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Evolução tectono-metamórfica do embasamento mesoarqueano do Domínio Carajás, Província Carajás

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

MARCO ANTÔNIO DELINARDO DA SILVA

“EVOLUÇÃO TECTONO-METAMÓRFICA DO EMBASAMENTO MESOARQUEANO DO DOMÍNIO CARAJÁS, PROVÍNCIA CARAJÁS”

CAMPINAS 2018

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MARCO ANTÔNIO DELINARDO DA SILVA

“EVOLUÇÃO TECTONO-METAMÓRFICA DO EMBASAMENTO MESOARQUEANO DO DOMÍNIO CARAJÁS, PROVÍNCIA CARAJÁS”

TESE DE DOUTORADO APRESENTADA AO

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DA

UNICAMP PARA OBTENÇÃO DO TÍTULO DE DOUTOR EM CIÊNCIAS, NA ÁREA DE GEOLOGIA E RECURSOS NATURAIS.

ORIENTADORA: PROFA. DRA. LENA VIRGÍNIA SOARES MONTEIRO CO-ORIENTADOR: PROF. DR. TICIANO JOSÉ SARAIVA DOS SANTOS

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELO ALUNO MARCO ANTÔNIO DELINARDO DA SILVA, ORIENTADO PELA PROFA. DRA. LENA VIRGÍNIA SOARES MONTEIRO.

CAMPINAS 2018

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Ficha catalográfica

Universidade Estadual de Campinas Biblioteca do Instituto de Geociências

Marta dos Santos - CRB 8/5892

Silva, Marco Antônio Delinardo da,

1984-Si38e SilEvolução tectono-metamórfica do embasamento mesoarqueano do Domínio

Carajás, Província Carajás / Marco Antônio Delinardo da Silva. – Campinas,

SP: [s.n.], 2018.

SilOrientador: Lena Virgínia Soares Monteiro.

SilCoorientador: Ticiano José Saraiva dos Santos.

SilTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Instituto de

Geociências.

Sil1. Geologia estratigráfica - Arqueano. 2. Geocronologia. 3. Geoquímica. 4.

Carajás, Serra dos (PA). I. Monteiro, Lena Virgínia Soares, 1970-. II. Santos, Ticiano José Saraiva dos, 1964-. III. Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Geociências. IV. Título.

Informações para Biblioteca Digital

Título em outro idioma: Tectonic-metamorphic evolution of the Mesoarchean basement of the Carajás Domain, Carajás Province

Palavras-chave em inglês: Geology, Straitigraphic - Archaen Geochronology

Geochemistry

Carajas, Serra dos (PA)

Área de concentração: Geologia e Recursos Naturais Titulação: Doutor em Geociências

Banca examinadora:

Lena Virgínia Soares Monteiro [Orientador] Elton Luiz Dantas

Davis Carvalho de Oliveira Vinícius Tieppo Meira Wanilson Luiz Silva

Data de defesa: 10-08-2018

Programa de Pós-Graduação: Geociências

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AUTOR: Marco Antônio Delinardo da Silva

“EVOLUÇÃO TECTONO-METAMÓRFICA DO EMBASAMENTO MESOARQUEANO DO DOMÍNIO CARAJÁS, PROVÍNCIA CARAJÁS”

ORIENTADORA: Profa. Dra. Lena Virgínia Soares Monteiro CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. Ticiano José Saraiva dos Santos

Aprovado em: 10 / 08 / 2018

EXAMINADORES:

Profa. Dra. Lena Virgínia Soares Monteiro - Presidente

Prof. Dr. Davis Carvalho de Oliveira

Prof. Dr. Elton Luiz Dantas

Prof. Dr. Vinícius Tieppo Meira

Prof. Dr. Wanilson Luiz Silva

A Ata de Defesa assinada pelos membros da Comissão Examinadora, consta no processo de vida acadêmica do aluno.

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AGRADECIMENTOS

Eu gostaria de começar agradecendo minha família que sempre me incentivou a estudar, o que me permitiu chegar até aqui. Na qualidade de homem branco, que não fez mais que sua obrigação, eu lembro de parceiros da minha rua, da escola pública, mulheres, homens, negros e brancos que também nasceram ali na zona leste de São Paulo. Boa parte deles está, neste exato momento, bem distante da realidade que eu vivo atualmente. Uma realidade de classe média, de uma vida digna. É só isso que eles queriam também. Mas o gargalo é muito apertado pra quem nasce naquela região. Ainda mais se você não é branco e homem (como se espera que você seja).

Eu não vi e nem vivi essa meritocracia de que tanto se fala. Eu vi e vivi uma exceção a regra. Quanto mais distoante do status dominante, mais fácil essa exceção ela se vende como regra. As pessoas acreditam nisso, elas sonham… De acordo com Yuval Harari no livro Sapiens – Uma breve história da humanidade, o grande passo da nossa espécie se deu por meio da revolução cognitiva, que permitiu aos homo-sapiens, através de crenças em comum, confiar uns nos outros. Isso explica, dentre outros paradigmas modernos, o mito da meritocracia… As pessoas, compartilhando dessa crença, sonham… Um sonho que nunca para de ser sonhado até que se torna um pesadelo. Em um país como o Brasil, é possível que todos tenham ao menos uma vida digna, como a que eu julgo ter agora. A função social exercida por um gari, é tão importante quanto a função social exercida por um médico. Por que a diferença no tratamento social? Uma ideia que martela constantemente minha cabeça é: O que fazer com o que eu aprendi até aqui? Do ponto de vista social… Por vezes até ocupando posições que podem ajudar a mudar a regra, mesmo que localmente. Eu vejo oposição a política de cotas na universidade, burocratização a educação continuada de egressos que vem de uma condição social dificil e precisam de mais suporte. Enfim, a pergunta fica ali, martelando, espero que sempre fique ali, porque são muitas barreiras.

Focando nos agradecimentos, eu não poderia deixar de destacar a gigantesca dedicação da Profa. Lena ao seus alunos. Ela, definitivamente, faz o possível, o impossível pra que a gente consiga desenvolver os nossos trabalhos. Não há como avaliar a gratidão que eu tenho por ela, por ter me ajudado a construir um pedaço enorme da minha vida; só posso dizer, muito obrigado Lena… Divivindo a responsabilidade pela construção da minha carreira como geólogo e pesquisador está o cabra mais estiloso da geociências, Prof. Ticiano. Um grande parceiro e grande conselheiro, muito obrigado Tici! Nesse contexto agradeço a todos os docentes do IGe que, por vezes me ensinaram mais do que geologia. Agradeço também aos

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queridos funcionários do nossa universidade, que ficam ali nos bastidores, fazendo tudo funcionar. Prefiro não citar nomes para não cometer uma injustiça. Agradeço aos parceiros da minha turma de geologia, da moradia, da rep, do Lava Junkies, da escalada. Para finalizar, agradeço a minha atual namorida e grande companheira Erica Santos de Sousa, que viveu comigo todos os momentos do desenvolvimento deste trabalho e compreendeu a necessidade de sua realização, mesmo em momentos que tivemos que abdicar passar tempo juntos para que eu pudesse me dedicar ao trabalho. Retroceder nunca, desistir jamais…

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SÚMULA CURRICULAR

Marco Antônio Delinardo da Silva

Formado em geologia pela Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) concluiu o mestrado e desenvolveu o doutorado no Programa de Pós-Graduação em Geociências pela mesma universidade. Tem experiência na área de Geociências com enfase em Geologia com particular interesse nas áreas de mineralogia, petrologia ignea e metamórfica, mapeamento geológico, geologia econômica e geotectônica. Participou, durante a graduação, do programas de iniciação científica, com projetos nas areas de geologia ambiental e metalogenese, e do Programa de Apoio Didático (PAD). Na pós-graduação participou do Programa de Estágio Docente (PED), presidiu o Student Chapter vinculado a Society of Economic Geology no ano de 2012 e participou, como representante discente, da Comissão do Departamento de Geologia e Recursos Naturais e da Comissão da Biblioteca.

No periodo, publicou três capitulos de livro, um artigo em periódico internacional e um artigo em periódico nacional. Submete dois artigos para publicação em periódicos internacionais.

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RESUMO

O Domino Carajás, Província Carajás (PA; Cráton do Amazonas), representa um singular exemplo de rochas de afinidade TTG mesoarqueanas (ca. 3,06–2,93 Ga) que atingiram o metamorfismo de facies granulito de ultra-alta temperatura (> 900 ºC). As rochas ortoderivadas estão divididas nas unidades: (i) Ortogranulito Xicrim-Cateté (cristalização: ca. 3,06–2,93 Ga; metamorfismo: 2,89-2,85 Ga; T = 907–1128 ºC e P = 8,1–13,7 kbar) e Complexo Xingu (cristalização: ca. 2,97–2,93 Ga; metamorfismo: 2,86 Ga; T = 785 ºC e P = 8.8 kbar). O Ortogranulito Xicrim-Cateté é composto de ortopiroxênio-diopsídio gnaisses metatexiticos de composição tonalítica a granodioritica, diopsídio-pargasita granulitos, granulitos máficos metatexíticos e metanoritos. O Complexo Xingu inclui hornblenda-biotita gnaisses metatexíticos de composição tonalítica a granodiorítica e anfibolitos. As rochas félsicas apresentam as seguintes características químicas: (i) são rochas ricas em silica (65,58 < wt% SiO2 < 72,90); (ii) com alto conteúdo de Na2O (4,36 – 6,10 wt%); (iii) pobres em elementos ferromagnesianos (FeOt+MgO+MnO+TiO2 < 4wt%); (iv) que apresentam anomalias negativas de Nb e Ta; (v) padrão fracionado de elementos terras raras e baixo conteúdo de elementos terras raras pesados (e.g. 0,10 < Yb ppm < 1,90; 5,48 LaN/YbN ppm < 138,33); (vi) baixo conteúdo de Y (1,10 < Y ppm < 14,40); e (vii) alta razão Sr/Y (20,93 – 731,82 ppm). As rochas máficas são caracterizadas por: (i) afinidade cálcio-alcalina; (ii) índice de saturação metaluminoso a levemente peraluminoso; (iii) conteúdo de Ti (3477 < Ti ppm < 7734), Zr (11 < Zr ppm < 29), (Y 11 < Y ppm < 29) e V (114 < V ppm < 371) semelhantes ao de basaltos de arco de ilhas; e (iv) anomalias negativas de Nb, Ta e Ti. O conjunto de dados indica que estas rochas se formaram em um ambiente de arco magmático entre ca. 3,06 e 2,93 Ga. O sistema de arco magmático evolui para um sistema colisional com a aproximação do Domínio Rio Maria (porção sul da Província Carajás). A colisão dos blocos Carajás e Rio Maria culminou em metamorfismo de ultra-alta temperatura (ca. 2,89–2,85 Ga) associado a fusão por quebra de minerais hidratados e por adição de fluidos. A zona de sutura é marcada por serpentinitos e peridotidos de alto grau metamórfico entre as microplacas dos Domínios Carajás e Rio Maria.

Palavras-Chave: TTG, UHT, Mesoarqueano, Província Carajás

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ABSTRACT

The Carajás Domain, Carajás Province (PA; Amazon Craton), represents a singular example of Mesoarchean TTG rocks (3.06-2.93Ga) that reached the ultra-high temperature metamorphism (> 900 ºC). The orthoderived rocks are divided into: (i) Xicrim-Cateté Orthogranulite (crystallization: ca. 3.06–2.93 Ga; metamorphism: 2.89-2.86Ga; T = 907–1128 ºC and P = 8.1–13.7 kbar); and (ii) Xingu Complex (cristalization: ca. 2.97–2.93 Ga; metamorphism: 2.86Ga; T = 785 ºC and P = 8.8 kbar). The Xicrim-Cateté Orthogranulite encompasses metatexitic orthopyroxene-diopside tonalite to granodiorite gneisses, metatexitic diopside-pargasite and mafic granulites, and metanorites. The Xingu Complex is composed of hornblende-biotite and biotite tonalite to granodiorite gneisses and amphibolites. The felsic rocks show the following geochemical characteristics: (i) silica-rich rocks (65.58 < wt% SiO2 < 72.90), (ii) with high Na2O contents (4.36 – 6.10 wt%), (iii) are poor in ferromagnesian elements (FeOt + MgO + MnO + TiO2 < 4wt.%), (iv) have Nb and Ta negative anomalies, (v) fractionated pattern due to low HREE concentrations (0.10 < Yb ppm < 1.90; 5.48 < LaN/YbN ppm < 138.33), (vi) low Y contents (1.10 < Y ppm < 14.40) and (vii) high Sr/Y ratios (20.93 – 731.82 ppm). The mafic magmatism is characterized by: (i) calc-alkaline affinity; (ii) metaluminous to slightly peraluminous saturation index; (iii) Ti (3477 < Ti ppm < 7734), Zr (11 < Zr ppm < 29), Y (11 < Y ppm < 29) and V (114 < V ppm < 371) contents of volcanic arc basalts (Pearce, 1996); and (iv) Nb, Ta and Ti negative anomalies. The database indicate that these rocks were formed in a magmatic arc setting between ca. 3.06 and 2.93Ga. The arc setting evolved into a collisional setting with the approximation of the Rio Maria Domain (the southern portion of the Carajás Province). The collision between these two blocks lead to the ultra-high temperature metamorphism (ca. 2.89–2.85 Ga) related to the dehydration melting and water-fluxed melting. The suture zone is maked by serpentinites and high-grade peridotites between the Carajás and Rio Maria domain microplates.

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INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1. DIVISÃO DAS PROVÍNCIAS GEOCRONOLÓGICAS DO CRÁTON AMAZÔNICO NO ESTADO DO PARÁ

(VASQUEZ &ROSA-COSTA,2008)... 28 FIGURA 2.MAPA GEOLÓGICO DO DOMÍNIO CARAJÁS (MODIFICADO DE COSTA ET AL.,2016). ... 30

Anexo 01: Artigo “Unraveling the Mesoarchean metamorphic evolution of the Carajás Province, Amazon Craton: constrains from petrological evidences, mineral chemistry and U-Pb geochronology”

FIGURE 1.A)THE DISTRIBUTION OF THE CARAJÁS PROVINCE IN THE PARÁ ESTATE, IN THE NORTH OF BRAZIL, AT RIGHT, AND ITS SUBDIVISION INTO THE CARAJÁS (CD) AND RIO MARIA DOMAIN (RM), AT LEFT.THE BLACK RECTANGLE SHOWS THE MAP AREA.B) GEOLOGICAL MAP OF THE NORTHERN PORTION OF THE CARAJÁS

PROVINCE, MODIFIED FROM COSTA ET AL.(2016). ... 39 FIGURE 2. GEOLOGICAL MAP OF THE GOIABA CREEK AREA. THE MAP RESULTS FROM THE FIELD AND

PETROGRAPHIC STUDIES INTEGRATED WITH THE COMPILED DATA FROM THE PREVIOUS WORKS OF

DALL’AGNOL ET AL.(2005;1),FEIO ET AL.(2012;2),SANTOS ET AL.(2013A;3),SOUSA ET AL.(2015;4), LEITE-SANTOS (2016;5)FEITO ET AL.(2013;6)GABRIEL AND OLIVEIRA (2013;7); AND ALMEIDA ET AL. (2011;8),ARAÚJO AND MAIA (1991),MARANGOANHA (2016),COSTA ET AL.(2016). ... 45 FIGURE 3. FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES OS THE METATEXITIC MAFIC GRANULITE AND DIOPSIDE

-PARGASITE-PLAGIOCLASE GRANULITE. A) METER SCALE BOULDERS OF THE METATEXITIC MAFIC GRANULITES.THE MIGMATIZATION IS PARALLEL TO THEIR FOLIATION.B)BOUDINS OF THE METATEXITIC MAFIC GRANULITE INSIDE THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS.THE BLACK DOTS AND THE MILK QUARTZ VEINS IN THE GNEISSIC FOLIATION HIGHLIGHT THE BOUDINAGE PROCESS;C)A CLOSER LOOK IN THE CONTACT BETWEEN THE MAFIC AND FELSIC GRANULITES SUGGESTS THAT THE FIRST MAY BE INTRUSIVE.D)BLASTO-SUBOPHITIC TEXTURE IN THE METANORITES.THE PLAGIOCLASE CRYSTALS SHOW THE DEFORMATIONAL AND WEDGE-SHEPED TWINS AND LOCALLY SUBGRAIN ROTATION RECRYSTALLIZATION.E)THE TEXTURE TRANSFORMATION DURING THE REPLACEMENT OF ENSTATITE (EN)

AND CA-RICH PLAGIOCLASE BY NA-RICH PLAGIOCLASE (PL) + PARGASITE (PRG) + QUARTZ (QTZ) +

MAGNETITE (MGT) WHICH IS RELATED TO THE MELT TEXTURES SHOWED BELOW;F)PLAGIOCLASE CRYSTALS WITH CA-RICH (RED) NUCLEI AND NA-RICH (BLUE) BOUNDARY IN THE SEM COMPOSITIONAL MAPS.THE NA

-RICH BOUNDARY OCCURS TOGETHER WITH THE HORNBLENDE (HBL) CRYSTALS IN BETWEEN PLAGIOCLASE AND ENSTATITE. THE ENSTATITE MAY SHOW DIOPSIDE (DI) CRYSTALS INSIDE IT. G) RUTILE (RT)

EXOLUTIONS INSIDE THE ENSTATITE.THE INCLUSIONS ARE REPLACED BY MAGNETITE.H)THE PARAGENESIS OF THE METANORITES REPRESENTED BY PLAGIOCLASE + DIOPSIDE + ENSTATITE. THE GRANOBLASTIC TEXTURE IS DEFINED BY INTERLOBATE CONTACTS DUE TO GRAIN BOUNDARY MIGRATION, BULGING AND SUBGRAIN ROTATION RECRYSTALLIZATION;I) THE SEM IMAGE SHOWS THE PARAGENESIS OF THE MAFIC GRANULITE (PLAGIOCLASE + DIOPSIDE + ENSTATITE + PARGASITE).THE UPDATED LIST OF WHITNEY AND

EVANS (2010) FOR THE ABBREVIATIONS OF THE ROCK-FORMING MINERALS WAS USED. ... 48 FIGURE 4.FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES RELATED TO THE MIGMATIZATION IN THE METATEXITIC MAFIC

GRANULITES.A)CHARACTERISTIC ASPECT OF THE BOULDERS OF METATEXITIC MAFIC GRANULITE WITH THE STROMATIC AND NET STRUCTURES.B)DETAIL IN THE LEUCOSOME-RESIDUMM INTERFACE HIGHLIGHTING

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THE HORNBLENDE-RICH MELANOSOME;C)SHOLLEN DIATEXITES HIGHLIGHTING THE ASSIMILATION OF THE MAFIC GRANULITE BY THE LEUCOSOMES. D AND E) THE CHARACTERISTICS OF THE ORTHPYROXENE PHENOCYRSTS IN THE “JGUAR SKIN” DIATEXITE (D) AND IN THE LEUCOSOMES OF THE METATEXITE (E);F

AND G) ORTHOPYROXENE (OPX) AND PLAGIOCLASE (PL) MEGACRYSTS IN THE LEUCOSOMES. THE ORTHOPYROXENE CRYSTALS SHOW UNDULATORY EXTINCTION AND THE PLAGIOCLASE CRYSTALS SHOW CORROSION-LIKE TEXTURES; H) PLAGIOCLASE (PL) CRYSTALS IN THE METATEXITIC MAFIC GRANULITES SHOWING AMOEBOID FILM OF MELT.THE IMAGE HIGHLIGHTS THE RELATION BETWEEN HORNBLENDE (HBL)

CRYSTALS AND MELT POCKETS;I) PLAGIOCLASE-BEARING VEINS THAT OCCUR IN THE METATEXITIC MAFIC GRANULITES, ESPECIALLY IN THE METANORITES.THE HORNBLENDE CRYSTALS GENERALLY OCCUR IN THE BOUNDARIES OF THE VEINS; I). THE UPDATED LIST OF WHITNEY AND EVANS (2010) FOR THE ABBREVIATIONS OF THE ROCK-FORMING MINERALS WAS USED. ... 50 FIGURE 5.FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES OF THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS.A)THE

MASSIVE GRANULITIC TEXTURE OF THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS.THE RED CIRCLE SHOWS THE ENSTATITE CRYSTAL SURROUNDED BY BIOTITE;B) THE PEAK PARAGENESIS OF THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS.IN THE IMAGE THE UNDULATORY EXTINCTION, BULGING AND SUBGRAIN RECRYSTALLIZATION AND GRAIN BOUNDARY MIGRATION CAN BE OBSERVED IN THE PLAGIOCLASE (PL),

QUARTZ (QTZ), K-FELDSPAR (KFS), DIOPSIDE (DI) AND ENSTATITE (EN) CRYSTALS; C) THE IMAGE HIGHLIGHT THE CHARACTERISTIC DEFORMATIONAL TWINS OF THE PLAGIOCLASE AND ITS WEDGE-SHAPE ASPECT;D) PLAGIOCLASE AND ENSTATITE CRYSTALS WITH PRESERVED GROWTH CRYSTALLINE FACES;E)

THE SITES OF WELL-DEVELOPED GRANOBLASTIC TEXTURE;F)THE EW SOUTH-DIPPING GNESSIC FOLIATION DEVELOPED ALONG THE SHEAR ZONES;G) THE RETROGRADE PARAGENESIS WITH BIOTITE (BT)+ QUARTZ +

MAGNETITE (MGT) IN THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS WITH MASSIVE TEXTURE;H) THE LEPIDOBLASTIC AND DECUSSATE TEXTURE OF BIOTITE (BT) IN THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE

-DIOPSIDE GNEISS WITH GNEISSIC FOLIATION. I) BIOTITE-RICH DOMAINS WITH HORNBLENDE CRYSTALS REPLACING ENSTATITE.THE BLUE DOTS, SHOWS THE GRANOBLASTIC TEXTURE LOCALLY DEVELOPED.THE UPDATED LIST OF WHITNEY AND EVANS (2010) FOR THE ABBREVIATIONS OF THE ROCK-FORMING MINERALS WAS USED. ... 52 FIGURE 6. FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES OF THE MELT-RELATED FEATURES IN THE METATEXITIC

ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS. A) THE STROMATIC STRUCTURE IN THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS WITH MASSIVE GRANULITE TEXTURE AND IN (B) THE ROCKS WITH GNEISSIC FOLIATION.THE LEUCOSOME HAS A COARSE-GRAINED TEXTURE;C) THE MELT-RELATED TEXTURE SHOWED BY K-FELDSPAR CRYSTAL CROSSCUTTING A PLAGIOCLASE CRYSTAL;D) THE AMOIEBOID FORM OF

K-FELDSPAR, PLAGIOCLASE AND QUARTZ CRYSTALS IN THE BOUNDARY BETWEEN THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISS AND THE LEUCOSOMES; E)THE COARSE-GRAINED LEUCOSOMES WITH PLAGIOCLASE MEGACRYSTS,K-FELSPAR WITH MYMERKITES AND POST-CRYSTALLIZATION DEFORMATION,

ASSOCITATED WITH BULGING AND SUBGRAIN ROTATION RECRYSTALLIZATION AND GRAIN BOUNDARY MIGRATION; F) THE PLAGIOCLASE CRYSTALS SHOW GROWTH CRYSTAL FACES IN THE LEUCOSOMES.THE UPDATED LIST OF WHITNEY AND EVANS (2010) FOR THE ABBREVIATIONS OF THE ROCK-FORMING MINERALS WAS USED. ... 53

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FIGURE 7. FIELD AND PETROGRAPHY FEATURES OF THE METATEXITIC HORNBLENDE-BIOTITE AND BIOTITE GNEISSES OF THE XINGU COMPLEX.A)OUTCROP OF THE METATEXITIC BIOTITE GNEISS WITH THE LESSER MELT-FRACTION OBSERVED IN THE GOIABA CREEK AREA;B) METATEXITIC PARGASITE-BIOTITE GNEISS WITH COARSE PARGASITE CRYSTALS WITH PLAGIOCLASE INCLUSIONS (POIKILOBLASTIC TEXTURE) BEING REPLACED BY BIOTITE.THE IMAGE ALSO SHOWS THE APATITE + PISTACITE + QUARTZ REPLACING BOTH,

PARGASITE AND BIOTITE. C) METATEXITIC BIOTITE GNEISS WITH THE GRANOBLASTIC AND DECUSSATE TEXTURES. THE APATITE + PISTACITE + QUARTZ PARAGENESIS IS ALSO PRESENT OVER BIOTITE AND PLAGIOCLASE. D) AN OUTCROP OF THE METATEXITIC BIOTITE GNEISS INSIDE THE NOVA CANADÁ

LEUCOGRANITE.THE GNEISS SHOWS A HIGH MELT-FRACTION AND THE SEGREGATION OF THE NEOSOME INTO QUARTZ-FELDSPHATIC LEUCOSOMES AND BIOTITE-RICH MELANOSOME. ADDITIONALY, THE LOW ANGLE FOLIATION IS WELL-DEFINED AND THE MELT-RELATED STRUCTURES ARE PARALLEL TO IT.E AND F)SHEATH AND DRAG FOLDS OBSERVED IN THE METATEXITIC HORNEBLENDE-BIOTITE AND BIOTITE GNEISSES. THE LEUCOSOMES HIGHLIGHT THE STRUCTURES. IN THE CASE OF THE SHEATH FOLDS (E) THE STREACHING LINEATION, PARALLEL TO THE AXIAL PLANES OF THE FOLDS, IS WELL-DEFINED IN THE LEUCOSOMES.G)THE BIOTITE-RICH LEPIDOBLASTIC AND QUARTZ-FELDSPHATIC DOMAINS THAT DEFINES THE GNEISSIC FOLIATION OF THESE ROCKS; H) THE RED ARROWS SHOW THE MAIN RECRYSTALLIZATION FEATURES IN THE GRANOBLASTIC INTERLOBATE DOMAINS: BULGING AND SUBGRAIN ROTATION RECRYSTALLIZATION AND GRAIN BOUNDARY MIGRATION.I) PISTACITE + QUARTZ SYMPLECTITES OVER THE BIOTITE, PLAGIOCLASE,

K-FELDSPAR AND QUARTZ CRYSTALS. THE UPDATED LIST OF WHITNEY AND EVANS (2010) FOR THE ABBREVIATIONS OF THE ROCK-FORMING MINERALS WAS USED. ... 55 FIGURE 8. FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES OF THE AMPHIBOLITES OBSERVED WITHIN THE METATEXITIC

PARGASITE-BIOTITE AND BIOTITE GNEISSES OF THE XINGU COMPLEX AND IN THE NOVA CANADÁ

LEUCOGRANITE.A AND B)THE OCCURRENCE MODE OF THE AMPHIBOLITE REPRESENTED BY ELONGATED BOUDINS IN THE FOLIATION OF THE HORNBLENDE-BIOTITE AND BIOTITE GNEISSES (A). FOLIATED AND FOLDED AMPHIBOLITE XENOLITHS INSIDE THE NOVA CANADÁ LEUCOGRANITE (B). C AND D) MICRO

-ESTRUTURAL ASPECTS OF THE AMPHIBOLITES., REPRESENTED BY INTERLOBATE GRANOBLASTIC TEXTURE,

WITH EVIDENT GRAIN BOUDARY MIGRATION (C).INTRA-CRYSTALLINE DEFORMATION OF ALBITE, SHOWING DEFORMATIONAL TWINS IN THE CORNER OF THE CRYSTALS.E AND F) PARAGENETIC EVOLUTION OF THE AMPHIBOLITES EVIDENCED BY REPLACEMENT OF THE MAGNESIO-HORNBLENDE BY BROWN BIOTITE CRYSTALS FOLLOWED BY THE REPLACEMENT OF BOTH BY TITANITE AND EPIDOTE. ... 56 FIGURE 9. FIELD AND PETROGRAPHIC CHARACTERISTIC OF THE MELT-RELATED FEATURES OF THE XINGU

COMPLEX ROCKS.A AND B) THE MOST TYPICAL MELT-RELATED MICROSTRUCTURE OF THE METATEXITIC HORNBLENDE-BIOTITE AND BIOTITE TONALITE GNEISSES. A) ELONGATE FILMS WITH CUSPATE SHAPE GROWING FROM THE K-FELDSPAR (KFS) CRYSTALS SURROUNDED BY QUARTZ (QTZ) AND ALBITE (PL);B)

GRANITIC VEINLETS WITH K-FELDSPAR, QUARTZ AND PLAGIOCLASE; C AND D) MICROTEXTURES OF

K-FELDSPAR CRYSTALS IN THE LEUCOSOMES, WHICH INCLUDE THE MESOPERTHITIC TEXTURE (C) AND THE DEVELOPMENT OF TARTAME TWINING (D) IN THE CORNERS OF THE CRYSTALS;E) RELATIONSHIP BETWEEN THE LEUCOSOMES OF THE XINGU METATEXITIC BIOTITE TONALITE GNEISS AND THE NOVA CANADÁ

LEUCOGRANITE WHOSE CONNECTION COULD BE OBSERVED IN THE FIELD;F)BIOTITE CLUSTERS AND THE BIOTITE STRIPES THAT DEFINE THE SCHILIEREN STRUCTURE OF THE NOVA CANADÁ LEUCOGRANITE;G) THE

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RELATIONSHIP BETWEEN THE XINGU COMPLEX ROCKS AND THE ÁGUA LIMPA GRANODIORITE. THE INTRUSIVE CONTACT IS MARKED BY THE CONTEMPORANEOUS LEUCOSOME FORMATION. IN THESE CASES,

THE LEUCOSOME ASSIMILATE THE K-FELDSPAR PHEOCRYSTS FROM THE ÁGUA LIMPA GRANODIORITE.H

AND I) FIELD AND PETROGRAPHIC CHARACTERISTIC OF THE SPACED HIGH ANGLE MYLONITIC FOLIATION THA TRANSPOSES THE PREVIOUS STRUCTURES.IT ROTATES THE PREVIOUS STRUCTURES (H) AND IS RESPONSIBLE FOR THE RECRYSTALLIZATION OF QUARTZ CRYSTALS (I). ... 58 FIGURE 10.MINERAL CHEMISTRY DIAGRAMS FOR THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GRANODIORITE

GNEISS (SM11P), METATEXITIC DIOPSIDE-PARGASITE-PLAGIOCLASE GRANULITE (SM41R), METATEXITIC MAFIC GRANULITE (XA15B), METANORITES (SM42;XS111B), METATEXITIC PARGASITE-BIOTITE TONALITE GNEISS (XS105P) AND THE AMPHIBOLITE (XS33). A) RIETMEIJER (1983) DIAGRAM FOR CHEMICAL DIFFERENTIATION OF IGNEOUS AND METAMORPHIC ORTHOPYROXENE;B)SEM MAP FOR THE TERNARY MG–

FE–CA COMPOSITION SHOWING THE VARIATION IN THE 100CA/(FE+2+MG+CA) PARAMETER FROM CORE TO RIM OF THE ENSTATITE CRYSTALS IN THE METANORITE;C)MN VS.MG BINARY DIAGRAM DISTINGUISHING THE ENSTATITE COMPOSITION OF THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GRANODIORITE GNEISS

(SM11P), MAFIC GRANULITE (XA15B) AND METANORITES (SM42; XS111B); D) AMPHIBOLE CLASSIFICATION DIAGRAM OF HAWTHORNE ET AL. (2012);E) F/(F+CL+OH) VS.MG/(FE+MG) DIAGRAM SHOWING THE DISTINCT HALOGEN COMPOSITION OF THE AMPHIBOLES IN THE GRANULITES (XA15B; SM41R), METANORITES (SM42; XS111B), PARGASITE-BIOTITE GNEISS (XS105P) AND AMPHIBOLITE

(XS33);F)AL VS.SI DIAGRAM FOR THE FELDSPAR CRYSTALS ALLOWING THE DISTINCTION BETWEEN THE FELDSPAR CRYSTALS IN THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX. ... 72 FIGURE 11.A)CL IMAGES OF THE MAIN ZIRCON TYPES OF THE MAFIC GRANULITE (XA15B3) ANALYSED BY U–PB

LA–ICP–MS WITH RESPECTIVE 207PB/206PB AGES;B)CL IMAGES OF THE MAIN ZIRCON GRAIN-TYPES OF THE SCHOLLEN DIATEXITE LEUCOSOME (XS112A) ANALYZED BY U-PB SHRIMP IIE WITH RESPECTIVE

207P

B/206PB AGES; C) CL IMAGES OF THE MAIN ZIRCON GRAIN-TYPES OF THE SCHOLLEN DIATEXITE LEUCOSOMES (XS112A) ANALYZED BY U–PB LA–ICP–MS WITH RESPECTIVE 207PB/206PB AGES;D,E AND

F) 206PB/238U VS. 207PB/235U DIAGRAM OF THE MAFIC GRANULITE AND THE SCHOLLEN DIATEXITE LEUCOSOME.D)RESULTS OF THE ANALYSES OF ZIRCON CORES IN THE MAFIC GRANULITE ANALYZED BY U– PB LA–ICP–MS;E)RESULTS OF THE ANALYSES OF ZIRCON CORES IN THE LEUCOSOME OF THE SCHOLLEN DIATEXITE ANALYZED BY U–PB SHRIMP IIE; F) RESULTS OF THE ANALYSES OF ZIRCON CORES IN THE SCHOLLEN DIATEXITE LEUCOSOME ANALYZED BY U–PB LA–ICP–MS. ... 78 FIGURE 12.CL IMAGES OF ZIRCON FROM THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISSES OF THE XICRIM -CATETÉ ORTHOGRANULITE. A) CL IMAGES OF THE XA15A1 SAMPLE ANALYZED BY LA-ICP-MS. THE ARROWS SHOW THE SPOTS ANALYZED WITH THE RESPECTIVE 207PB/206PB AGES. B) CL IMAGES OF THE

XA15A1 SAMPLE ANALYZED BY SHRIMP IIE. THE ARROWS SHOW THE ANALYZED SPOTS WITH THE RESPECTIVE 207PB/206PB AGES;C)CL IMAGES OF THE SM46N SAMPLE.THE WHITE BLACK CIRCLES SHOW THE PLACE WHERE THE GRAINS WERE ANALYZED BY THE SHRIMP IIE METHOD WITH THE RESPECTIVE

207P

B/206PB AGES.D)CL IMAGES OF THE CMS22P SAMPLE.THE WHITE CIRCLES SHOW THE PLACE WHERE THE GRAINS WERE ANALYZED BY THE SHRIMPIIE METHOD WITH THE RESPECTIVE 207PB/206PB AGES.E)CL

IMAGES OF THE TS23A SAMPLE.THE WHITE CIRCLES SHOW THE PLACE WHERE THE GRAINS WERE ANALYZED BY THE SHRIMPIIE METHOD WITH THE RESPECTIVE 207PB/206PB AGES.F) CL IMAGES OF THE XA12A

(14)

SAMPLE.THE WHITE CIRCLES SHOW THE PLACE WHERE THE GRAINS WERE ANALYZED BY THE SHRIMPIIE METHOD WITH THE RESPECTIVE 207PB/206PB AGES.THE ZIRCON GRAINS IN ALL THE SAMPLES SHARE SIMILAR FEATURES, SUCH AS PRESERVED OSCILLATORY ZONING AND HIGH LUMINESCENCE RIMS.THE THICKNESS OF THIS RIMS ARE VARIABLE.IN SOME CASES IT CAN GROW ALL OVER THE GRAIN, WHICH IS THE CASE OF THE FIRST GRAIN IN THE B. ... 81 FIGURE 13. 206PB/238U VS.207PB/235U DIAGRAM FOR THE METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GNEISSES

OF THE XICRIM-CATETÉ ORTOGRANULITE.A)RESULTS OF THE ANALYSES OF THE ZIRCON CORES IN THE

XA15A1 SAMPLE ANALYZED BY LA-ICP-MS.B)ANALYSES OF ZIRCON CORES AND RIMS IN THE SAMPLE

XA15A1(SHRIMPIIE).C)ANALYSES OF ZIRCON CORES AND RIMS IN THE SAMPLE SM46N(SHRIMPIIE). D) ANALYSES OF ZIRCON CORES IN THE CMS22P SAMPLE (SHRIMP IIE), WHICH SHOWED TWO AGE GROUPS; E) RESULTS OF THE ANALYSES OF ZIRCON CORES IN THE TS23A SAMPLE (SHRIMP IIE); F) RESULTS OF THE ANALYSES OF ZIRCON CORES IN THE XA12A SAMPLE (SHRIMPIIE). ... 82 FIGURE 14. A)CL IMAGES OF THE MAIN ZIRCON TYPES OF THE BIOTITE METATEXITIC GNEISS OF THE XINGU

COMPLEX (XS04P), SHOWING ANALYZED SPOTS AND CORRESPONDING 207PB/206PB AGES.B)CL IMAGES OF THE MOST CONCORDANT ZIRCON GRAINS OF THE PARGASITE-BIOTITE METATEXITIC GNEISS (XS105P) AND THEIR 207PB/206PB AGES. ... 83 FIGURE 15.206PB/238U VS.207PB/235U DIAGRAMS FOR THE METATEXITIC GNEISSES OF THE XINGU COMPLEX. A) CONCORDIA DIAGRAM FOR THE BIOTITE METATEXITIC GNEISS OF THE XINGU COMPLEX (SAMPLE XS04P);B) CONCORDIA DIAGRAM FOR THE HORNBLENDE-BIOTITE METATEXITIC GNEISS OF THE XINGU COMPLEX

(SAMPLE XS105P). ... 84

Anexo 02: Artigo “Mesoarchean arc-related system between 3.0–2.9 Ga in the Carajás Domain, Carajás Province, PA”

FIGURE 1. GEOLOGICAL MAP OF THE CARAJÁS DOMAIN, MODIFIED FROM COSTA ET AL.(2016). INCLUDE THE GEOCHRONOLOGICAL DATA FROM MACHADO ET AL.(1991),MORETO ET AL.,(2011),FEIO ET AL.,(2013), RODRIGUES ET AL.(2014),SOUSA ET AL.,(2010),LEITE-SANTOS (2016),PIMENTEL AND MACHADO (1994), SILVA ET AL.,(2010) AND LEITE ET AL.,(2004). ... 118 FIGURE 2.GEOLOGICAL MAP OF GOIABA CREEK AREA.THE MAP RESULTS FROM THE FIELD AND PETROGRAPHIC

STUDIES INTEGRATED WITH THE COMPILED DATA FROM THE PREVIOUS WORKS OF DALL’AGNOL ET AL. (2005;1),FEIO ET AL.(2012;2),SANTOS ET AL.(2013;3),SOUZA ET AL.(2015;4),LEITE-SANTOS (2016;5), FEIO ET AL.(2013;6)GABRIEL AND OLIVEIRA (2013;7); AND ALMEIDA ET AL.(2011;8). ... 121 FIGURE 3.FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES OF THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE.A)COARSE-GRAINED

METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE GRANODIORITE GNEISS WITH GRANULITIC TEXTURE AND ANASTOMOSED SN FOLIATION; B) METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE TONALITE GNEISS WITH ITS TYPICAL COARSE-GRAINED GRANOBLASTIC TEXTURE AND THE PLAGIOCLASE (PL)+ QUARTZ (QTZ)+

K-FELDSPAR (KFS) + ORTHOPYROXENE (OPX) ASSEMBLAGE, WHICH LOCALLY INCLUDE DIOPSIDE AND PARGASITE ;C)RETROGRADE METAMORPHISM IN THE GRANULITIC GNEISSES: ORTHOPYROXENE + DIOPSIDE

 BIOTITE + MAGNETITE; D) THE ABRUPT CONTACT BETWEEN THE MAFIC GRANULITES AND THE GRANULITIC GNEISSES;E)METER SCALE FRAGMENTS OF MAFIC GRANULITES HIGHLY DEFORMED INSIDE OF A LEUCOSOME POCKET ASSOCIATED WITH AN METATEXITIC ORTHOPYROXENE-DIOPSIDE TONALITE GNEISS;

(15)

F) COARSE-GRAINED MAFIC GRANULITE WITH LOCAL PATCH OF MELTING AND MELT MOBILIZATION EVIDENCES; G) MAFIC GRANULITES WITH COARSE-GRAINED GRANOBLASTIC TEXTURE ASSOCIATED WITH THE ASSEMBLAGE WITH PLAGIOCLASE + ORTHOPYROXENE + DIOPSIDE;H) METANORITE WITH RELIC OF BLASTO-SUBOPHIC TEXTURE LOCALLY PRESERVED IN THE THIN SECTION; I) THE STROMATIC AND NET STRUCTURES TYPICAL OF THE METATEXITIC MAFIC GRANULITES. ... 124 FIGURE 4.FIELD AND PETROGRAPHIC FEATURES OF THE XINGU COMPLEX.A)THE INTRUSIVE CONTACT BETWEEN

THE HIGH-MG GRANODIORITES FROM ÁGUA LIMPA SANUKITOID SUITE AND THE XINGU COMPLEX (XC),

CONTROLLED BY ITS LOW ANGLE FOLIATION; B) METATEXITIC ORTHOGNEISS FROM XINGU COMPLEX,

SHOWING ITS COMMON FIELD CHARACTERISTICS: LIGHT GREY, MEDIUM-GRAINED PALEOSOME (P), WHITE

-PINK COARSE-GRAINED LEUCOSOMES (L) AND SLENDER STRIPES OF BLACK MEDIUM-GRAINED MELANOSOME

(M); C) SCHOLLEN FRAGMENT OF THE XINGU COMPLEX (XC) INVOLVED BY THE NOVA CANADÁ

LEUCOGRANITE (NC). THE IN-SOURCE LEUCOSOMES IN THE METATEXITIC GNEISS OF XINGU COMPLEX SHOWS A GRADUAL CONTACT WITH THE NOVA CANADÁ LEUCOGRANITE (NC);D)TYPICAL ASSEMBLAGE OF THE GNEISS: HORNBLENDE (HBL)+ PLAGIOCLASE (PL)+K-FELDSPAR (KFS)+QUARTZ, BEING REPLACED BY BIOTITE (BT)  EPIDOTE (EP); E)VEINS OF LEUCOSOMES COMPOSED OF QUARTZ + PLAGIOCLASE +

K-FELDSPAR CROSSCUTTING PLAGIOCLASE MEGACRYSTALS;F) CUSPATE FILMS OF K-FELDSPAR ALONG THE BOUNDARY OF PLAGIOCLASE + QUARTZ + K-FELDSPAR;G) SYMPLECTITIC TEXTURE WITH EPIDOTE (EP),

QUARTZ AND BIOTITE (BT) RELATED TO THE RETROGRADE METAMORPHISM; H) THE BOUDIN-LIKE OCCURRENCE OF AMPHIBOLITE ENCLAVES IN THE XINGU COMPLEX ORTHOGNEISS;I)AMPHIBOLITE WITH A DECUSSATE TEXTURE AND THE PARAGENESIS WITH HORNBLENDE (HBL)+ PLAGIOCLASE (PL) WHICH IS REPLACED BY BIOTITE  EPIDOTE. ... 126 FIGURE 5. A)NORMATIVE CLASSIFICATION OF THE GNEISSES OF THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND

XINGU COMPLEX IN THE DIAGRAM OF BARKER (1979);B)K-NA-CA TRIANGLE COMPARING THE EVOLUTION OF THE SAMPLES FROM XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX WITH THE MODERN CALC

-ALKALINE MAGMAS (BLACK CA TREND). ... 132 FIGURE 6.A-B)GRANITE CLASSIFICATION OF FROST ET AL.(2001) APPLIED TO THE ORTHOGNEISSES OF XICRIM -CATETÉ ORTHOGRANULITE E XINGU COMPLEX; C) SCHAND (1943) DIAGRAM FOR THE ALUMINIUM SATURATION INDEX;D)INDIVIDUALIZATION OF ARCHEAN GRANITOIDS COMPILED IN A SINGLE DIAGRAM,

ACCORDING TO LAURENT ET AL.(2014). ... 133 FIGURE 7. SPIDER PLOTS OF THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX GNEISSES. THE

AVERAGE VALUES OF HIGH, MEDIUM AND LOW PRESSURE TTG FROM MOYEN (2011) WERE PLOTTED TOGETHER WITH THE SAMPLE DATA. ... 134 FIGURE 8. DIAGRAMS OF MOYEN (2011) FOR HP (HIGH PRESSURE),MP (MEDIUM PRESSURE) AND LP (LOW

PRESSURE)TTG. ... 135 FIGURE 9.PLOTS OF TRACE ELEMENT VS.ZR, EXEMPLIFYING THE GOOD CORRELATION OF THE CONSIDERED LEAST

CONTAMINATED MAFIC GRANULITES.AVERAGE VALUES OF THE LOWER AND UPPER CRUST OF RUDNICK AND

GAO (2014) ARE ALSO PLOTTED FOR COMPARISON. ... 136 FIGURE 10. THE DIAGRAMS FOR THE CLASSIFICATION OF MAGMATIC AFFINITY (LEFT; AFM; IRVINE AND

BARAGAR,1971) AND ALUMINIUM SATURATION INDEX (RIGHT;SCHAND,1943) FOR THE ROCKS OF XICRIM -CATETÉ ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX. ... 141

(16)

FIGURE 11.DIAGRAMS OF PEARCE AND CANN (1973;A) AND WINCHESTER AND FLOYD (1977;B) MODIFIED BY

PEARCE (1996).VAB:VOLCANIC ARC BASALTS;MORB: MID-RIDGE OCEANIC BASALT;WPB: WITHIN

PLATE BASALTS; FRACTIONAL CRYSTALLIZATION VECTORS: PLAGIOCLASE+OLIVINE+AUGITE

(POA);PLAGIOCLASE+OLIVINE+AUGITE+MAGNETITE (POAM); PLAGIOCLASE+OLIVINE+AUGITE+

HORNBLENDE+MAGNETITE (POAHM). PETROGENETIC VECTORS: SPINEL LHERZOLITE (SP. LHERZ),GARNET

LHERZOLITE (GT. LHERZ).MM:MORB MANTLE SOURCE... 142 FIGURE 12. SPIDER PLOTS OF SAMPLES FROM XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITES (MAFIC GRANULITES) AND

XINGU COMPLEX AMPHIBOLITES. THE PRIMITIVE MANTLE NORMALIZATION VALUES COME FROM

MCDONOUGH AND SUN (1995). ... 142 FIGURE 13. PLOTS OF TECTONIC SETTING OF PEARCE (1996) AND PEARCE (2014) FOR THE MAFIC ROCKS OF

XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX ROCKS.OIB: OCEAN ISLAND BASALT;E-MORB:

ENRICHED MIDDLE OCEAN RIDGE BASALT;N-MORB: NORMAL MIDDLE OCEAN RIDGE BASALT;WPB: WITHIN

-PLATE BASALT;VAB: VOLCANIC ARC BASALT; IAT: ISLAND ARC THOLEIITE;BABB: BACK ARC BASIN BASALT; FAB: FRONT ARC BASALT. ... 143 FIGURE 14.SPIDER PLOTS OF THE UNCONTAMINATED PROTOLITHS OF THE MAFIC GRANULITES COMPARED TO

OCEAN ISLAND BASALTS (OIB), CONTINENTAL ARC BASALTS (CAB), VOLCANIC RIFTED MARGIN BASALTS

(VRMB), NORMAL MIDDLE OCEAN RIDGE BASALTS (N-MORB) AND ENRICHED MIDDLE OCEAN RIDGE BASALTS (E-MORB). OIB AND MORB VALUES ARE FROM SUN AND MCDONOUGH (1989), PRIMITIVE MANTLE VALUES FROM THE PYROLITE MODEL OF MCDONOUGH AND SUN (1995),CAB VALUES ARE FROM

(17)

ÍNDICE DE TABELAS

Anexo 01: Artigo “Unraveling the Mesoarchean metamorphic evolution of the Carajás Province, Amazon Craton: constrains from petrological evidences, mineral chemistry and U-Pb geochronology”

TABLE 1.COUNTING TIME DURING THE ANALYSES OF THE MINERALS USING THE ELECTRON MICROPROBE. ... 41 TABLE 2.MINERAL CHEMISTRY DATA OF THE FELDSPAR CRYSTALS FROM XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND

XINGU COMPLEX ROCKS. ... 63 TABLE 3.MINERAL CHEMISTRY DATA OF THE AMPHIBOLES FROM THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND

XINGU COMPLEX ROCKS. ... 66 TABLE 4.MINERAL CHEMISTRY DATA OF THE PYROXENE CRYSTALS FROM THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE

AND XINGU COMPLEX ROCKS. ... 69 TABLE 5. SUMMARY OF THE GEOTHERMOBAROMETRIC DATA OF THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE AND

XINGU COMPLEX. ... 76

SUPPLEMENTARY TABLE 1. SUMMARY OF U-PB LA-ICPMS ZIRCON DATA FROM THE XICRIM-CATETÉ

ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX. ... 103 SUPPLEMENTARY TABLE 2. SUMMARY OF U-PB SHRIMP IIE ZIRCON DATA FROM THE XICRIM-CATETÉ

ORTHOGRANULITE AND XINGU COMPLEX. ... 106

Anexo 02: Artigo “Mesoarchean arc-related system between 3.0–2.9 Ga in the Carajás Domain, Carajás Province, PA”

TABLE 1.THE MESOARCHEAN (CA.3.0-2.8GA) GRANITOIDS OF CARAJÁS DOMAIN. ... 117 TABLE 2. LITHOGEOCHEMICAL DATA OF THE ORTHOGNEISSES FROM XICRIM-CATETÉ ORTOGRANULITE AND

XINGU COMPLEX.THE ACRONYMS HP,MP AND LP TTG CORRESPOND TO THE HIGH, MEDIUM AND LOW PRESSURE TTG OF MOYEN (2011). THE NORMALIZATION WAS CARRIED OUT USING THE SUN AND

MCDOUNOUGH VALUES OF THE C1 CONDRITE1.THE EU/EU* RATIO WAS CALCULATED BY THE FORMULAE: 𝐸𝑢𝑁 ÷ (𝑆𝑚𝑁 ∗ 𝐺𝑑𝑁)2 ... 129

TABLE 3.CORRELATION MATRICES FOR THE LEAST CONTAMINATED SAMPLES OF THE MAFIC GRANULITES.THE CORRELATION IS CARRIED OUT USING THE PEARSON CORRELATION COEFFICIENT: COS𝛼 = 𝑖 = 1𝑁(𝑥𝑖 − 𝑥) ×

(𝑦𝑖 − 𝑦)𝑖 = 1𝑁𝑥𝑖 − 𝑥2 × 𝑖 = 1𝑁𝑦𝑖 − 𝑦2 ... 137 TABLE 4.LITHOGEOCHEMICAL DATA OF THE XICRIM-CATETÉ ORTHOGRANULITE MAFIC GRANULITES AND XINGU

COMPLEX AMPHIBOLITES. UGP: UNCONTAMINATED GRANULITE PROTOLITHS; CGP: CONTAMINATED

(18)

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ... 19

2. OBJETIVOS ... 22

3. MÉTODOS ... 23

3.1. Trabalho de Campo e Petrografia ... 23

3.2. Microscopia de Varredura Eletronica ... 23

3.3. Quimica Mineral e Geotermobarometria ... 23

3.4. Geocronologia ... 24

3.5. Litogeoquímica ... 25

4. CONTEXTOGEOLÓGICOREGIONAL ... 27

5. ESTRUTURAÇÃODATESE ... 31

ANEXO 01ARTIGO:“UNRAVELING THE MESOARCHEAN METAMOPHIC EVOLUTION OF THE CARAJÁS PROVINCE, AMAZON CRATION: CONSTRAINS FROM PETROLOGICAL EVIDENCES, MINERAL CHEMISTRY AND U–PB GEOCHRONOLOGY”... 32

ABSTRACT ... 33

1. INTRODUCTION ... 34

2. GEOLOGICAL SETTING ... 35

3. ANALYTICAL PROCEDURES ... 40

3.1. Field and Petrography ... 40

3.2. Mineral Chemistry and Geothermobarometry ... 40

3.3. Geochronology ... 41

4. GEOLOGY OF THE HIGH-GRADE ROCKS OF THE GOIABA CREEK AREA ... 43

4.1. Xicrim-Cateté Orthogranulite ... 46

4.2. Xingu Complex ... 54

5. MINERAL CHEMISTRY AND GEOTHERMOBAROMETRY ... 59

5.1. Xicrim-Cateté Orthogranulite ... 59 5.2. Xingu Complex ... 61 5.3. Geothermobarometry ... 72 6. U-PB GEOCHRONOLOGY ... 76 6.1. Xicrim-Cateté Orthogranulite ... 76 6.2. Xingu Complex ... 83 7. DISCUSSION ... 84

7.1. Periods of crust formation and reworking during the Mesoarchean in the Carajás Domain ... 84

7.2. New constrains on metamorphic evolution of the Carajás Domain. ... 87

8. CONCLUSION ... 92

REFERENCE ... 92

APPEDIX ... 103

ANEXO 02ARTIGO:“MESOARCHEAN ARC-RELATED SYSTEM BETWEEN 3.0–2.9GA IN THE CARAJÁS DOMAIN, CARAJÁS PROVINCE,PA” ... 112

ABSTRACT ... 113

KEYWORDS:TTG,MESOARCHEAN,GEOCHEMISTRY,CARAJÁS PROVINCE ... 113

1. INTRODUCTION ... 114

2. GEOLOGICAL SETTING ... 115

3. METHODS ... 119

3.1. Field and Petrography ... 119

3.2. Lithogeochemistry ... 119

4. GEOLOGY OF THE GOIABA CREEK AREA ... 119

4.1. Xicrim-Cateté Orthogranulite ... 122

4.2. Xingu Complex ... 125

5. GEOCHEMISTRY ... 127

5.1. The orthogneisses of the Xicrim-Cateté Orthogranulite and Xingu Complex ... 127

5.2. The mafic rocks of the Xicrim-Cateté Orthogranulite and Xingu Complex ... 135

6. DISCUSSION ... 144

6.1. The fingerprints of the Mesoarchean arc magmatism ... 144

7. CONCLUSIONS ... 148

REFERENCES... 149

6. CONSIDERAÇÕESFINAIS ... 158

(19)

1. INTRODUÇÃO

Os terrenos arqueanos são compostos majoritariamente de diversos tipos de granitoides (Batuk Joshi et al., 2017; Laurent et al., 2014). Estes estão classificados nos seguintes grupos: (i) tonalitos, tromdhjemitos e granodioritos (TTG), que são volumetricamente dominantes; (ii) (monzo) dioritos e granodioritos metaluminosos ricos em Mg, Fe e K, conhecidos como sanukitoides sensu lato; (iii) biotita granitos e granitos a duas micas ricos em K; e (iv) granitos hibridos ricos em K, que combinam características dos três primeiros grupos (Laurent et al., 2014). Em determinados terrenos arqueanos, conhecidos como terrenos de alto grau, estas rochas ocorrem e representam exposições da crosta inferior primitiva da Terra (Perchuk and Gerya, 2011). A formação, evolução e exumação destes terrenos de alto grau metamórfico influencia diretamente o debate sobre o estilo de tectônica na Terra primitiva (Brown, 2009; Moyen, 2011; Perchuk and Gerya, 2011; Sajeev et al., 2009; van Hunen and van den Berg, 2008).

Os dados geoquímicos disponíveis sugerem que o magmatismo TTG, dominante volumetricamente, se deveu à fusão de rochas máficas em alta pressão, com onfacita e granada residual, durante a subducção da placa oceânica (Moyen, 2011; Moyen and Martin, 2012; Moyen and Stevens, 2006). Os sanukitoides sensu lato, representam a evidência do metassomatismo do manto durante os eventos magmáticos prévios associados à geração dos TTG devido a dualidade contrastante de características geoquímicas, como o alto conteúdo de Mg e Cr vs. alto conteúdo de LILE e K (Martin et al., 2009; Moyen and Martin, 2012). Os granitos a duas micas e os biotita granitos, por sua vez, seriam relacionados à fusão de litotipos crustais (Laurent et al., 2014; Moyen, 2011). Adicionalmente, o registro de eclogitos e granulitos de alta pressão no Arqueano e de cinturões pareados de alta temperatura e de alta pressão também favorece o modelo subducção-colisão (Brown, 2006; O’Brien and Rötzler, 2003; Sajeev et al., 2013; Sizova et al., 2010). No entanto, a ausência de sedimentos relacionados a sistemas orogênicos do Precambriano e o formato diapírico (harpolith shape) de alguns terrenos de alto grau são usados como evidência para argumentar a favor de modelos de redistribuição gravitacional e diapirismo (Perchuk and Gerya, 2011).

Os modelos numericos petrológicos-termomecânicos sugerem que o processo de subducção está diretamente relacionado à temperatura do manto superior, devido a sua influência na estabilidade da crosta (Sizova et al., 2010). Estes modelos indicam que a transição para o regime tectônico moderno ocorreu quando as temperaturas do manto atingiram valores entre 175-160 K acima da temperatura atual (Sizova et al., 2010). De

(20)

acordo com os cálculos da variação secular da temperatura mantélica, isto teria ocorrido em torno de ca. 3 Ga (Abbott et al., 1994; Labrosse and Jaupart, 2007). A ocorrência de cinturões pareados com granulitos de ultra pressão-alta temperatura, eclogitos e granulitos de alta pressão entre ca. 3,2–2,5 Ga também reforça essa premissa (Brown, 2009, 2006; Sajeev et al., 2013; Sizova et al., 2010).

Os dados geocronológicos e isotópicos permitem a interpretação da evolução de terrenos arqueanos de alto grau em que os cinturões pareados de alta temperatura/alta pressão ainda não foram encontrados ou foram desconfigurados pela evolução geológica (Amaldev et

al., 2016; Guitreau et al., 2017; LaFlamme et al., 2014; Laurent and Zeh, 2015; Oriolo et al.,

2016). Na Zona de Cisalhamento Mercara, no oeste da India, os dados petrológicos e de U–Pb e Lu–Hf, ajudaram na individualição do período de crescimento crustal (entre ca. 3,2–3,1 Ga) e retrabalhamento (3,0 Ga) durante a evolução de um sistema de subducção-colisão que levou à amalgamação do Craton Dharwar Oeste e do Terreno Granulítico do Sul da India (Amaldev

et al., 2016). Os granulitos máficos da Zona de Cisalhamento Mercara registraram condições

de pico metamórfico em 700–900 ºC e 10–12 kbar (Amaldev et al., 2016). Adicionalmente, os autores concluíram, usando dados isotrópicos Lu–Hf e U–Pb, que a Zona de Cisalhamento Mercara representa a borda retrabalhada do Craton Dharwar Oeste. No Rae Craton, Canadá, os gnaisses arqueanos de assinatura TTG do bloco Repulse Bay, revelaram, a partir da assinatura de Lu–Hf e elementos terras raras, processos de reciclagem e adição de material do manto metassomatizado na formação da crosta inferior e média deste terreno no Neoarqueano (~2.6Ga; LaFlamme et al., 2014).

No Domínio Carajás, segmento norte da Província Carajás (Cráton do Amazonas), ocorrem rochas de fácies granulito, migmatitos e ortognaisses mesoarqueanos (ca. 3,00–2,97 Ga; Araújo and Maia, 1991; Avelar et al., 1999; Pidgeon et al., 2000; Santos, 2003; Vasquez and Rosa-Costa, 2008). Estas rochas, agrupadas nas unidades Ortogranulito Xicrim-Cateté e Complexo Xingu, estão inseridas em um contexto de uma zona de cisalhamento mesoarqueana (ca. 2,8 Ga) com quilômetros de extensão, denominada de Cinturão Itacaiúnas (Pinheiro and Holdsworth, 2000). O metamorfismo de alto grau e a migmatização foram reconhecidos nesse domínio em 2,86 Ga (Machado et al., 1991; Pidgeon et al., 2000). Nesse contexto, a construção de um cenário integrado para a evolução do Domínio Carajás apresenta as seguintes lacunas: (i) distribuição das ocorrências das rochas do Ortogranulito Xicrim-Cateté e do Complexo Xingu, que representam as rochas metamórficas do embasamento; (ii) idades, características geoquímicas dos protólitos destas rochas metamórficas; (iii) ambiente tectônico de formação desses protólitos; (iii) relação entre o metamorfismo destas rochas e

(21)

colocação de granitoides (ex. Feio et al., 2013; Gabriel and Oliveira, 2013; Leite-Santos, 2016; Moreto et al., 2011; Silva et al., 2014); (iv) história metamórfica da assembleia que compõe o embasamento.

A área do Córrego da Goiaba, uma sessão norte–sul ao longo do embasamento do Domínio Carajás, foi escolhida para esse estudo. A individualização e caracterização das rochas metamórficas do embasamento foi feita por meio de mapeamento geológico de semi-detalhe, petrografia combinada com química mineral e geotermobarometria, geocronologia de alta resolução e litoquímica. Além da contribuição importante para a evolução da Província Carajás, este trabalho tem desdobramentos interessantes para a discussão sobre a evolução crustal e tectônica global durante o Arqueano (Gerya et al., 2015; Hamilton, 2011; Kerrich and Polat, 2006; Laurent and Zeh, 2015; Martin et al., 2009; Moyen, 2011).

(22)

2. OBJETIVOS

Essa Tese de Doutorado tem como objetivo caracterizar a evolução petrogenética, metamórfica e tectônica do Complexo Xingu e do Ortogranulito Xicrim-Cateté, que representam parte do núcleo arqueano mais extenso do Cráton do Amazonas, a Província Carajás, localizada na porção sudeste do estado do Pará. Esse estudo considera as seguintes metas:

a) Caracterizar a evolução magmática dos protólitos dos litotipos metamórficos que compõem o Complexo Xingu e Ortogranulito Xicrim-Cateté a partir de estudos litoquímicos dos elementos maiores, menores e traço e das assinaturas isotópicas de Lu–Hf;

b) Definir a evolução metamórfica do Complexo Xingu e do Ortogranulito Xicrim-Cateté de forma relativa por meio da caracterização das paragêneses minerais e sua relação com a estruturação regional e a partir da quantificação de parâmetros P–T a partir de cálculos geotermobarométricos com base na composição química das paragêneses minerais;

c) Determinar as idades dos eventos magmáticos e metamórficos no Complexo Xingu e no Ortogranulito Xicrim-Cateté;

d) Propor um modelo evolutivo para o embasamento mesoarqueano do Domínio Carajás;

(23)

3. MÉTODOS

3.1. Trabalho de Campo e Petrografia

Trabalhos de campo, visando o levantamento de secções geológico-estruturais e coleta de amostras, foram realizados em duas etapas de 15 dias e uma etapa de 5 dias. O mapa geológico resultou dos levantamentos em campo e da compilação dos trabalhos de Araújo & Maia (1991), Vasquez & Rosa-Costa (2008), Leite-Santos (2016), Marangoanha (2016) e Costa et al. (2016). Os mapeamentos foram focados no detalhamento das ocorrências de rochas de alto grau e sua relação com as estruturas regionais. Nas etapas de campo 200 afloramentos foram visitados e 129 amostras foram coletadas.

Estudos petrográficos em luz transmitida e refletida foram realizados a partir de 74 secções delgadas e delgadas-polidas no Laboratório de Microtermometria do Instituto de Geociências da Universidade de Campinas.

3.2. Microscopia de Varredura Eletronica

O microscópio de varredura eletrônica (MEV) foi utilizado na caracterização de minerais e suas estruturas e texturas internas e sua morfologia e na confecção de mapas composicionais de texturas relacionadas a paragêneses minerais identificadas nas seções delgadas e delgadas-polidas. O microscópio de varredura eletrônica (MEV) está acoplado a um Espectroscópio de Energia Dispersiva (Energy Dispersive Spectroscopy; EDS) e pertence ao Instituto de Geociências da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).

3.3. Quimica Mineral e Geotermobarometria

A caracterização química dos minerais, especialmente de pares e associações de diferentes domínios microestruturais e distintos estágios de reequilíbrio, foi realizada com uso de Microssonda Eletrônica. Foram determinados alguns zonamentos químicos de porfiroblastos, com suporte de mapas composicionais detalhados, por meio da caracterização da distribuição dos elementos maiores. As análises foram realizadas usando microssonda eletrônica JEOL JXA-FE-8530, com canhão eletrônico suportado por Field Emission (FE), que permite alta resolução espacial, provida com cinco espectrômetros WDS e um espectrômetro EDS, no Laboratório de Microssonda Eletrônica da USP.

As condições analíticas são: (i) voltagem de aceleração de 15 kV; (ii) corrente de 20 nA; (iii) feixe de elétrons de 5 µm de diâmetro. Na análise dos cristais de feldspato o feixe de elétrons de 10 µm foi utilizado. Os padrões de calibração utilizados na microssonda eletrônica foram: albita (Si; feldspato), diopsidio (Si, piroxênios e anfibólios), anortita (Al), fayalita (Fe;

(24)

Mn), wollastonita (Ca), microclinio (K; feldspato), orthoclásio (K; piroxênio e anfibólio), estroncianita (Sr), beinitonita (Ba), rutilo (Ti), albita (Na), diopsidio (Mg), cromita (Cr), sodalita (Cl), fluorapatita (F).

Os cálculos geotermobarométricos foram efetuados a partir da composição química dos pares ou associações de minerais presentes nos litotipos estudados, utilizando-se de métodos e/ou calibrações dos principais geotermômetros e geobarômetros.

Nas rochas metabásicas foram aplicados os seguintes geotermômetros e geobarômetros: (i) ortopiroxênio-clinopiroxênio; (ii) clinopiroxênio-hornblenda; (iii) hornblenda-plagioclásio; (iv) hornblenda-plagioclásio-clinopiroxênio-quartzo. Em relação aos gnaisses de composição tonalítica-granodiorítica o par hornblenda-plagioclásio foi usado como geotermômetro e geobarômetro (Blundy and Holland, 1990; Molina et al., 2015). Estas estimativas foram feitas com uso de planilhas de cálculos e de softwares, tais como THERMOCALC (Holland and Powell, 1998) e TWQEEU (Berman, 1991), que incluem o uso de bancos de dados termodinâmicos internamente consistentes.

3.4. Geocronologia

Nove amostras foram selecionadas para análises geocronológicas após a caracterização petrográfica dos litotipos. Duas amostras representam biotita e hornblenda ortognaisses do Complexo Xingu (XS04P e XS105P), e as demais rochas são do Ortogranulito Xicrim-Cateté. Destas, cinco amostras são de orthopyroxene-diopside gneisses (CMS22P, SM46N, XA12A, XA15A1, TS23A), uma amostra refere-se a um granulito máfico (XA15B3) e outra representa um leucossoma associado a um granulito máfico (XS112A). Os concentrados de zircão foram obtidos a partir do uso de métodos gravimétricos e magnéticos convencionais. As frações do mineral foram coletadas a mão com o auxílio de lupa binocular. Todos os procedimentos foram realizados no Laboratório de Geologia Isotópica da Universidade de Campinas.

Dois métodos foram usados nas análises dos grãos de zircão: (i) U–Pb LA–ICP–MS e (ii) U–Pb SHRIMP IIe. As análises pelo método U–Pb LA–ICP–MS foram feitas no Laboratório de Geologia Isotópica da Universidade de Campinas. O equipamento de ablação a laser usa o sistema Phanton Machine Excite 193, e a célula de ablação HelEx, acoplada a um ICP–MS Thermo Scientific Element XR, com as seguintes caracteristicas: (i) diâmetro do feixe do laser de 25µm, (ii) taxa de repetição de 10Hz e (iii) fluência de 4.74J/cm2. O equipamento capta oito isótopos de cada amostra (202,204,206,207,206Pb, 232Th, 235,238U). Todos os isótopos são medidos pela contagem de ions, exceto os isotopos 232Th e 238U, medidos pelo sistema anterior combinado a um sistema análogo. O procedimento analítico no equipamento

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LA-ICP-MS usa os padrões de zircão 91500 (Wiedenbeck et al., 1995) e peixe (Geherls, não publicado). A redução dos dados foi feita com uso do software VizualAge (Petrus & Kamber, 2012) do pacote IOLITE (Paton et al., 2010). O método envolve a subtração do branco seguida da correção e comparação com o padrão do zircão 91500. Outros critérios envolvem a avaliação da qualidade do dado: (i) conteúdo anômalo de Pb comum, relacionado à razão 206

Pb/204Pb menor que 3000 e alta porcentagem do 206Pb no total de Pb (f206>1), (ii) alto conteúdo de U, valores maiores que 500µg/g.

As análises pelo médoto SHRIMP IIe foram feitas no Laboratório de Geocronologia de Alta Resolução do Centro de Pesquisas Geocronológicas da Universidade de São Paulo. Os grãos de zircão foram enviados ao LGAR, onde foram montados junto com o zircão padrão TEMORA. A montagem foi polida até expor seções quasi-centrais dos cristais de zircão. Após a metalização dom ouro, as montagens polidas foram examinadas no microscopio de varredura eletronica FEI-QUANTA 250, equipado com detectores de eletrons secundários e de catodo-luminescencia. As condições de operação na análise de catodo-luminescencia foram: (i) corrente de emissão de 60µA; (ii) voltagem de aceleração de 15 kV; (iii) feixe de abertura de 7µm; (iv) tempo de aquisição de 200 µs and (v) e resolução de 1024x884 pixels. A montagem com as amostras foi analisada pelo método U–Pb no equipamento SHRIMP Iie, seguindo os procedimentos de Willians (1998). A correção da concentração de Pb comum foi feita pelo 204Pb medido. O erro da razão 206Pb/238U foi inferior a 2% e a abundância de urânio e das razões U/Pb foram calibrados pelo TEMORA. A análise estatística e o cálculo das idades foram feitos no software Isoplot 4.1 (Ludwig, 2003).

3.5. Litogeoquímica

As amostras foram coletadas em ocorrências de rochas das unidades Ortogranulito Xicrim-Cateté e Complexo Xingu respeitando uma distribuição geográfica que permitisse uma informação representativa da evolução do magmatismo nestas unidades. Como as rochas estão variavelmente migmatizadas, a amostragem foi cuidadosamente feita com foco na separação das partes mais preservadas da anatexia. As 27 amostras foram moídas (< 75 µm) para análise química usando britador de mandíbulas (Pulverisette 2, Fritsch, Germany) e um moinho de ágata planetário e vibratório (Pulverisette 5 and 7, Fritsch, Germany) no Laboratorio de Geoquímica da Universidade de Campinas. Os elementos maiores e menores foram analisados por um espectrometro de emissão com indução de plasma acoplado (ICP– ES), no qual as linhas atômicas e espectrais dos elementos foram excitadas por um feixe de átomos argônio e detectados por fotomultiplicadores, comparados a linhas de calibração e

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convertidos em concentração (Rollinson, 1993). Os elementos traço foram analisados por espectrometria de massa com indução de plasma acoplada (ICP–MS). O material foi dissociado no plasma de argônio e levado a um tubo curvo por um ima eletromagnético que divide os átomos de acordo com suas massas (Rollinson, 1993). Estas análises foram feitas no Acme Labs e no ALS Global Analytics, Canadá. Os dados foram tratados no software Microsoft Excell 2010.

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4. CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL

A Província Carajás (Santos et al., 2000) é subdividida nos domínios Rio Maria, a sul, e Carajás, a norte (Figura 1; Vasquez & Rosa-Costa, 2008). O Domínio Rio Maria representa um terreno granito-greenstone Mesoarqueano (2,98 a 2,86 Ga; Almeida et al., 2011) composto por sequências metavulcano-sedimentares, granitoides da série TTG, sanukitoides e leucogranitos potássicos (Almeida et al., 2016, 2011). O Domínio Carajás apresenta uma associação de rochas mesoarqueanas do embasamento (3,00–2,83Ga) recoberto por rochas supracrustais do Supergrupo Itacaiúnas e da Formação Águas Claras e recortado por suites félsicas, máficas e máfico-ultramáficas do Neoarqueano (2,76–2,57 Ga; Araújo & Maia, 1991; DOCEGEO, 1988; Feio et al., 2013, 2012; Gibbs et al., 1986; Machado et al., 1991; Moreto, 2013; Pidgeon et al., 2000; Wirth et al., 1986). O conjunto arqueano é recortado por granitoides de tipo A do Paleoproterozoico (ca. 1.88 Ga; Dall’Agnol et al., 2005; Santos et

al., 2013). O embasamento mesoarqueano é subdividido em: (i) ortognaisses, ortogranulitos,

migamtitios e greenstone belts do Mesoarqueano Médio (3,00–2,97 Ga; Araújo & Maia, 1991; Avelar et al., 1999; DOCEGEO, 1988; Pidgeon et al., 2000) and; (ii) granitoides TTG, cálcio-alcalinos sódicos, cálcio-alcalinos potássicos, de alto Ba–Sr, de alto Mg do Mesoarqueano Médio e Inferior (3,00–2,83 Ga; (Feio et al., 2013; Gabriel & Oliveira, 2013; Leite-Santos, 2016; Moreto, 2013; Rodrigues et al., 2014; Silva et al., 2014, 2018). O limite entre estes domínios foi definido por uma feição geofísica que segue, aproximadamente, a direção E–W acompanhando a área de exposição das rochas do greenstone belt do Grupo Sapucaia, ao sul da cidade de Água Azul do Norte (Figura 1; Dall'Agnol et al., 2000; Santos

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Figura 1. Divisão das Províncias Geocronológicas do Cráton Amazônico no estado do Pará (Vasquez & Rosa-Costa, 2008).

No Arqueano, o embasamento foi afetado por duas grandes fases de deformação: (i) a primeira é relacionada a uma foliação penetrativa de baixo ângulo com direção E–W que culminou no desenvolvimento de grandes zonas de cisalhamento no Mesoarqueano (ca. 2,8 Ga; Cinturão de Cisalhamento Itacaiúnas) e; (ii) a segunda relacionada ao desenvolvimento de uma foliação espaçada de alto ângulo com direção E–W a WNW–ESE relacionada à reativação das zonas de cisalhamento regionais no Neoarqueano (ca. 2,76–2,74 Ga; Araújo & Maia, 1991; Pinheiro and Holdsworth, 2000). Os ortognaisses, granulitos e migmatitos do embasamento foram inicialmente agrupados nos complexos Xingu (Silva et al., 1974) e Pium (Araújo & Maia, 1991). O primeiro compreendia granulitos, gnaisses, migmatitos, granitoides, greenstone belts e complexos máfico-ultramáficos (Silva et al. 1974; DOCEGEO, 1988). O Complexo Pium, como definido originalmente, reunia granulitos máficos, charnockitos, charno-enderbitos e enderbitos (Araújo & Maia, 1991).

Atualmente, o Complexo Xingu (em rosa na Fig. 2) compreende ortognaisses e migmatitos, com encraves de anfibolitos, que representam o embasamento ou as rochas encaixantes dos greenstone belt e dos granitoides neoarquenos do Domínio Carajás (Vasquez & Rosa-Costa, 2008). Entre esse gnaisses, os de composição tonalítica predominam com subordinadas ocorrências de rochas granodioríticas e trondhjemíticas (Araújo & Maia, 1991; Vasquez & Rosa-Costa, 2008). Estas rochas apresentam uma trama fortemente assimétrica e

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anastomosada definida por um regime tectônico imbricado. De acordo com Araújo & Maia (1991), o Complexo Xingu apresenta migmatização intensa, mas pequena geração de mobilizados graníticos. Avelar et al. (1999) obtiveram a idade de cristalização de 2.974 ±15 Ma (Pb–Pb em zircão) em um ortognaisse granodiorítico do Complexo Xingu na região de São Félix do Xingu. No vilarejo de Curionópolis (Figura 2), Machado et al. (1991) obtiveram a idade de 2.859 ±2 Ma (U–Pb em zircão) em leucossoma, o que foi interpretado como gerado no último evento de migmatização. Recentemente, grande esforço vêm sendo empregado visando a distinção entre granitoides e ortognaisses antes atribuídos ao Complexo Xingu.

O Complexo Pium foi definido nas margens dos rios Pium e Cateté como uma unidade que compreendia um conjunto de rochas granulíticas de composição máfica e félsica, sem granada em sua assembleia mineral (Araújo & Maia, 1991; Figura 2). De acordo com os autores, as rochas máficas predominariam entre os rios Pium e Parauapebas e as rochas félsicas seriam abundantes perto do Rio Cateté. Ricci & Carvalho (2006) observaram que as rochas máficas localizadas nas proximidades do Rio Pium eram noritos com diopsídio, correspondendo, portanto a rochas essencialmente ígneas. Segundo esses autores, rochas granulíticas poderiam ser encontradas exclusivamente às margens do Rio Cateté, nas vizinhanças da vila indígena de Xicrim (Figura 2). Nesse contexto, a ocorrência de granulitos na Província Carajás se restringiu aos gnaisses charnockíticos a enderbíticos com encraves de granulitos máficos da região de Xicrim-Cateté (Araújo & Maia, 1991; Ricci & Carvalho, 2006). Baseado nestas novas evidências, Vasquez & Rosa-Costa (2008) propuseram o abandono do termo Complexo Pium, agrupando os granulitos da província na unidade Ortogranulito Xicrim-Cateté e os noritos na unidade Diopsídio Norito Pium. No entanto, Delinardo da Silva et al. (2015) encontraram litotipos metamórficos do Ortogranulito Xicrim-Cateté a norte das rochas máficas do Diopsidio Norito Pium. Os autores sugeriram que tais rochas têm assinatura TTG e apresentam uma série de texturas e estruturas relacionadas a fusão parcial assistida por fluidos.

Previamente, Pidgeon et al. (2000) obtiveram idades de núcleo e borda de cristais de zircão extraídos de um “enderbito” amostrado perto do Rio Paraúapebas. Foram obtidas idades de 3.002 ±14 Ma para o núcleo e 2.859 ±9 Ma para a borda dos cristais de zircão. Tais idades foram interpretadas como idade de cristalização e de metamorfismo em fácies granulito, respectivamente (Pidgeon et al., 2000). A amostra datada por esses autores foi coletada na porção norte da área de estudo, logo a sul das rochas mapeadas como Granito Bom Jesus (BJ na Figura 2) por Feio et al. (2013). Vasquez & Rosa-Costa (2008) consideraram que o gnaisse enderbítico seria parte do Ortogranulito Xicrim-Cateté, sugerindo

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que a rocha poderia ser um xenólito assimilado pelo Diopsídio Norito Pium, recentemente interpretado como uma intrusão máfica neoarqueana (2,74 Ga; Pb–Pb em zircão; Santos et al., 2013).

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5. ESTRUTURAÇÃO DA TESE

Essa tese reunirá dois artigos cinentíficos. O primeiro detalha as ocorrências de rochas de alto grau metamórfico em uma faixa de direção norte–sul na região sul do Domínio Carajás, entre o limite sul das unidades supracrustais do Supergrupo Itacaiúnas e o limite norte do Domínio Rio Maria. O trabalho envolveu a caracterização de campo e petrográfica destas rochas junto à obtenção de dados de química mineral, para fins de cálculos geotermobarométricos, e dados geocronológicos U–Pb, visando a determinação de idades absolutas dos eventos magmáticos e metamórficos impressos nessas rochas no Mesoaqueano.

O segundo artigo apresenta a caracterização litogeoquímica das protólitos dos gnaisses tonalíticos a granodioríticos de alto grau metamórfico do Ortogranulito Xicrim-Cateté e do Complexo Xingu e dos enclaves máficos encontrados nestes gnaisses. Neste segundo trabalho, o foco é a compreensão das características do magmatismo mesoarqueano e suas implicações para a configuração do Domínio Carajás e da província como um todo, neste periodo. Este artigo deverá ser complementado com os dados de Lu-Hf que serão obtidos no Laboratório de Geocronologia da UFOP.

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Anexo 01

Artigo:

Unraveling the Mesoarchean metamorphic evolution of the Carajás Province, Amazon Craton: constrains from petrological evidences, mineral chemistry and U-Pb

geochronology

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Abstract

The high-grade rocks of the Carajás Domain (ca. 3.06–2.93 Ga) represent a singular evidence of the ultra-high temperature granulite metamorphism in the Mesoarchean (ca. 2.89– 2.85 Ga). These high-grade rocks are represented by the Xicrim-Cateté Orthogranulite (2.99– 2.94Ga) and the Xingu Complex (2.97–2.93 Ga). The Xicrim-Cateté Orthogranulite is composed of metatexitic orthopyroxene-diopside gneisses of tonalitic to granodioritic composition, metatexitic diopside-pargasite-plagioclase granulites, metatexitic mafic granulites and metanorites. The zircon crystals of ortopyroxene-diopside gneisses show a complex geochronological evolution related to (i) the assimilation of 3,066 ±6.6Ma (MSWD = 0.072) xenocrystic zircon; (ii) envolved in oscillatory zoning overgrowths with 2,987 ±18Ma (MSWD = 7.0), 2,979 ±31Ma (MSWD = 4.4), 2,955 ±15Ma (MSWD = 0.32), 2,954 ±71Ma (MSWD = 22), 2,953 ±18Ma (MSWD = 4.4) and 2,935 ±8Ma (MSWD = 0.27) ages; (iii) which are recrystallized at 2,853 ±19Ma (MSWD = 0.64). The Xingu Complex comprises metatexitic pargasite-biotite and biotite gneisses of tonalitic to granodioritic composition and amphibolites. The zircon crystals of the Xingu Complex orthogneisses showed the characteristic oscillatory zoning with 2,936 ±6Ma (MSWD = 2.5) and 2,928 ±15Ga (MSWD = 14) ages, and thinner recrystallized rims. High-temperature conditions (907–1128 ºC at 8.1– 13.7 kbar) were registered in the mafic rocks of the Xicrim-Cateté Orthogranulite. The metamorphic zircon in the mafic granulite yielded a concordia age of 2,890 ± 7Ma (MSWD = 0.60). The Xingu Complex rocks have reached the upper amphibolite facies conditions at 785 ºC and 8.8 kbar. The data indicate that the dehydration melting reactions (i.e. Amp + Qtz = Opx + Cpx + Melt) related to the ultra-high temperature metamorphism coupled with the water-influx melting (Pl + Qtz + Kfs = Melt) allowing the widespread anatexis of the lower and middle crust. The medium- to high-grade metamorphism, accompanied by migmatization (ca. 2.89 –2.85 Ga) and granite emplacement (ca. 2.87–2.83 Ga), was related to the collision between the Carajás and Rio Maria Domain in the Carajás Province.

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1. Introduction

The Archean high-grade terrains are the oldest examples of exposed lower crustal sections related to former Earth’s crust (Perchuk and Gerya, 2011). They comprise amphibolite to granulite-facies rocks, ultra-high temperature and high-pressure granulites, eclogites and migmatites (Brown, 2006; Morfin et al., 2013; O’Brien and Rötzler, 2003; Perchuk and Gerya, 2011; Sajeev et al., 2013). Models for their formation, evolution and exhumation influence directly the debate on the tectonic style of the early Earth (Brown, 2006; Perchuk and Gerya, 2011). The Archean eclogite and high-pressure granulite represent faborable evidence for the subduction-collisional models (O’Brien and Rötzler, 2003; Sajeev et al., 2013). However, these rocks are not widespread in the Archean high-grade terrains (Brown, 2006; Perchuk and Gerya, 2011). In addiction, the lack of sediments related to nearby Precambrian orogenic systems and the harpolith (intrusive-like) geometry of some granulite facies terrains were used as evidence for diapiric or gravitational redistribution numerical models (Perchuk and Gerya, 2011). Petrological-thermomechanical numerical models indicate that the subduction process is intrinsincally related to the upper mantle temperature due its influence in the lithosphere stability (Sizova et al., 2010). These models suggest that the transition to modern tectonic regime would have occurred at mantle temperatures of about 160-175 K from the present day temperatures, which roughly correspond with the temperature at ca. 3.0 Ga (Abbott et al., 1994; Labrosse and Jaupart, 2007; Sizova et al., 2010). In addition, the occurrence of paired metamorphic belts with ultra-high temperature (UHT) granulites, eclogites and ultra-high-pressure (HP) granulites in the Mesoarchean–Neaorchean (ca. 3.2-2.5 Ga) time also reinforces this assumption (Brown, 2008, 2006; Sizova et al., 2010).

Mesoarchean (3.00–2.97 Ga) granulite- and amphibolite-facies rocks and migmatites were reported in the Carajás Domain, the northern portion of Carajás Province (Amazon Craton; Araújo and Maia, 1991; Avelar et al., 1999; Pidgeon et al., 2000; Santos, 2003; Vasquez and Rosa-Costa, 2008). These rocks are inserted in the context of a kilometre-scale Mesoarchean (ca. 2.8 Ga) E–W Itacaiúnas shear zone (Holdsworth and Pinheiro, 2000). The high-grade metamorphism and migmatization were locally dated in ca. 2.86 Ga (Machado et al., 1991; Pidgeon et al., 2000). To build an integrated model for the geodynamic evolution for the Mesoarchean in the Carajás Domain, the following pieces of this puzzle must be founded: (i) the distribution of the occurrences of the metamorphic basement; (ii) the ages of the protoliths and the characteristics of their sources; (iii) the metamorphic history of these

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