PETROGÊNESE DE ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DO QUADRILÁTERO FERRÍFERO E ADJACÊNCIAS E GEOCRONOLOGIA DE TERRENOS ASSOCIADOS

PETROGÊNESE DE ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DO

QUADRILÁTERO FERRÍFERO E ADJACÊNCIAS E

iii

FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

Reitor

Cláudia Aparecida Marliére de Lima

Vice-Reitor

Hermínio Arias Nalini Júnior

Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação

Sérgio Francisco de Aquino

ESCOLA DE MINAS

Diretor

Issamu Endo

Vice-Diretor

José Geraldo Arantes de Azevedo Brito

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

Chefe

v

CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA – VOL. 76

TESE DE DOUTORAMENTO

Nº 351

PETROGÊNESE DE ROCHAS METAULTRAMÁFICAS DO

QUADRILÁTERO FERRÍFERO E ADJACÊNCIAS E

GEOCRONOLOGIA DE TERRENOS ASSOCIADOS

Gabriela Magalhães da Fonseca

Orientadora

Dr. Hanna Jordt Evangelista

Co-orientadora

Dr. Gláucia Nascimento Queiroga

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 Ciências Naturais, Área de Concentração:

Tectônica, Petrogênese e 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

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

F676p

Fonseca, Gabriela Magalhães da.

Petrogênese de rochas metaultramáficas do Quadrilátero Ferrífero e

adjacências e geocronologia de terrenos associados [manuscrito] / Gabriela Magalhães da Fonseca. - 2017.

108f.: il.: color; grafs; tabs; mapas.

Orientador: Profa_{. Dr}

a. Hanna Jordt Evangelista. Coorientador: Profa. Dra. Gláucia Nascimento Queiroga.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas.

Departamento de Geologia. Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais.

Área de Concentração: Tectônica, Petrogênese e Recursos Minerais - TPRM.

1. Quadrilátero Ferrífero (MG). 2. Petrogênese. 3. Geocronologia. 4. Geoquímica. I. Jordt Evangelista, Hanna. II. Queiroga, Gláucia Nascimento. III. Universidade Federal de Ouro Preto. IV. Titulo.

ix

Agradecimentos

À Deus.

Aos meus queridos pais, Luciana e Luiz e a toda minha família.

À Prof

. Dra. Hanna Jordt Evangelista, orientadora desta dissertação, por todo empenho, sabedoria e

compreensão. Agradeço pelas discussões, correções, revisões e sugestões que fizeram com que

concluíssemos este trabalho.

À Prof

. Dra. Gláucia pela co-orientação, revisão e análises que contribuíram grandemente para a

conclusão desta tese.

Ao Prof. Dr. Cristiano Lana pelas análises e contribuição a este trabalho.

Ao Tiago por me incentivar e estar presente em todos os momentos.

Ao Instituto Federal de Goiás, campus Goiânia e professores pelo apoio.

Aos amigos, Alice, Leo, Alexandre (Kaatitão), Francesco, Marcus, Amanda, Kássia, Guilherme,

Marilane, Ana, Helen, Taynara, Claudia, Samuel e Edgar, pelo companheirismo nesta etapa.

À República Lumiar pela acolhida.

À CAPES, pela bolsa de estudos.

A todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para realização deste trabalho.

xi

Sumário

AGRADECIMENTOS ... ix

LISTA DE FIGURAS ... xi

LISTA DE TABELAS ... xvii

RESUMO ... xix

ABSTRACT ... xxi

CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO ... 1

1.1 Considerações Gerais ... 1

1.2 Objetivos ... 1

1.3 Materiais e Métodos ... 2

1.3.1 Pesquisa bibliográfica ... 2

1.3.2 Trabalhos de campo ... 2

1.3.3 Trabalhos de laboratório ... 2

1.3.4 Tratamento e análise dos dados ... 4

1.4 Localização e acesso das áreas estudadas ... 4

1.5 Estrutura da Tese ... 5

CAPÍTULO 2. CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ... 7

2.1 Introdução ... 7

2.2 Geologia Regional ... 8

2.2.1 Cinturão Mineiro ... 8

2.2.2 Quadrilátero Ferrífero ... 9

2.2.3 Complexo Santa Bárbara ... 11

2.2.4 Complexo Mantiqueira ... 12

2.2.5 Complexo Acaiaca ... 12

2.2.6 Grupo Dom Silvério ... 13

CAPÍTULO 3. ROCHAS ULTRAMÁFICAS PLUTÔNICAS DO GREENSTONE

BELT RIO DAS VELHAS NA PORÇÃO CENTRAL DO QUADRILÁTERO

FERRÍFERO, MINAS GERAIS, BRASIL ... 15

3.1 Abstract ... 15

3.2 Resumo ... 16

3.3 Introdução ... 16

3.4 Materiais e métodos ... 17

3.5 Corpo metaultramáfico de Amarantina ... 18

3.5.2. Geoquímica ... 22

3.6 Discussão e conclusões ... 26

CAPÍTULO 4. PETROGENESIS OF METAULTRAMAFIC ROCKS FROM THE

QUADRILÁTERO FERRÍFERO AND ADJACENT TERRAINS, MINAS GERAIS,

BRAZIL: TWO EVENTS OF ULTRAMAFIC MAGMATISM? ... 29

4.1 Abstract ... 29

4.2 Introduction ... 30

4.3 Geology ... 30

4.4 Materials and Methods ... 34

4.5 Results ... 35

4.5.1 Petrography and mineral chemistry ... 35

4.5.2 Litogeochemistry ... 42

4.6 Discussion ... 54

4.7 Conclusions ... 59

CAPÍTULO 5

COMPLEXO MANTIQUEIRA ENCAIXANTE DE ROCHAS

METAULTRAMÁFICAS A LESTE DO QUADRILÁTERO FERRÍFERO:

PETROGÊNESE E GEOCRONOLOGIA. ... 61

5.1 Introdução ... 61

5.2 Geologia local e petrografia ... 62

5.3 Litogeoquímica ... 70

5.3.1 Resultados ... 70

5.4 Geocronologia ... 80

5.4.1 Acervo geocronológico do Complexo Mantiqueira ... 81

5.4.2 Resultados ... 84

CAPÍTULO 6. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO ... 93

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 97

xiii

Lista de Ilustrações

Figura 1.1-

Localização dos pontos e principais vias de acesso da área estudada ... 6

Figura 2.1-

... 9

Figura 3.1-

Mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero (modificado de Alkmim & Marshak 1998) e

mapa de localização dos afloramentos das rochas metaultramáficas. ... 19

Figura 3.2-

Imagens de rochas metaultramáficas da região de Amarantina. A) Afloramento do

metaperidotito (AM-4). B) Bloco do espinélio metaperidotido (AM-3). C) Amostra de mão do

metaperidotito (AM-1). D) Amostra de mão do metaperidotito (AM-4) dobrado. ... 20

Figura 3.3-

Fotomicrografias das rochas metaultramáficas de Amarantina. A) Espinélio

metaperidotito (AM-3) com olivina (Ol) e espinélio (Spl) preservados e clorita (Chl) metamórfica.

LPP (polarizadores planos); B) Idem. LPX (polarizadores cruzados). C) Espinélio metaperidotito

(AM-3) com olivina (Ol) e clorita (Chl). LPX (polarizadores cruzados). D) Espinélio

metaperidotito (AM-3) com ortopiroxênio (Opx) preservado. LPX (polarizadores cruzados). E)

Metaperidotito (AM-4) com grão de Olivina (Ol) parcialmente serpentinizados (Srp) orientados

segundo dobras. LPX (polarizadores cruzados). F) Metaperidotito (AM-1) com grão de Olivina

(Ol) parcialmente serpentinizados (Srp). LPX (polarizadores cruzados). ... 23

Figura 3.4-

Mosaico de fotomicrografias do metaperidotito dobrado em polarizadores cruzados

(AM-4), realizado com o software Canon PhotoStitch 1.6.0 . ... 23

Figura 3.5-

Imagens de elétrons retroespalhados obtidas por MEV. Esquerda cima Pentlandita (Ptl)

intercrescida com arita (Ar). Direita cima Pentlandita (Ptl) intercrescida com breithauptita (Br).

Esquerda baixa Arita (Ar). Direita baixa Breithauptita (Br) no centro e arita (Ar) nas bordas. ... 24

Figura 3.6-

Diagramas geoquímicos. A) Diagrama discriminante de Jensen (1976) modificado por

Rickwood (1989) in Rollinson (1993), para komatiitos, tholeiitos e rochas cálcio-alcalinas, onde AT-

Andesito tholeiitico; DT-Dacito tholeiitico; RT-Riolito tholeiitico; BC- Basalto calcioalcalino; AC-

Andesito calcioalcalino; DC- Dacito calcioalcalino; RC- Dacito calcioalcalino. B) Diagrama

triangular (MgO-CaO-Al2O3) segundo Viljoen & Viljoen (1969) ... 26

Figura 4.1-

Geological map (modified after Heineck et al. 2003 and Ávila et al. 2010) and location

of the studied ultramafic bodies

.. ... 34

Figura 4.2-

Field photographs. A: Metakomatiite with relictic spinifex texture, Rio Manso (RM-1),

B: Spinel metaperidotite, Amarantina (AM-3), C: Gneiss xenolith in the metaultramafic rock,

soapstone quarry, Mariana (UTM 684117E, 7744953N), D: Metaperidotite, Queluzito (QE-5), E:

Metaperidotite, Lagoa Dourada (LD-60), F: Metaperidotite, Lamim (LA-33)... ... 38

Figura 4.4-

A: Variation of Ni vs Fo (MgO / (MgO + FeO) in olivine from the metaultramafic rocks

of this study; B and C: Classification of pyroxene and spinel of the metaperidotite from Amarantina

(AM-3). ... 40

Figura 4.5-

A: Molecular Proportion Ratio (MPR) plot of SiO2/TiO2 vs (FeOt + MgO)/TiO2; A:

Metaultramafic rocks from Amarantina; B: Metaultramafic rocks from Lamim. In terms of FM:SiO2,

the reference line of olivine (ol) has a slope of 1:2 and that of clinopyroxene (cpx), has a slope of 2:1

(Pearce 1968,1970). Symbols in orange are related to spinel metaperidotite sample, in dark-blue to

metaperidotite samples, in green to tremolite-chlorite ± talc granofels samples and in light-blue to

steatite samples. ... 50

Figura 4.6-

Cation plot of Jensen (1976). All samples can be classified as komatiite and komatiitic

basalt. Symbols in orange are related to spinel metaperidotite sample, in dark-blue to metaperidotite

samples, in black to metakomatiite samples, in green to anthophyllite ± talc ± serpentine ± tremolite

± hornblenda-chlorite granofels samples, in pink to anthophyllite ± tremolite ± talc ±

carbonate-chlorite schist samples and in light-blue to steatite samples. ... 50

Figura 4.7-

Covariations of: A: Al2O3 vs. MgO; B: TiO2 vs. MgO; C: SiO2 vs. MgO; D: Cr vs.

MgO; gray squares: komatiite data from the GeoRoc database

(http://georoc.mpch-mainz.gwdg.de/georoc/Csv_Downloads/Rocks_comp/KOMATIITE.csv;

retrieved

5.12.2016

Symbols in orange are related to spinel metaperidotite sample, in dark-blue to metaperidotite

samples, in black to metakomatiite samples, in green to tremolite-chlorite ± talc granofels samples,

in pink to anthophyllite ± tremolite ± talc ± carbonate-chlorite schist samples and in light-blue to

steatite samples. ... 51

Figura 4.8-

A and B: Primitive mantle-normalized multi-element diagram for the selected samples

from this study, normalizing values from Sun & McDonough (1989); C and D: CI

chondrite-normalized REE patterns, normalizing values from Boynton (1984). Komatiites from Onverwacht,

Kambalda, and Barbeton provinces are shown for comparison (Lesnov 2010). ... 52

Figura 5.1-

Mapa geológico e localização do Complexo Mantiqueira e Complexo Santa Bárbara,

modificado de Heineck et al. (2003). ... 61

Figura 5.2-

Mapa geológico e localização das amostras deste estudo, modificado de Heineck

et al.

(2003). ... 63

Figura 5.3-

A) Vista geral do afloramento de biotita gnaisse (AV-2A) e quartzo - biotita anfibolito

(AV-2B). B) Biotita gnaisse (AV-2A). C) Quartzo - biotita anfibolito (AV-2B) concordante com o

gnaisse (AV-2A) D) Biotita gnaisse cortado por veios de quartzo (AV-2A). ... 64

Figura 5.4-

Imagens representativas de biotita gnaisse do ponto AV-1 A) Aspecto geral do

afloramento. B) Amostra de mão. C) Fotomicrografia sob LPP (luz polarizada plana), com palhetas

acastanhadas orientadas de biotita dispersas em agregado de quartzo e feldspatos. D) Idem sob LPX

(luz polarizada cruzada).. ... 66

Figura 5.5-

Imagens representativas do leucognaisse do ponto MA-1. A) Aspecto geral do

afloramento. B) Amostra de mão. C e D) Fotomicrografia mostrando raras palhetas castanhas de

biotita dispersas entre os agregados de quartzo e feldspatos, LPP. D) Idem C, LPX.. ... 67

xv

(PF-1B), com biotita lepidoblástica castanha, hornblenda esverdeada e agregados incolores de

quartzo e plagioclásio. LPP. D) Idem C LPX. ... 69

Figura 5.8-

Diagramas binários para elementos maiores dos gnaisses estudados. A) SiO2 vs. Al2O3.

B) SiO2 vs. MgO +FeOt. C) SiO2 vs. Na2O. D) SiO2 vs. CaO2 ... 72

Figura 5.9-

A) Diagrama An (anortita) - Ab (albita) - Or (ortoclásio) (O`Connor 1965), com campo

para os TTGs arqueanos de Moyen e Martin (2012). B) Diagrama AFM (Irvine and Baragar 1971),

pontos em cor bege para os TTGs de Moyen (2011). C) Diagrama Al2O3/(CaO + Na2O + K2O)] x

Al2O3/(Na2O + K2O)] (Maniar e Picolli 1989). D) Diagrama SiO2 vs. K2O (Peccerillo e Taylor 1976),

com discriminação dos campos de Laurent

et al. (2014) para granitos híbridos (laranja), TTGs

(amarelo) e biotita granito (cinza). Para comparação foram plotadas análises de Farina

et al. (2015)

dos complexos metamórficos do Quadrilátero Ferrífero ... 73

Figura 5.10-

Classificação dos gnaisses deste trabalho no diagrama ternário para granitoides de

Laurent

et al. (2014) (campo laranja para granitos híbridos, amarelo para TTGs e cinza para biotita

granito). Os vértices do triângulo correspondem a: 2*A/CNK (razão molar Al2O3/(CaO + K2O +

Na2O)); 2 * (FeOt + MgO) * (Sr + Ba)% em peso (FMSB) e Na2O/K2O. ... 74

Figura 5.11-

Classificação dos gnaisses deste trabalho em diagramas de Laurent

et al. (2014). A)

A/CNK (Al2O3/[CaO + Na2O + K2O] molar) vs. K2O/Na2O. B) Al2O3/(FeOt + MgO) vs. CaO/(Na2O

+ K2O), campo laranja para granitos híbridos, amarelo para TTGs e cinza para biotita granito de

Laurent et al. (2014).. ... 75

Figura 5.12-

A) Diagrama de multielementos normalizado pelos valores do condrito de Sun et al.

(1980) para o grupo de rochas com composição química semelhante aos TTGs. B) Diagrama ETR

normalizado pelos valores do manto primitivo de McDonough & Sun (1995) para o grupo TTGs. C)

Idem A para o grupo de rochas com composição química semelhante aos Biotita granitos. D) Idem B

para o grupo Biotita granito. E) Idem A para o grupo Granito híbrido. F) Idem B para o grupo

Granito híbrido. ... 76

Figura 5.13-

A) Comparação dos gnaisses estudados com TTGs de Moyen (2011, pontos em bege)

no diagrama binário Sr/Y

vs. Y. B) Amplitude da anomalia de Eu (concentrações de EuN = Eu

normalizado para os valores do condritos C1, McDonough & Sun (1995); Eu * =

√

SmN*GdN) vs.

Σ

_{ETRL = (La + Ce + Nd), campo laranja para granitos híbridos, amarelo para TTGs e cinza para}

biotita granito de Laurent et al. (2014).. ... 77

Figura 5.14-

Comparação dos gnaisses estudados com TTGs de Moyen (2011, pontos em bege) em

diagramas binários selecionados. A) Rb vs. Sr. B) La/Yb vs.

Σ

ETRP = (Eu + Gd + Tb + Dy + Ho +

Er + Tm + Yb + Lu), campo laranja para granitos híbridos, amarelo para TTGs e cinza para biotita

granito de Laurent et al. (2014).. ... 78

Figura 5.15-

Diagramas de multielementos e de ETR para os gnaisses deste trabalho A) Diagrama

de multielementos normalizado pelos valores do condrito de (Sun

et al. 1980). B) Diagrama ETR

normalizado pelos valores do manto primitivo de Sun & McDonough (1995). ... 79

Figura 5.16-

A) Diagrama AFM (Irvine and Baragar 1971) e B) Diagrama discriminante de Jensen

(1976), para as rochas anfibolíticas deste estudo, pontos em cor cinza para os anfibolitos de Duarte et

al. (2004).. ... 79

Figura 5.17-

A) Diagrama discriminante [Rb

vs. (Y + Nb)] de ambiente tectônico para rochas

graníticas de Pearce

et al. (1984). B) Diagrama discriminante 2*Nb - Zr/4 – Y para basaltos de

Meschede (1986). ... 80

Figura 5.19-

Imagens de catodoluminescência (CL) dos g

rãos de zircão representativos das rochas

deste trabalho. Círculos em vermelho para idade de cristalização, amarelo para idade metamórfica e

em azul para idade herdada.. ... 86

Figura 5.20-

Diagramas de análise U-Pb para as rochas deste estudo. Diagramas concórdia e

diagramas de variação (em detalhe) da média

Pb/

Pb para as amostras BA-3, AV-6, DV-3.. ... 88

Figura 5.21-

Diagramas de análise U-Pb para as rochas deste estudo. Diagramas concórdia e

diagramas de variação (em detalhe) da média

Pb/

Pb para as amostras DV-3, AV-2A, MA-1,

PF-1A, AV-3, ML-8. ... 89

Figura 5.22-

Diagramas de análise U-Pb para as rochas deste estudo. Diagramas concórdia e

diagramas de variação (em detalhe) da média

Pb/

Pb para as amostras PF-2, BL-5, BL-4, BL-1,

MA-2, PN-3. ... 90

xvii

Lista de Tabelas

Tabela 3.1-

Composição química média (% peso) de minerais do metaperidotito AM-1, espinélio

metaperidotito AM-3 e metaperidotito AM-4

... 22

Tabela 3.2-

Composição química (óxidos em % peso, elementos-traços em ppm) dos litotipos de

Amarantina e da literatura geológica

... 25

Tabela 4.1-

Locality, coordinates, petrographic type and modal composition of the rocks of this

study

... 41

Tabela 4.2-

Average analyses of olivine, spinel and orthopyroxene

... 42

Tabela 4.3-

Whole rock major (wt. %) and trace element (ppm, Au in ppb) compositions for the

metaultramafic rocks of this study ... 44

Tabela 5.1-

Localização e classificação das amostras desse estudo. ... 65

Tabela 5.2-

Composição modal dos litotipos atribuídos ao Complexo Mantiqueira e Complexo Santa

Bárbara (% volumétrica). Qz quartzo, Pl plagioclásio, Afs feldspato alcalino, Bt biotita, Hbl

hornblenda, Ep epidoto, Grt granada. ... 70

Tabela 5.3-

Acervo geocronológico para os complexos Mantiqueira e Santa Bárbara. ... 83

xix

Resumo

xxi

Abstract

1

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1 - CONSIDERAÇÕES GERAIS

O estudo de rochas ultramáficas e metaultramáficas se reveste de grande importância em todo

o mundo uma vez que muitas dessas rochas são de grande relevância econômica, pois são hospedeiras

de mineralizações de cromo, níquel, sulfetos e elementos do grupo da platina. Além disso, os estudos

são relevantes devido à importância científica deste tipo litológico que se forma em diversos

ambientes geológicos, além de poderem representar uma parte inacessível do manto. Associado aos

peridotitos, tem-se o estudo do embasamento constituído por granito-gnaisse.

Na porção sul do cráton São Francisco (CSF) encontra-se o Quadrilátero Ferrífero (QF) e o

Cinturão Mineiro (CM) e a leste do CSF, o Complexo Mantiqueira (CMA) e o Complexo Santa

Bárbara (CSB), onde são encontradas rochas metaultramáficas do tipo esteatito/serpentinito, entre as

quais há raras ocorrências com minerais ígneos preservados como olivina, piroxênios e espinélio

(Silva 1997; Martins 1999; Peres 2000; Jordt-Evangelista & Silva 2005;

Braga 2006; Fonseca &

Pereira 2008; Medeiros Júnior 2009; Santos e Mota 2010; Fonseca 2011; Gradim

et al.

2011; Veiga

2011; Fernandes 2016). Estas últimas constituem, pela sua raridade e importância econômica, um

relevante objeto de estudo para o conhecimento geológico e geotectônico da região.

Este trabalho apresenta os resultados de estudos mineralógicos, petrográficos e geoquímicos

das rochas de natureza ultramáfica encontradas na região do QF, CM e CMA, bem como dos

granito-gnaisses pertencentes ao CMA e CSB dos quais também foi realizado um detalhado estudo

geocronológico, a fim de contribuir para o entendimento dos processos envolvidos em sua gênese e

em sua ambiência geotectônica.

1.2 – OBJETIVOS

De modo específico, objetivou-se:

•

Identificar mineralogia e microestrutura das rochas metaultramáficas

•

Identificar a composição química dos minerais das rochas meta

ultramáficas

_,

especialmente dos minerais ígneos preservados de transformações metamórficas.

•

Obter a composição química das rochas metaultramáficas.

•

Compilar as informações obtidas para interpretação petrogenética das rochas

mais

preservadas do metamorfismo e comparação dos diversos corpos entre si e com aqueles já totalmente

metamorfizadas.

•

Identificar a mineralogia das rochas granito-gnáissicas encontradas no Complexo

Mantiqueira, bem como a sua composição química e idade.

•

Compilar as informações obtidas para caracterizar a evolução do Complexo

Mantiqueira.

1.3 - MATERIAIS E MÉTODOS

1.3.1 - Pesquisa bibliográfica

Realizou-se um levantamento bibliográfico sobre as rochas ultramáficas, metaultramáficas e

granito-gnáissicas a fim de obter informações sobre geologia, geoquímica e geocronologia da região

escolhida para estudo.

1.3.2 - Trabalhos de Campo

Coletaram-se amostras representativas dos corpos metaultramáficos nas localidades de Rio

Manso, Amarantina, Mariana, Lamim, Queluzito e Lagoa Dourada. Nas regiões de Porto Firme, Diogo

de Vasconcelos, Barra Longa, Mariana e Alvinópolis (Fig. 1), localizadas no Complexo Mantiqueira e

Complexo Santa Bárbara, foram coletadas amostras de rochas granito-gnáissicas e máficas. Amostras

selecionadas foram laminadas, submetidas a análise microscópica dos minerais e texturas, a análise

química e a estudos geocronológicos.

Contribuições às Ciências da Terra Série D, vol.76, 108p.

3

Descrição macroscópica e microscópica das amostras

As amostras foram descritas macroscopicamente e selecionadas para a confecção de lâminas

delgadas polidas, no Laboratório de Laminação do DEGEO/UFOP. Foram descritas 56 lâminas em

microscópio petrográfico de polarização por luz refletida e luz transmitida, no Laboratório de

Microscopia do DEGEO/UFOP.

MEV-EDS e microssonda eletrônica de varredura

Para obter as análises semi-quantitativas de química mineral utilizou-se o microscópio

eletrônico de varredura (MEV) de marca JEOL, modelo JSM com espectrometria de dispersão de

energia (EDS)

Thermo Electron

acoplado. Esse equipamento pertence ao Laboratório de Microanálise

(MICROLAB) do DEGEO-UFOP e operou sob condições analíticas de 20kV, com largura de feixe 10

µ

m e 2000 contagens.

As análises químicas quantitativas dos minerais foram realizadas no Laboratório de

Microanálises do consórcio Física-Química-Geologia da UFMG e CDTN-CNEN. A microssonda

eletrônica da marca JEOL, modelo JCXA-8900RL, operou com uma tensão de 15 kVe corrente de

feixe de 20nA. Também foram realizadas análises no Laboratório de Microanálises do DEGEO/EM -

Laboratório integrante da RMIc, Rede de Microscopia e Microanálises de Minas Gerais – FAPEMIG.

A microssonda eletrônica da marca JEOL, JXA-8230, operou com uma tensão de 15 kVe corrente de

feixe de 20nA 5

µ

m tamanho do

spot

, contagem de 10 s. As correções de matriz ZAF foram aplicadas.

Geoquímica

Geocronologia

Método U-Pb em zircão

A obtenção das idades U-Pb de 19 amostras via LA-ICP-MS das rochas granito-gnáissicas e

máficas do Complexo Mantiqueira foram realizadas no Laboratório de Geoquímica Isotópica do

DEGEO/UFOP. Coletaram-se amostras entre 10 a 15 kg em cada ponto. Cerca de 5 kg de cada

amostra foram britados em britador de mandíbulas e moída em moinho de disco. A seguir o material

foi bateado com a finalidade de concentração dos minerais pesados, incluindo o zircão, no Laboratório

de Preparação de Amostras para Geocronologia DEGEO/UFOP. Em torno de 150 a 200 grãos de

zircão foram então separados manualmente com auxílio de lupa binocular, colocados em fita adesiva e

cobertos por resina. As pastilhas foram lixadas e polidas para expor o grão e fazer imageamento por

catodoluminescência,

usando um microscópio eletrônico de varredura JEOL 6510 do Laboratório de

Microanálises do DEGEO/EM.

Os grãos de zircão foram datados usando o

ThermoScientific Element

2

sector field

ICP-MS

acoplado ao laser CETAC LSX-213 G2+ seguindo a técnica descrita por Gerdes & Zeh (2006, 2009)

no Laboratório de Geocronologia do DEGEO/UFOP. As ablações por laser foram realizadas com uma

frequência de 10 Hz que geraram furos de 20 micrômetros de diâmetro. Os primeiros cinco segundos

de cada análise foram descartados e os sinais das janelas de integração foram ajustados para excluir

possíveis sinais de fraturas ou inclusões. Erros instrumentais foram corrigidos usando ajustes

interpolativos lineares. As calibrações foram baseadas em nove ou mais análises de padrões. O padrão

primário utilizado foi M127 524 ± 2 (Klotzli

et al.

2009) e o secundário,

Ple

š

ovice 337

_{± 1 (Sláma}

_et

al.

2008).

1.3.4 - Tratamento e análise dos dados

Os dados obtidos nos estudos petrográficos, de química mineral, de geoquímica e

geocronologia foram tratados e interpretados. Os resultados de química mineral foram processados no

software

Minpet

versão 2.02 (Richard 1995) e no

software Microsoft® Office

Excel

2007. As análises

químicas de rocha total foram processadas no

GeoChemical Data toolkit

3.00 (GCDkit 3.00)

(Janou

š

_ek

_{et al.}

_{2006). Para a geocronologia os dados foram tratados no}

_software

_Glitter

_(Van

Achterbergh

et al.

2001)

e as idades foram calculadas e plotadas em diagramas Concordia usando a

macro

Isoplot 3

(Ludwig 2003), no

Excel

2003.

Contribuições às Ciências da Terra Série D, vol.76, 108p.

5

1.4 – LOCALIZAÇÃO E ACESSO DAS ÁREAS ESTUDADAS

Os corpos de rochas metaultramáficas, gnáissicas e máficas estudados localizam-se na porção

sul e sudeste do estado de Minas Gerais, nos municípios Rio Manso, Lagoa Dourada, Queluzito,

Lamim, Amarantina, Mariana, Porto Firme, Diogo de Vasconcelos, Barra Longa, Mariana e

Alvinópolis. Para acessá-los tendo como partida a cidade de Belo Horizonte deve-se seguir pelas

rodovias BR-040, BR-383, BR-356, BR-262 (Fig. 1.1).

1.5 – ESTRUTURA DA TESE

A tese é apresentada sob a forma de artigos científicos de acordo com as normas do Programa

de Pós-Graduação de Evolução Crustal e Recursos Minerais da Universidade Federal de Ouro Preto.

O capítulo 1 descreve a natureza do estudo, os objetivos, metodologia empregada e

localização da área de estudo.

O capítulo 2 fornece uma revisão bibliográfica da região de estudo com base em estudos

anteriores.

O capítulo 3 consiste do artigo “Rochas ultramáficas plutônicas do greenstone belt Rio das

Velhas na porção central do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil”, publicado em 2013 na

Revista Escola de Minas (REM).

O capítulo 4 apresenta o artigo “Petrogenesis of Metaultramafic Rocks from the Quadrilátero

Ferrífero and adjacent terrains, Minas Gerais, Brazil: Two events of ultramafic magmatism?”,

submetido em 2016 a Journal of South American Earth Sciences (JSA).

O capítulo 5 apresenta os dados geoquímicos e geocronológicos para o Complexo

Mantiqueira.

No capítulo 6 tem-se a discussão e conclusões desse trabalho.

CAPÍTULO 2

CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL

2.1 INTRODUÇÃO

A área de estudo situa-se na parte sul do Cráton São Francisco, localizado na Província São

Francisco e na porção sudeste da Faixa Araçuaí, que pertence à Província Mantiqueira. A região de

trabalho compreende o Quadrilátero Ferrífero, Cinturão Mineiro, Complexo Mantiqueira e Complexo

Santa Bárbara (Fig. 2.1).

A Província São Francisco abrange todo o território

do Cráton do

_{São Francisco (Almeida}

_et

al.

1977, 1981; Alkmim

et al.

1993). Segundo Almeida

et al.

(1981), este cráton teria suas margens

deformadas durante o Evento Transmazônico

e retrabalhadas durante o Evento Brasiliano. De acordo

com Almeida (1977), o Cráton do São Francisco é margeado, a norte, pelas faixas Sergipana e Riacho

do Pontal, a noroeste, pela Faixa Rio Preto, a oeste, pela Faixa Brasília e a sul/sudeste pela Faixa

Araçuaí.

A Província Mantiqueira, tal como definida por Almeida

et al.

(1977, 1981), é paralela a costa

sul e sudeste do Brasil, delineando uma faixa de direção NE-SW, com mais de 3.000 km. Esta é

composta pelos orógenos neoproterozoicos Araçuaí, Ribeira, Dom Feliciano e São Gabriel, e pela

zona de interferência entre os orógenos Brasília e Ribeira (Heilbron 2004).

O Orógeno Araçuaí está compreendido entre o C

ráton São

_{Francisco e a margem continental}

brasileira, entre os paralelos 15° e 21° S (Alkmim & Marshak 1998; Pedrosa-Soares &

Wiedemann-Leonardos 2000; Pedrosa-Soares

et al.

2001; Heilbron 2004; Alkmim

et al.

2007) e é constituído por

duas feições tectônicas maiores, a Faixa Araçuaí e o núcleo cristalino que é caracterizado por rochas

metamórficas de alto grau e por um grande volume de granitos, originados em estágios diversos da

Orogênese Brasiliana (Peres

et al.

2004; Heilbron 2004).

A Faixa Araçuaí denominada por Almeida (1977) corresponde a um cinturão de dobramentos

e foi edificada à margem sudeste do Cráton do São Francisco, durante a orogênese Brasiliana. Esta

faixa representa a porção brasileira originária do paleocontinente Gondwana, já que as faixas Araçuaí

e Congo Ocidental constituíam um único orógeno brasiliano-panafricano, denominado orógeno

2.2 GEOLOGIA REGIONAL

2.2.1 Cinturão Mineiro

O Cinturão Mineiro (CM) se encontra ao sul do Quadrilátero Ferrífero e é considerado um

orógeno que se desenvolveu entre os períodos

riaciano e orosiriano, seu embasamento se formou em

um episódio orogênico brasiliano desenvolvido entre os cratons São Francisco e Congo (Teixeira e

Figueiredo 1991; Heilbron

et al.

2010; Noce

et al.

2007b). Em virtude disto, boa parte do Cinturão

Mineiro é formado por diferentes suítes de granitoides, classificados como ortognaisses TTGs

(Trodhjemito-tonalito-granodiorito), plutônicas não deformadas (gabro, dioritos e granitos) e rochas

vulcânicas e subvulcânicas (Teixeira

et al.

2015). Diversos estudos mostram que o CM é um

fragmento crustal constituído por granitóides juvenis em associação com rochas vulcânicas e

sedimentares pertencentes ao período do sideriano ao riaciano (Seixas

et al.

2012, 2013; Ávila

et al.

2014; Barbosa

et al.

2015; Teixeira

et al.

2015)

Diversas unidades estratigráficas estão vinculadas ao sistema orogênico Riaciano, cabendo

ressaltar o Complexo Juiz de Fora e os grupos Dom Silvério, Sabará e Itacolomi, além de intrusões

máficas e granitóides (Bizzi

et al.

2003) e de metaultramáficas com olivina preservada na região de

Lagoa Dourada e Queluzito (Braga 2006; Fonseca & Pereira 2008; Fonseca 2011).

Quéméneur & Noce (2000) propuseram uma divisão em três suítes para alguns corpos

plutônicos da parte central do Cinturão Mineiro: granítica, TTG e gabro-diorítica. A suíte granítica

(2,12 Ga) compreende tanto corpos peraluminosos do tipo S altamente diferenciados, como plútons

metaluminosos e peraluminosos de alto-K menos evoluídos. As suítes TTG (2,18 a 2,16 Ga) e

gabro-diorítica (2,22 a 2,13 Ga) são essencialmente cálcio-alcalinas e podem ter sido originadas de magmas

mantélicos em um ambiente de margem de placa tipo Andina. Entretanto, Alkmim & Marshak (1998)

postularam um modelo evolutivo com consumo de crosta oceânica transamazônica de SE para NW

com a consequente formação de um arco magmático oceânico (cinturão Mineiro) e, posteriormente, a

colisão deste arco com o antepaís.

Heineck

et al.

(2003) apresentam uma subdivisão dos terrenos pl

utônicos e ortognáissicos,

intermediários a félsicos, paleoproterozoicos, do Cinturão Mineiro, em três unidades maiores. Estas

unidades são separadas com base na área de ocorrência, na composição e na idade de cristalização. A

primeira unidade é formada por metagabros e metadioritos de 2,2 Ga. A segunda unidade é composta

por granitóides, divididos em três suítes, Suíte Alto Maranhão (2,16 – 2,12 Ga), Suíte Brás Pires, sem

Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.76, 108p.

9

Suíte Alto Maranhão

A Suíte Alto Maranhão reúne um grande número

de corpos plutônicos intermediários

a

_ácidos

e interpretados como resultantes da evolução de um orógeno acrescionário paleoproterozóico

relacionado ao Ciclo Transamazônico da porção meridional do Cráton

São Francisco (Teixeira

et al.

2000; Seixas

et al.

2013). Esta unidade possui rochas félsicas

plutônicas de composição quartzo

-diorítica a grano-diorítica, intrusivas em terrenos vulcano

ssedimentares e no embasamento

ortognáissico arqueano (Pires 1977; Grossi Sad

et al.

1983; Noce 1995; Seixas 2000; Martins 2008).

Segundo Seixas

et al.

(2013) a provável origem desta unidade remete a uma cunha mantélica

metasomatizada acima de uma zona de subducção paleoproterozoica.

Figura 2.1- Localização das rochas deste estudo e mapa geológico regional do estado de Minas Gerais, modificado de Heineck et al. (2003).

2.2.2 Quadrilátero Ferrífero

Supergrupo Rio das Velhas Complexo Mantiqueira Cinturão Mineiro Supergrupo Minas Grupo Itacolomi 21° 20° 44° 43°

0 10 20 30 40 50 km

Complexos Metamórficos

21° 15°

São

Cráton Francisco

Oceano Atlântico

Legenda

N

Limite do Cráton

São Francisco Localização das rochas deste estudo

O Quadrilátero Ferrífero é um distrito metalogenético localizado na porção sul do Cráton São

Francisco e estruturado sob a forma de mega sinclinais onde afloram rochas do Supergrupo Minas

sobrepostas às do Supergrupo Rio das Velhas e seu embasamento cristalino arqueano, que aparece sob

a forma de estrutura dômicas. O Quadrilátero Ferrífero registra deformação transamazônica e

brasiliana (Endo 1997; Alkmim & Marshak 1998).

A partir do conjunto de dados geocronológicos de U-Pb do embasamento do QF, podem ser

divididos quatro eventos magmáticos principais descritos como evento Santa Bárbara (3220 - 3200

Ma), Rio das Velhas I (2920 – 2850 Ma), Rio das Velhas II (2800 – 2760 Ma) e Mamona (2760 - 2680

Ma) que registram boa parte da evolução arqueana do QF (Romano

et al.

2013; Lana

et al.

2013;

Farina

et al

. 2015).

Supergrupo Rio das Velhas

O Supergrupo Rio das Velhas (SGRV) constitui um

greenstone belt

arqueano (Almeida 1976;

Schorscher 1978; Ladeira 1980a; Roeser

et al.

1980; Ladeira & Roeser 1983) e situa-se na porção

centro-meridional do estado de Minas Gerais. Constitui-se em uma das principais unidades geológicas

do QF. O SGRV foi definido originalmente como Série Rio das Velhas por Dorr II (1969), sendo sua

elevação a supergrupo proposta por Menezes Filho

et al.

(1977).

O SGRV ocupa cerca de 4.000 km

no QF, sendo envolto por rochas gnáissicas, graníticas e

migmatíticas. As relações de contato da base do SGRV com gnaisses graníticos, segundo Ladeira

(1980a), são geralmente obscurecidas por severa granitização e tectonismo. De fato, Dorr II (1969) e

Herz (1978) mostram a existência, em certas áreas em torno do Complexo do Bação, de uma auréola

termo-metamórfica, acompanhada por mobilizados pegmatóides que intrudem ao longo dos contatos e

se injetam em ambos, Complexo do Bação e Rio das Velhas.

Dorr II (1969) subdividiu o SGRV em Grupo Nova Lima (inferior) e Maquiné (superior).

Schorscher (1978, 1979) e Schorscher

et al.

(1982) adicionaram uma nova unidade ultramáfica basal

denominada Grupo Quebra Osso. Ladeira (1980) mantém a proposta feita por Dorr II (1969), mas

divide o Grupo Nova Lima em três unidades, que da base para o topo são: Unidade Metavulcânica,

Unidade Metassedimentar Química, e por último uma Unidade Superior Clástica. A idade de

vulcânicas félsicas da Unidade Metavulcânica é de 2,776 Ga (Machado

et al.

1992).

A Unidade Metavulcânica é constituída por derrames ultramáficos-máficos e associações

félsicas e apresenta komatiitos com textura spinifex, serpentinitos, esteatitos, talco xistos, clorita

Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.76, 108p.

11

plutônicas (Fonseca 2011; Fonseca & Jordt-Evangelista 2013; Fernandes 2016). Na Unidade

Metassedimentar Química encontram-se metacherts, formação ferrífera bandada e quartzo-carbonato

xistos e filitos. A Unidade Superior Clástica compreende quartzo-mica xistos, quartzo filitos e

quartzitos com níveis conglomeráticos.

O Grupo Maquiné é subdividido em Formação Palmital, inferior, e Formação Casa Forte,

superior (Dorr II 1969). A formação Palmital é constituída essencialmente por filitos quartzosos,

quartzitos homogêneos e lentes conglomeráticas, e a Formação Casa Forte por lentes de

conglomerados e quartzitos (Ladeira & Roeser 1983). De acordo com Moreira

et al.

(2016) o Grupo

Maquiné tem idade de deposição entre 2730 - 2700 Ma.

Supergrupo Minas

O Supergrupo Minas (SGM) constitui uma sequência de rochas metassedimentares

supracrustais de idade paleoproterozóica sobreposta ao SGVR (Dorr II 1969; Babinski

et al.

1995;

Machado

et al.

1996). O SGM engloba quatro unidades principais sendo da base para o topo, os

sedimentos clásticos do Grupo Caraça, os sedimentos químicos do Grupo Itabira, unidades clásticas e

químicas do Grupo Piracicaba e sedimentos do tipo

flysh

do Grupo Sabará.

Complexo do Bação

O Complexo do Bação forma uma estrutura dômica e se encontra no interior do QF (Figura

2.1). É constituído por gnaisses migmatíticos TTG e rochas básicas subordinadas, sendo embasamento

do

greenstone belt

Rio das Velhas (Figueiredo & Barbosa 1993). Gomes (1985) efetuou um estudo

petrológico e geoquímico dessas rochas e identificou gnaisses, metabasitos, ortoanfibolitos,

para-anfibolitos que gradam para cálcio-silicáticas e metapelitos. Com base em datações U/Pb em titanitas e

monazitas Machado

et al.

(1989) consideraram que a fase final de remobilização de rochas mais

antigas, provavelmente arqueanas, se deu a cerca de 2,0 Ga, na parte sudoeste do Complexo do Bação.

De acordo com Carneiro

et al.

(1998) e Teixeira

et al.

(2000) com exceção da geração mais jovem de

granitóides, todos os componentes arqueanos foram deformados e metamorfizados no Evento Rio das

Velhas com idade de 2,78 e 2,7 Ga. Entretanto, Lana

et al.

(2013) descreve idade de cristalização

magmática entre 2925 a 2795 Ma e idade metamórfica 2775 a 2770 Ma para o Complexo do Bação.

O Complexo Santa Bárbara está em contato tectônico com o Supergrupo Rio das Velhas

através do sistema de falhas de empurrão denominada Água Quente (Dorr II 1969). Baltazar &

Raposo (1993) descrevem três principais litologias que ocorrem no Complexo Santa Bárbara, gnaisse

tonalítico a trondjemítico, o segundo é uma rocha de composição granítica frequentemente foliada e

xenólitos, encontrados nos gnaisses, classificados como anfibolito e metadiorito. De acordo com

Medeiros Jr & Soares (2007) ocorrem microclínio gnaisses intrudidos por granitos e pegmatitos de

composição granítica, além de gnaisses com aspectos típicos de migmatitos e porções anfibolíticas

concordantes com a foliação gnáissica. Lana

et al

. (2013) descrevem idades de cristalização

magmática para o CSB de 3212 ± 9 e 3210 ± 8 Ma.

2.2.4 Complexo Mantiqueira

O Complexo Mantiqueira foi denominado e descrito por Brandalise (1991) como uma

sequência de gnaisses ortoderivados de composição

granito

-

tonalítica, intercalados por anfibolito,

além de pequenos corpos de rochas granulíticas. No contexto geotectônico, o Complexo Mantiqueira

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). Segundo Noce

et al.

(2007b) ortognaisses bandados tiveram a cristalização magmática no

intervalo 2180-2041 Ma e suas associações rochosas correspondem a um ou mais arcos magmáticos

desenvolvidos sobre a margem do paleocontinente arqueano.

No Complexo Mantiqueira também estão presentes rochas metaultramáficas na região de

Lamim (Jordt-Evangelista & Silva 2005; Fonseca 2011).

2.2.5 Complexo Acaiaca

O Complexo Acaiaca foi primeiro descrito por Jordt-Evangelista (1984, 1985). Os litotipos

encontrados são plagiogranulitos (composição granodiorítica), gnaisses e granada-sillimanita xistos

(Jordt-

Evangelista & Müller 1986a, 1986b). O complexo estende

-

se por uma estreita faixa N

-

S,

constituída predominantemente de granulitos, por vezes retrometamorfizados na fácies anfibolito.

Medeiros Júnior (2009) descreve pegmatitos graníticos, granulitos félsicos, máficos

e de protólito

Contribuições às Ciências da Terra Série M, vol.76, 108p.

13

intermediários (P~6.5 kbar) e pico

metamórfico em torno de 800°C. As datações realizadas por

Teixeira

et al.

(1987) forneceram uma idade Rb-Sr de 2,0 Ga para o evento metamórfico

de fácies

granulito. Recentemente idades metamórficas foram obtidas em monazitas de 2063 ± 10 a 2148 ± Ma

(Medeiros Júnior

et al.

2016; Medeiros Júnior

201z6). Na região de Barra Longa, dentro do Complexo

Acaiaca Medeiros Júnior (2009) e Medeiros Júnior & Jordt-Evangelista (2010) descrevem a presença

de rochas ultramáficas de fácies granulito.

2.2.6 Grupo Dom Silvério

O grupo Dom Silvério estende-se desde Ipatinga, a NNE, até Senador Firmino, a SSW, na

região leste de Minas Gerais (Jordt-Evangelista 1992; Dürkop

et al.

1997; Peres 2000). Para o grupo

Dom Silvério tem sido sugerida uma derivação a partir de uma fonte Transamazônica de 2,20 Ga,

conforme idade-modelo TDM em rocha total referida por Brueckner

et al.

(2000). Os registros líticos

metassedimentares dessa unidade foram interpretados por Peres (2000) como sedimentos marinhos

acumulados em plataforma distal ou águas relativamente profundas, enquanto Pedrosa Soares

et al.

(2001) consideram o Grupo Dom Silvério como uma assembleia de rochas de crosta oceânica.

Brandalise (1991) subdividiu o grupo Dom Silvério em três unidades da base para o topo, a primeira

unidade é composta por anfibolitos, xistos e níveis subordinados de rochas calciossilicáticas. A

segunda unidade é constituída por xistos, além de quartzitos, rochas calciossilicáticas, gonditos,

mármores, anfibolitos, formação ferrífera e gnaisses laminados e a terceira unidade formada por

moscovita quartzito e moscovita-quartzo xisto. De acordo com Peres (2000), há uma diferença

substancial entre os litotipos presentes a norte e a sul do grupo Dom Silvério. Na porção norte são

encontrados anfibolitos, rochas metaultramáficas, quartzitos, mármores, gonditos e formações

ferríferas. Na porção sul ocorre uma espessa pilha de mica xistos granatíferos, por vezes com cianita

e/ou estaurolita, e volumes subordinados de clorita xisto com intercalações de talco xisto (rochas

Autores: G. M. Fonseca a e H. Jordt-Evangelista a.

a _{Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Morro do Cruzeiro,}

35400-000 Ouro Preto, MG, Brasil

Revista Escola de Minas (REM), Ouro Preto, 66(1), 67-75. 2013.

Keywords: ultramafic rock, Rio das Velhas greenstone belt, komatiitic peridotite, geochemistry, Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais.

CAPÍTULO 3

ROCHAS ULTRAMÁFICAS PLUTÔNICAS DO GREENSTONE BELT

RIO DAS VELHAS NA PORÇÃO CENTRAL DO QUADRILÁTERO

FERRÍFERO, MINAS GERAIS, BRASIL

3.1 – ABSTRACT

In Amarantina, district of Ouro Preto, State of Minas Gerais, Brazil, ultramafic rock exposures

are found along two areas of about 500 m

each. The rocks crop out in the Bação complex, which is

the gneissic basement of the Rio das Velhas greenstone belt in the central portion of the Quadrilátero

Ferrífero (QF). The interest in a petrogenetic study of the ultramafic rocks is the partial preservation of

igneous minerals, which are not observed in most of the completely metamorphosed ultramafic rocks

in the QF. Among them, the steatites and the serpentinites are the best studied because of their

economic importance. The ultramafic rocks from Amarantina are classified as metaperidotites due to

the equigranular texture characteristic of plutonic origin. The rocks are made up of large grains of

olivine, pyroxene, and spinel preserved from de original magmatic rock, which are distributed in a fine

grained mass with talc, serpentine, chlorite, amphibole, and opaque minerals. Scarce arite (NiSbAs)

and breithauptite (NiSb) were generated after pentlandite during hydrothermal metamorphism.

Comparison of the chemical composition with a metakomatiite with spinifex texture from de QF as

well as with known komatiitic rocks from other parts of the world reveals that the metaperidotites are

chemically similar to non Al-depleted komatiites. Therefore it is probable that the studied ultramafic

rocks correspond to the plutonic portion of the komatiitic magmatism of the Nova Lima group, at the

3.2

–

RESUMO

Em Amarantina, distrito de Ouro Preto, encontram-se rochas ultramáficas expostas em duas

áreas com cerca de 500 m

cada. As rochas afloram no Complexo do Bação, que é o embasamento

gnáissico do greenstone belt Rio das Velhas, na porção central do Quadrilátero Ferrífero (QF). O

interesse no estudo petrogenético destes corpos deve-se à preservação parcial de minerais ígneos,

ausentes na maior parte das rochas ultramáficas totalmente metamorfizadas do QF. Dentre essas, se

destacam os esteatitos e os serpentinitos devido a sua importância econômica. As rochas ultramáficas

de Amarantina possuem textura equigranular, que é característica de origem plutônica, isto é, trata-se

de metaperidotitos. Possuem grãos maiores de olivina, piroxênio e espinélio da rocha ígnea original

distribuídos em matriz metamórfica fina com talco, serpentinas, cloritas, anfibólios e minerais opacos.

Escassas arita (NiSbAs) e breithauptita (NiSb) foram formadas a partir de pentlandita durante o

metamorfismo associado a hidrotermalismo. A comparação da composição química com a de um

metakomatiito com textura spinifex do QF bem como com rochas komatitiiticas de outras partes do

mundo mostra que os metaperidotitos são quimicamente semelhantes aos komatiitos não-desfalcados

em alumínio. Portanto, é provável que as rochas ultramáficas estudadas correspondam à porção

plutônica do magmatismo komatitiitico do Grupo Nova Lima, que é a unidade basal do greenstone

belt Rio das Velhas.

Palavras-chave:

rocha ultramáfica, greenstone belt Rio das Velhas, peridotito komatiitico,

geoquímica, Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais.

3.3

–

INTRODUÇÃO

O Quadrilátero Ferrífero (QF) tem sido desde o século XIX objeto de pesquisas e estudos

geológicos devido aos bens minerais nele presentes, entre os quais se destacam as mineralizações de

ferro e ouro. Quanto a bens minerais não-metálicos, são explotadas, entre outras, rochas

metaultramáficas do tipo esteatito/serpentinito, de grande importância econômica. Entre as ocorrências

de rochas de natureza ultramáfica encontram-se, muito raramente, corpos que preservam algum

mineral ou textura ígnea da rocha original, que são de grande relevância para estudos petrogenéticos,

pois podem representar o protólito dos esteatitos e serpentinitos. Nas circunvizinhanças do QF rochas

Contribuições às Ciências da Terra Série D, vol.76, 108p.

17

presente estudo visa à caracterização de dois corpos ultramáficos com minerais ígneos parcialmente

preservados, localizado em Amarantina, distrito de Ouro Preto.

As rochas metaultramáficas da região do Quadrilátero Ferrífero pertencem ao Supergrupo Rio

das Velhas, que constitui um

greenstone belt

arqueano (Dorr 1969; Ladeira 1980; Ladeira & Roeser

1983; Roeser

et al.

1980). O Supergrupo Rio das Velhas é constituído pelo Grupo Nova Lima,

inferior, e o Grupo Maquiné, superior.

O Grupo Nova Lima é composto, na sua porção basal, principalmente por esteatitos e

serpentinitos derivados de protólitos ígneos ultramáficos (Ladeira & Roeser 1983) por meio de

processos metamórficos associados a transformações metassomáticas. A preservação de texturas

spinifex, embora muito rara (Ladeira 1980; Noce

et al.

1990; Pinheiro & Nilson 1997; Andreatta e

Silva 2008), atesta que pelo menos uma parte das rochas ultramáficas primárias era de natureza

vulcânica, originada de komatiitos.

O Complexo do Bação, no qual estão inseridas as rochas metaultramáficas de Amarantina, é

constituído predominantemente por gnaisses de composição tonalítica e granodiorítica (Gomes 1986 e

1987). Este compõe o embasamento das rochas supracrustais do

greenstone belt

Rio das Velhas, que o

rodeiam. Subordinadamente ocorrem xistos de derivação pelítica e anfibolitos.

O objetivo desse trabalho é a caracterização mineralógica, textural, geoquímica e a

interpretação petrogenética dos litotipos presentes nos corpos metaultramáficos de Amarantina. A

importância do estudo destes corpos se deve a sua localização geográfica, pois estão inseridos dentro

do Complexo do Bação na região central do QF, o que os distingue das ocorrências acima citadas que

se localizam fora do QF e que, portanto, podem não pertencer ao Grupo Nova Lima.

3.4

–

MATERIAIS E MÉTODOS

Realizaram-se trabalhos de campo para coleta de amostras, que foram descritas macro e

microscopicamente. As lâminas delgadas foram descritas sob microscópio de polarização por luz

incidente e luz transmitida. Para obter as análises de química mineral utilizou-se o microscópio

eletrônico de varredura (MEV) de marca JEOL, modelo JSM com EDS (espectrometria por dispersão

de energia) Thermo Electron acoplado no Laboratório de Microanálise (MICROLAB) do

DEGEO-UFOP que operou sob condições analíticas de 20 kV, com largura de feixe 10

µ

m e 2000 contagens.

Também foram realizadas análises por microssonda eletrônica em equipamento da marca JEOL,

modelo JCXA-8900RL no Laboratório de Microanálises do consórcio Física-Química-Geologia da

UFMG e CDTN-CNEN. O aparelho operou com uma tensão de 15 kVe corrente de feixe de 20 nA.

(FRX), de marca Philips PW2404, modelo MagiX com amostrador automático PW2504 e tubo de Rh

a 2,4 kW, no Laboratório de Preparação de Amostras para Geoquímica e Geocronologia (LOPAG) do

DEGEO-UFOP e em Espectrofotômetro de Emissão Atômica com Fonte Plasma (ICP-OES), de marca

Spectro e modelo Ciros CCD, no Laboratório de Geoquímica Ambiental (LGqA) do DEGEO-UFOP.

O tratamento dos dados geoquímicos foi feito no

software

Minpet versão 2.02 (Richard 1995).

3.5

–

CORPO METAULTRAMÁFICO DE AMARANTINA

As rochas metaultramáficas de Amarantina foram encontradas em duas áreas distintas, uma à

nordeste e a outra à sudoeste da rodovia BR-356 (Fig. 3.1), distanciadas aproximadamente 2,5 km.

Elas ocorrem em afloramentos e blocos soltos com tamanho de metros a decâmetros (Fig. 3.2). São

rochas maciças, de granulometria fina a média e que podem apresentar dobras (Fig. 3.2 D).

3.5.1 Aspectos petrográficos e Química Mineral

No corpo metaultramáfico de Amarantina foram amostrados três litotipos, a saber, espinélio

metaperidotito, metaperidotito e tremolita-clorita-serpentina granofels, sendo que este último

representa o produto do total metamorfismo dos anteriores. As amostras estudadas foram coletadas

nos pontos AM-1 a AM-4 mostrados na Fig. 3.1. Além dos litotipos citados são encontrados também

Contribuições às Ciências da Terra Série D, vol.76, 108p.

19

Figura 3.1- Mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero (modificado de Alkmim & Marshak 1998) e mapa de localização dos afloramentos das rochas metaultramáficas.

Não se encontraram afloramentos que permitissem verificar as relações de contato com os

gnaisses do Complexo do Bação. A área superficial do corpo a leste de Amarantina (Fig. 3.1) é de pelo

menos 500 m

, conforme indica a distribuição dos afloramentos

in situ

e dos blocos dispersos pelo

terreno. O outro corpo tem dimensões semelhantes.

Brasil

Grupo Itacolomi Granitóides Pós-Minas Supergrupo Minas Supergrupo Rio das Velhas Embasamento

Belo Horizonte

Domo do Bação

0 10 20 km

44°00’W 44°30’W

20°00’S AM-4_AM-3

AM-1 AM-2

10 km 5

0

N

43°50’W 43°40’W

43°40’S

AM-4

AM-3

AM-1 AM-2

Convenções Cartográficas

Rio Maracujá Corrego do Riacho

BR-356

43°43’W 43°42’W

20°19’S

BR-356

Localização amostras

Corpo metaultramáfico

Rodovia Federal

Estradas sem pavimentação

Drenagens

Área Urbana Amarantina

500 m 250

Figura 3.2- Imagens de rochas metaultramáficas da região de Amarantina. A) Afloramento do metaperidotito (AM-4). B) Bloco do espinélio metaperidotido (AM-3). C) Amostra de mão do metaperidotito (AM-1). D) Amostra de mão do metaperidotito (AM-4) dobrado

.

O metaperidotito AM-1 (Fig. 3.3 F) possui até 20% de olivina que ocorre em grãos maiores

distribuídos em matriz fina composta por clinoanfibólio, serpentina, clorita, talco, magnetita e

ilmenita. Os grãos de olivina, que ficaram preservados da rocha ígnea, são arredondados, medem cerca

de 0,8 mm e possuem alteração nas fraturas e bordas em serpentina e talco. A fórmula estrutural média

da olivina, obtida por meio de análises de microssonda, é Mg

Fe

Si

O

, com 80% do componente

forsterita. O clinoanfibólio apresenta-se em cristais prismáticos e incolores, que foi identificado por

MSE e MEV/EDS como magnésio-hornblenda. Pela inexistência de feições texturais do tipo spinifex

e tendo em vista o hábito da olivina interpreta-se que a textura original da rocha é plutônica e não

vulcânica.

O tremolita-clorita-serpentina granofels AM-2, encontra-se acerca de 200 m do metaperidotito

AM-1. Embora não apresente minerais ígneos preservados, é provável, pela proximidade, que seja

produto do metamorfismo do metaperidotito. Tem microestrutura decussada e é constituído por

tremolita (15%), serpentina (55%), clorita (20%), talco (5%) e Cr-magnetita (5%).

O espinélio metaperidotito AM-3 (Fig. 3.3 A, B, C, D) possui minerais de origem ígnea como