 2011, Gradim et al. 2014), conforme figura 2.4c.

37

Figura 2.4 – Evolução tectônica do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental. a) A Bacia Macaúbas, em mapa e seções

esquemáticas: setor ensiálico (AA’), setor oceânico (BB’); b) Fase de convergência inicial das margens da Bacia Macaúbas: seção ensiálica (AA’), setor oceânico (BB’), que ilustra a instalação do arco magmático na margem

leste, agora convertida em placa superior; c) Figura esquemática dos estágios colisional e do colapso gravitacional, após escape lateral da porção sul do orógeno, por volta de 500 Ma. Adaptado de Alkmim et al. (2007).

2.1.4

–

O Arco Rio Doce

fusão parcial de rochas metasedimentares na região (De Campos et al. 2004, Bento dos Santos et al. 2011, Gradim et al. 2004, Tedeschi et al. 2015).

Após os trabalhos pioneiros de Barbosa e colaboradores, mapeamento sistemático em áreas do Orógeno Araçuaí-Ribeira (e.g., Pinto et al. 2000, Pedrosa-Soares et al. 2003, Heilbron et al. 2007, Paes et al. 2010), identificou inúmeros plutons cálcio-alcalinos, e aqueles cuja natureza aponta para uma assinatura de arco vulcânico, foram agrupados na Supersuite G1 (Pedrosa-Soares et al. 2001, 2011, Gonçalves et al. 2014, Tedeschi et al. 2015). Recentemente, plutons tonalíticos e gabróicos expostos no segmento norte do Orógeno Ribeira foram correlacionados à Supersuite G1 (Figueiredo 2009, Novo 2013, Heilbron et al. 2013, Corrales 2015), sendo que alguns desses já haviam sido atribuidos ao Arco Rio Doce por Figueiredo & Campos-Neto (1993).

Compilando os dados até aqui disponíveis, Tedeschi et al. (2015) divide o Arco Rio Doce em três segmentos, quais sejam: norte, entre as cidades de Rio do Prado e Teófilo Otoni; central, entre as cidades de Teófilo Otoni e Manhuaçu; e sul, entre as cidades de Manhuaçu (MG) e aproximadamente Cantagalo (RJ). Ao longo destes segmentos, a Supersuite G1 que caracteriza a sua porção plutônica, dispõe agora de um amplo acervo de dados petrográficos, químicos, geocronológicos e isotópicos, obtidos por meio de trabalhos de mapeamento de vários grupos de pesquisadores ao longo das últimas décadas. Tal como descrita na literatura, a Supersuite G1 é entendida como formada por suites, batólitos e stocks de composição predominante tonalítica a granodiorítica (Pedrosa-Soares et al. 2011, Gonçalves et al. 2014, Tedeschi et al. 2015). Comumente, as rochas G1 são portadoras de enclaves e fácies máficas e dioríticas. Em menor proporção, ocorrem plutons máficos a intermediários ricos em fácies gabróicas a enderbíticas (Novo et al. 2010, Gonçalves et al. 2014, Tedeschi et al. 2015).

39

2.1.5

–

A zona de sutura do Orógeno Araçuaí

A “Descontinuidade Geofísica de Abre Campo”, hoje entendida como Zona de Cisalhamento de Abre Campo (ZCAC), foi inicialmente observada por Haralyi & Hasui (1982) quando do estudo das anomalias gravimétricas e magnéticas associadas, presentes no leste do Brasil. Por meio de mapas e perfis Bouguer, com base nos dados gravimétricos disponívies, esses autores chamaram a atenção para as anomalias regionais, na tentativa de contribuir para a história geológica arqueana e proterozóica do leste do país. Mais tarde, Fischel (1998), com base em informações de campo e dados isotópicos Sm-Nd, do Complexo Mantiqueira e do Cinturão Ribeira na região de Abre Campo - MG, observou que: a oeste da ZCAC, no domínio do Complexo Mantiqueira, as condições metamórficas operantes atingiram fácies anfibolito, ao passo que a leste da ZCAC, no domínio do Cinturão Ribeira, as condições metamórficas vigentes atingiram fácies granulito. Peres et al. (2004) ao estudar a ZCAC sob o ponto de vista estrutural, entre as cidades de Governador Valadares, ao norte, e Juiz de Fora, ao sul, notaram que, no interior da ZCAC, domínios com foliação de alto ângulo gradam progressivamente para domínios de ângulos intermediários a baixos, com mergulho para leste. Os indicadores cinemáticos, essencialmente de caráter dúctil, exibem sentido de cisalhamento predominantemente dextral, embora indicadores de sentido sinistral possam ser observados. Recentemente, Silva (2010), ao estudar o sistema transcorrente da porção sudeste do Orogéno Araçuaí e norte da Faixa Ribeira, demonstrou que a ZCAC constitui-se de três ramos principais, de forma sigmoidal. O ramo mediano que passa pela cidade de Abre Campo e os ramos oeste e leste que passam pelas cidades de Ervália e Matipó, respectivamente, totalizam em seu conjunto uma largura média de 20 km e extensão de 350 km. Além disso, Silva (2010) dividiu a ZCAC em três segmentos, quais sejam: norte, central e sul. O arcabouço estrutural presente nesses segmentos indica que ocorreu movimentação reversa e dirigida para oeste no segmento norte, oblíqua reversa-dextral no segmento central e essencialmente transcorrente dextral no segmento sul. O referido autor demonstra ainda que a direção geral da ZCAC é NS, com deflexões para NE em seus extremos norte e sul nos domínios do Orógeno Araçuaí, adquirindo direção NE-SW pelo interior do Orógeno Ribeira, onde é conhecida como Zona de Cisalhamento Juiz de Fora-Jaguari-Taxaquara.

Os dados disponíveis até bem pouco tempo atrás mostravam que a Zona de Cisalhamento de

A SUPERSUITE G1 ENTRE MANHUAÇU E TEÓFILO OTONI:

O SEGMENTO CENTRAL DO ARCO MAGMÁTICO RIO DOCE

“Granite is not a rock which was simple in its origin but might be produced in more ways than one.”

Joseph Beete Jukes

3.1 – INTRODUÇÃO

A Supersuite granítica G1 possui características químicas, geocronológicas, petrológicas que, em escala regional, permitem distingui-la com certa facilidade das demais unidades graníticas do Orógeno Araçuaí (Pedrosa-Soares & Wiedemann-Leonardos 2000, Pedrosa-Soares et al. 2008, 2011). Quando investigada em maior detalhe, identifica-se uma grande variedade de litotipos. Nesse capítulo, uma parte considerável do segmento central do arco, exposto entre os municípios de Ipanema e Governador Valadares MG, foi analisada. Para maior facilidade de descrição e delimitação procedeu-se à subdivisão da Supersuite G1 em litofácies (Gonçalves 2009, Gonçalves et al. 2010, 2014), de maneira análoga ao procedimento adotado por Nalini Jr. (1997) e Nalini Jr. et al. (2000), quando do estudo da Suite Urucum, hoje entendida como representante local da Supersuite G2.

Nas seções seguintes, apresentam-se as principais características petrológicas das litofácies da Supersuite G1 (quais sejam: zone with Opx-bearing rocks, Enclave-rich Tonalite-Granodiorite e Enclave-poor Granite to Tonalite), de rochas vulcânicas do Grupo Rio Doce, bem como de componentes do embasamento Riaciano. Faz-se, ainda, alusão às prováveis fontes dos granitóides que compõem a Supersuite G1, por meio da comparação da composição destes com a de fundidos graníticos gerados por meio de estudos experimentais. Descrevem-se também, as microestruturas dos corpos graníticos componentes da Supersuite G1, visando a um melhor entendimento e à separação de feições fruto de deformação no estado sólido daquelas formadas devido a processo magmático. Por fim, apresenta-se o arcabouço estrutural da porção central do arco magmático. Com foco nas áreas de ocorrência dos granitóides pertencentes à Supersuite G1, tal apresentação, busca em última análise, demonstrar que a área estudada representa a seção crustal inclinada de um arco continental.

3.2

NEW U-Pb AGES AND LITHOCHEMICAL ATTRIBUTES OF THE

EDIACARAN RIO DOCE MAGMATIC ARC, ARAÇUAÍ CONFINED

OROGEN, SOUTHEASTERN BRAZIL

ABSTRACT

The Araçuaí orogen of southeastern Brazil, together with its counterpart located in Africa, the West Congo belt, formed through closure of a gulf connected to the Adamastor Ocean by the end of the Ediacaran and beginning of the Cambrian. Convergence of the margins of the gulf led to the development of the Rio Doce magmatic arc between 630 Ma and 580 Ma on a continental basement mostly composed of Rhyacian orthogneisses. The Rio Doce arc mainly consists of tonalite-granodiorite batholiths, generally crowded with mafic to dioritic enclaves, and minor gabbronorite-enderbite-charnockite plutons, suggesting mixing processes involving crustal and mantle sources. We investigate the basement, magma sources and emplacement ages of the Rio Doce arc. Our data suggest the arc comprises three main granitic rock groups: i) Opx-bearing rocks mostly of enderbite to charnockite composition; ii) enclave-rich tonalite-granodiorite (ETG); and iii) enclave-poor granite-granodiorite with minor tonalite (GT). The Opx-bearing rocks are magnesian, calc-alkalic to alkali-calcic and metaluminous. Together, the ETG and GT rock groups range in composition from tonalite to granite, are metaluminous to slightly peraluminous, show a predominantly medium- to high-K, expanded calc-alkaline signature, and other geochemical and isotopic attributes typical of a pre-collisional volcanic arc formed on a continental margin setting. Mineralogical, chemical, and geochronological data suggest the involvement of HT-melting of granulitic (H2O-depleted) sources of

Rhyacian age for the generation of Opx-bearing granitic rocks, additionally to magma mixing and fractional crystallization processes. In conclusion, the studied rock groups of the Rio Doce arc were likely formed by interactions of mantle and crustal processes, in an active continental margin setting. These processes involved ascent of mantle magmas that induced partial melting on the continental basement represented by the Rhyacian gneisses.

1 _{Artigo publicado no}

Journal of South American Earth Sciences– 2014; Academic Section: Earth Sciences Running Title: New U-Pb ages and lithochemical attributes of the Ediacaran Rio Doce magmatic arc, Araçuaí

confined orogen, southeastern Brazil

Keywords: G1 Supersuite, Rio Doce arc, Rhyacian basement, Araçuaí-West Congo orogen

Palavras Chave: Supersuite G1, Arco Rio Doce, Embasamento Riaciano, Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental Autores: Leonardo Gonçalves1_{, Federico Farina}1_{, Cristiano Lana}1_{, Antônio C. Pedrosa-Soares}2_{, Fernando}

Alkmim1_{, Hermínio A. Nalini Jr}1