MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS
Felipe Brito dos Santos
QUIMICA MINERAL, GEOCRONOLOGIA U-Pb E ISÓTOPOS Lu-Hf DE MEGACRISTAIS DE ZIRCÃO NA ZONA INTERNA DA FAIXA BRASÍLIA COMO
INDICADORES PETROGENETICOS E DE PROVINIÊNCIA.
Orientadora
Profª. Dra. Rúbia Ribeiro Viana
Co-orientadora
Profª. Dra. Gislaine Amorés Battilani
CUIABÁ 2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO REITORIA
Reitora
Profª. Drª. Maria Lucia Cavalli Neder Vice-Reitor
Prof. Dr. Francisco José Dutra Souto
PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO Pró-Reitora
Profª. Drª. Leny Caselli Anzai FACULDADDE DE GEOCIÊNCIAS
Diretor
Prof. Dr. Paulo César Corrêa da Costa
Coordenador do Programa de pós-graduação em geociências Prof. Dr. Ronaldo Pierosan
Vice-Coordenador
Prof. Dr. Jayme Alfredo Dexheimer Leite
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N° 76
QUIMICA MINERAL GEOCRONOLOGIA U-Pb E ISÓTOPOS Lu-Hf DE MEGACRISTAIS DE ZIRCÃO NA ZONA INTERNA DA FAIXA BRASILIA COMO
INDICADORES PETROGENETICOS E DE PROVINIÊNCIA.
Felipe Brito dos Santos
Orientadora
Profª. Dra Rúbia Ribeiro Viana Co-orientadora
Profª. Dra Gislaine Amorés Battilani
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Geociências da Faculdade de Geociências da Universidade Federal de Mato Grosso como requisito parcial para a obtenção do Título de Mestre em Geociências.
CUIABÁ 2016
QUIMICA MINERAL GEOCRONOLOGIA U-Pb E ISÓTOPOS DE Lu-Hf DE MEGACRISTAIS DE ZIRCÃO NA ZONA INTERNA DA FAIXA BRASILIA COMO
INDICADORES PETROGENETICOS E DE PROVINIÊNCIA.
.
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________
Profª. Dra. Rúbia Ribeiro Viana Orientadora (UFMT)
_______________________________________
Profa. Dra. Ana Claudia Dantas da Costa(UFMT)
_______________________________________
Praf. Dr. Alexandre de Oliveira Chaves (UFMG)
Dedicatória Dulce de Brito dos Santos (in memorian).
Agradecimentos
Agradeço primeiramente a Deus, a ele toda honra e toda glória, pois ele tem me sustentado e me derramado graças em minha vida. A minha mãe que me apoiou e incentivou para que eu pudesse seguir em frente. Agradeço a minha orientadora por todo apoio e conhecimento concedidos a mim. Pela oportunidade que me deu de trabalhar em seus projetos de pesquisa desde a graduação e pela amizade que construímos a cada dia. Aos colegas do curso pela troca de experiências e conhecimentos, companheirismo e amizade.
As agências de fomento CAPES, CNPq e FAPEMAT (Proc. Nº 448287/2009) pelo suporte financeiro no desenvolvimento da pesquisa e a concessão de bolsa de mestrado.
A todos que contribuíram de forma direta ou indireta com o desenvolvimento desta pesquisa, deixo meu muito obrigado.
Sumário
Agradecimentos ... i
Lista de Figuras ... iv
Resumo ... vi
Abstract ... vii
CAPÍTULO 1 ... 1
INTRODUÇÃO ... 1
1.1 Problemática e Relevância ... 1
1.2 Apresentação do tema e objetivo ... 2
1.3 Materiais e Métodos ... 2
1.3.1 Etapa Preliminar ... 2
1.3.2. Etapa de Aquisição de Dados ... 2
1.3.3. Etapa de Tratamento de dados e confecção da dissertação ... 4
1.4 Propriedades físicas e mineralógicas dos zircões estudados ... 4
CAPÍTULO 2 ... 7
CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ... 7
CAPÍTULO 3 ... 10
REVISÃO DE LITERATURA: ZIRCÃO COMO INDICADOR PETROGENÉTICO ... 10
3.1 Identificação da fonte a partir da morfologia ... 10
3.2 Elementos Traços e Terras Raras na indicação petrogenética ... 11
CAPÍTULO 4 ... 14
ARTIGO SUBMETIDO À REVISTA GEOLOGIA USP ... 14
RESUMO... 14
ABSTRACT ... 14
DESCRIÇÃO DAS AMOSTRAS E MÉTODOS UTILIZADOS... 15
CONTEXTO GEOLÓGICO ... 18
Erro! Indicador não definido. RESULTADOS ... 19
Caracterização Química Mineral ... 19
Comportamento Isotópico ... 25
DISCUSSÃO ... 28
CONCLUSÕES... 30
Referências Bibliográficas ... 31
CAPITULO 5 ... 34
CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 34
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 35
ANEXO I ... 38
ANEXO II ... 40
Analises da química mineral de todas as amostras estudadas ... 40
ANEXO III ... 49
Análises Geocronológicas ... 49
Lista de Figuras
CAPITULO 1 - INTRODUÇÃO
Figura 1.1: Amostras dos zircões da região de Jau de Tocantins. (A) os diversos tamanhos dos cristais; (B) zircões típicos do lote incolor; (C) zircões típicos do lote vermelho; (D) zircões típicos do lote marrom...5 Figura 1.2: Difratogramas típicos de amostras zircão estudadas: Zr-C (zircões claros); Zr-M (zircões vermelhos) e Zr-V (zircões marrons). Notar os picos mais alargados e maior background dos zircões vermelhos ...6 CAPITULO 2 - CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
Figura 2.1: Mapa simplificado da Faixa Brasília (Dardene 2000), com a compartimentação proposta por Fuck et al. 1994, Fuck et al. 2005. O retângulo em vermelho ilustra o contexto da área estudada...8 CAPITULO 3- REVISÃO DE LITERATURA: ZIRCÃO COMO INDICADOR
PETROGENÉTICO
Figura 3.1: Diagramas de classificação de zircão, segundo Pupin (1989),baseados na tipologia ...11 Figura 3.2: Discriminação de campos de zircões para vários tipos de rocha, considerando Lu, Ta, U, Hf, Ce/Ce* (anomalias de Ce) e Nb, segundo Belosouva e colaboradores 2002...13 CAPITULO 4- ARTIGO SUBMETIDO À REVISTA GEOLOGIA USP
Figura 1: Difratogramas típicos de zircão de cada lote, Zr-C lote incolores, Zr-M lote dos marrons e Zr-V lote dos vermelhos...17 Figura 2: Mapa Geológico Local da regiao de Jaú de Tocantins com os pontos de coletas dos zircões ...18 Figura 3: Diagramas de correlação de elementos traços para os zircões de Jaú de Tocantins. (A) correlação entre Hf e Y, mostrando as amostras com razões baixas. (B) correlação entre Y e ETR, que mostras as amostras com razões superiores a 1 em sua maioria. (C) correlação positiva entre Nb e Ta. (D) correlação da razão Nb/Ta com o Y, evidenciando substituição acoplada destes elementos...20
Figura 4: Diagramas de correlação de elementos traços para os zircões de Jaú de Tocantins. (A) correlações entre Th e U, mostrando que grande parte das amostras possuem razões superiores a 1;
(B) correlação positiva entre Y e U; (C) correlação positiva entre Y e Th; (D) correlação negativa da razão Yb/Sm (normalizados) e Y...23 Figura 5: Diagrama normalizado para o condrito segundo McDonough e Sun (1995), (A) lote dos zircões incolores, (B) lote dos zircões vermelhos, (C) lote dos zircões marrom...24 Figura6: Imagens de CL com seus respectivos zircões. (A) amostra Zr-C-A; (B) amostra Zr-C-B;
(C) amostra Zr-C-C; (D) amostra Zr-M; (E) amostra Zr-V-A; (F) amostra Zr-V-B; (G) amostra Zr- V-C...26 Figura 7: Diagrama concórdia U-Pb para a amostra Zr-M-A, com nove spots, mostrando idade superior de 1334+/- 150 Ma. e inferior de 424+/- 41 Ma., com MSWD = 7.1...27
Figura 8: Diagrama concórdia para as amostras incolores. (A) amostra Zr-C-A, com vinte e três spots, idade de 548+/- 5.1 Ma. e MSWD = 1.14; (B) amostra Zr-C-B, com nove spots, idade de 518 +/- 17Ma e MSWD = 0.40; (C) amostra Zr-C-C com onze spots, idade de 573 +/- 13 Ma e MSWD
= 0.79...27 Figura 9: Diagramas concórdia para os megacristais do lote vermelho. (A) amostra Zr-V-A, com quatorze spots, idades de 1510+/- 14 Ma. e 563+/- 27 Ma. e MSWD = 1.8; (B) amostra Zr-V-B, com dezenove spots e idades de1546+/- 15 Ma. e 492+/- 24 Ma. e MSWD = 2.4; (C) amostra Zr-V- C com vinte spots, idades de 1475+/- 23 Ma. e576+/- 51 Ma., MSWD = 8.7...27 Figura 10: Diagrama anomalia de Cério versus anomalia de Európio de Belousova et al 2002, plotados os zircões da região de Jau de Tocantins. Os zircões incolores plotados principalmente no campo correspondente aos granodioritos e tonalitos e os zircões marrons e vermelhos plotados no campo dos sienitos...30
vi Resumo
Na região de Jau de Tocantins, ao sul do Estado de Tocantins, ocorrem grandes cristais de zircão, encontrados, principalmente, na forma de depósitos secundários do tipo aluvionar e coluvionar, cujas dimensões podem ultrapassar quatro centímetros de diâmetro. Estes megacristais são euédricos, variam em tons incolores, marrons e vermelhos e foram divididos em lotes, segundo a coloração. Estudos geoquímicos, especialmente aqueles referentes aos elementos traços e ETR’s e geocronológicos (U/Pb) e de isótopos Lu/Hf, foram empregados na tentativa de obter informações sobre o tipo de magma que gerou tais zircões. As características morfológicas mostraram duas formas dominantes {100} e {101}, que ocorrem predominantemente em rochas ígneas alcalinas. O conteúdo de háfnio, na maioria das amostras, estão abaixo dos 9000 ppm, indicando um ambiente de rift-continental. As razões Zr/Hf permitiram sugerir duas filiações genéticas: i) as amostras marrons e vermelhas possuem razões superiores a 70, sugerindo que esses zircões são oriundos de rochas alcalinas do tipo nefelina-sienitos e, ii) razões inferiores a 60, amostras do lote incolor, que caracterizam zircões formados em crosta continental. As razões Th/U variam de 0,4 até próximo de 13, valores considerados altos, que podem ser explicados pela remobilização do urânio dos sítios originais, mostrando que ocorreram perdas consideráveis nos conteúdos de urânio. A somatória dos conteúdos de Terras Raras (ETR’s) mostra ampla variação (190 a 2909 ppm) indicando fonte de rochas crustais. Os baixos valores da razão Lu/Sm normalizados ao condrito e os valores das anomalias de Ce, sugerem que esse mineral foi formado por processos de hidrotermalismo a partir do magma primitivo em estado de oxidação relativamente alto. Imagens de catodoluminescência mostraram zoneamento oscilatório para alguns cristais, evidenciando produtos de cristalização magmática primária, preservada das alterações que sofreram após a cristalização. Dados U-Pb (por LA-ICP-MS) mostraram diferentes idades para os cristais dos lotes marrons e vermelhos, uma mais antigas, de 1510 ± 11 Ma, interpretadas como idades de cristalização magmática. Sucessivas idades de 991±13Ma, 721±21Ma, 631±26Ma, 579±14Ma e 485±9Ma indicam um retrabalhamento no Neoproterozóico e, provavelmente, podem ser equivalentes aos três principais episódios da orogenia brasiliana (Brasiliano I, 900-700Ma; Brasiliano II, 760-600Ma e Brasiliano III 590-490 Ma). Os zircões incolores mostraram apenas idades Brasilianas, em torno de 518 ± 17 e 573 ± 12 Ma e podem ser interpretadas como idades de recristalização durante a orogenia Brasiliana, com obliteração das feições ígneas, ou ainda, podem ser produtos de cristalização puramente hidrotermal, possivelmente associado ao hidrotermalismo que gerou também os pegmatitos alcalinos e graníticos tardios, encontrados na região. Os zircões marrons e vermelhos foram relacionados com as rochas do Complexo Alcalino de Peixe, caracterizados inclusive pelo tamanho demasiadamente grande dos cristais, enquanto os cristais incolores foram associados a pegmatitos alcalinos e/ou graníticos que cortam as sequências alcalinas. Os dados Lu-Hf permitiram caracterizar um magmatismo crustal para as idades mais juvenis com εHf(t) altamente negativo, enquanto que as idades mais velhas, com εHf(t) variando de +8 a -2 sugerem a presença de um magma alcalino félsico associado a um magma juvenil com assimilação crustal. As razões Lu/Hf apresentaram erros muito baixos em grande parte das análises, que não afeta de forma significativa as idades modelo TDM, as quais ficaram entre 1,9 a 1,72 Ga. Essa faixa de idade coincide com o desenvolvimento da Tafrogênese Estateriana, com desenvolvimento de bacias rifte, paleo e mesoproterozóica e magmatismo anorogênico, evidenciados na área.
Palavras-chaves: Megacristais, elementos traços, ETR, hidrotermalismo, recristalização, razões Th/U
vii
Abstract
In The region Jau of Tocantins, south of the Tocantins State (Brazil), large zircon crystals are founded, mainly in secondary deposit as alluvial and colluvial type. The crystal may exceed four centimeters of diameter. These megacrystals are euhedral, vary of colorless to brown and red tone, whose color permitted to divide into three batches. Geochemical studies, especially those related to trace elements and REE's and also geochronological (U / Pb and Lu / Hf) were employed in an attempt to obtain information on the type of magma that generated these zircons. The morphological characteristics showed two dominant forms {100} {101}, which predominate in alkaline igneous rocks. The hafnium content in most of the samples are below 9000 ppm, indicating rift-continental environment. The Zr / Hf ratios allow suggest two genetic affiliations for the samples studied: i) ratios of greater than 70, suggesting zircons derived from alkaline rocks as nepheline syenites type and ii) ratio below 60, characterized as zircons formed in continental crust.
The Th / U ratios vary from 0.4 to around 13, considered high values, which can be explained by remobilization of uranium of the original sites, showing substantial losses in the uranium content.
The sum of the rare earth contents (REE's) shows a wide variation (190-2909 ppm) indicating source of crustal rocks. The low values of the ratio Lu / Sm normalized by chondrite McDonough &
Sun (1995), and the Ce anomalies shows that these zircons were subjected to hydrothermal processes. Cathodoluminescence images showed oscillatory zoning in some crystals, indicating primary magmatic crystallisation product, preserved after changes suffered posteriorly to crystallization. U-Pb data (LA-ICP-MS) showed different ages for the crystal batches of brown and red. The oldest ages ranging from 1662 ± 40 Ma. to 1334 ± 150 Ma. were interpreted as magmatic crystallisation ages. The ages of 991 ± 13Ma, 721 ± 21Ma, 631 ± 26Ma, 579 ± 14Ma e 485 ± 9Ma.
indicate reworking in the Neoproterozoic and can be equivalent to three major episodes of Brasilian orogeny (Brasiliano I, 900 -700Ma.; Brasiliano II, 760-600Ma. and Brasiliano III, 590-490 Ma).
Colorless zircons showed only Brasiliana ages, around 518 ± 17 and 573 ± 12 Ma which can be interpreted as recrystallization ages during Brasilian orogeny with obliteration of igneous features, or can be purely hydrothermal crystallization products. This last proposal, of hydrothermal crystallization, can be associated with the hydrothermalism in which generating alkaline pegmatites and also late granitic pegmatites, founded in the region. The brown and red zircons can be related with rocks of the Peixe Alkaline Complex, characterized, also by large size of the crystals, whereas colorless crystals, seem be associated to alkaline and granitic pegmatites, that cut the alkaline sequences. Lu-Hf data allowed characterize a crustal source for the most juvenile ages with εHf (t) highly negative, while older ages with εHf (t) ranging from -2 to +8, suggest the presence of an alkali magma felsic associated with a juvenile magma with crustal assimilation. The Lu / Hf ratios showed low errors in most analyzes and does not affect significantly the model ages (TDM), which were between 1.9 to 1.72 Ga. This age range coincides with the Statherian Tafrogenesis, in which developed paleo/mesoproterozoic rift- basin and also anorogenic magmatism, evidenced in the area.
Keywords: Megacrystals, trace elements, REE, hydrothermal, recrystallization, Th/U ratios.
1 CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO 1.1 Problemática e Relevância
Cristais de zircão são comumente encontrados como mineral acessório em vários ambientes geológicos, principalmente aqueles saturados em sílica e com tamanho menor que 200mµ.
Porém, na literatura, são relatados raros e bem desenvolvidos cristais, em pegmatitos graníticos e, particularmente, em nefelina sienitos, carbonatitos, kimberlitos e basaltos alcalinos (Cervos et al. 1966 apud Belousova et al. 2002), cujos aspectos genéticos são poucos conhecidos e ainda controversos. É fato consensual entre pesquisadores (Pupin& Turco 1972, Belousova et al.
2002, Rubatto & Hermann 2003, etc.), que este mineral apresenta grande capacidade de conservar informações isotópicas, mesmo quando submetidos a intemperismo, metamorfismo e em algumas situações de anatexia, sendo essa a razão de ser bastante utilizado como marcador petrológico, geocronológico em estudos de proveniência.
No Estado de Tocantins ocorre a presença de uma variedade de minerais economicamente importantes, especialmente minerais-minérios de elementos terras raras. Dentre estes minerais destacam a alanita, monazita e zircão, tendo as regiões de Pameiropolis, São Valério e Jau de Tocantins como as principais produtoras. Na região de Jaú de Tocantins existe a ocorrência de grandes cristais de zircão que podem ultrapassar, algumas vezes, 4 cm sua maior dimensão e estão concentrados em grande quantidade em extensos colúvios e aluviões. Devido a essa grande concentração, este mineral está sendo explorado em escala industrial. Os cristais apresentam variadas cores e morfologias e até então, não se sabe ao certo a origem dos mesmos.
Esta região faz parte da Província Estrutural Tocantins e é marcada por rochas meso a neoproterozoiscas de composições variadas. Nesse sentido, tentou-se, a partir da química mineral e dados isotópicos, trazer informações da origem do mineral e sua contextualização dentro da província como justificativa para o desenvolvimento desta dissertação.
2 1.2 Apresentação do tema e objetivo
A presente dissertação consiste no estudo de grandes cristais de zircão que ocorrem, principalmente, em depósitos secundários na zona interna da Faixa Brasília nas imediações do município de Jaú de Tocantins, porção sul do estado de Tocantins. A área está associada, especialmente às rochas da Sequência Metavulcanossedimentar de Palmeirópolis, Grupo Serra da Mesa e Complexo Alcalino do Peixe.
Os resultados desta dissertação são apresentados na forma de artigo científico, e é estruturada conforme as normas do Programa de Pós-Graduação em Geociências da Universidade Federal de Mato Grosso.
Este projeto teve como objetivo a caracterização mineralógica, química mineral, geocronológica e de isótopos Lu-Hf dos grandes cristais de zircão encontrados na região sul do Estado de Tocantins, com vistas na caracterização genéticas destes cristais e sua inserção no contexto geológico da Província Tocantins.
1.3 Materiais e Métodos
O desenvolvimento da pesquisa foi compartimentado em três partes principais, culminando na confecção do artigo final, compreendido, inicialmente, pela etapa preliminar, em seguida a etapa de aquisição de dados e enfim etapa de tratamento de dados e confecção da dissertação.
1.3.1 Etapa Preliminar
Como primeira etapa do trabalho foi feito um levantamento bibliográfico que consistiu de consulta a livros, revistas e anais, além de monografias, dissertações e teses, sobre a geologia da região com a finalidade de melhor compreender os aspectos físicos e geológicos da área de pesquisa.
1.3.2. Etapa de Aquisição de Dados
Esta etapa consistiu no trabalho de campo e laboratoriais. Foram realizadas duas etapas de campo com uma duração de doze dias cada, com o objetivo de coleta de amostras e descrições de afloramentos. Em laboratório foram separadas sessenta amostras para análises química mineral, nove para difração de raio-X e sete para analises geocronológicas de U/Pb e isótopos Lu/Hf.
As amostras para as análises químicas foram separadas em três lotes conforme variação de tons (14 incolores, 27 marrons e 19 vermelhos). As amostras do lote 1 são especificadas pelas iniciais
3 Zr-C e correspondem às variedades incolores. As amostras do lote 2 são representadas pelas iniciais Zr-M, restrito ao tom marrom, enquanto as do lote 3 têm Zr-V como iniciais e são correspondentes às tonalidades avermelhadas. Todas essas amostras foram pulverizadas no Laboratório Multiusuários de Técnicas Analíticas (LAMUTA) do DRM-UFMT, que também realizou as análises de difração de raio-X utilizando-se através de um difratômetro D8ADVANCE-BRUKER.
Para estas análises, foi utilizado o método do pó, com parte das amostras citadas anteriormente, cujas condições analíticas foram: goniômetro Theta-Theta, radiação Cu-Kcalibração 40 Volts e 40 miliamperes, difratogramas coletados entre 5°- 80°, tempo de incidencia de 0,4seg/step.As análises químicas foram realizadas na ALS GLOBAL, onde se realizou análises para quantificar os elementos maiores através do método de Fluorescência de Raios X e ICPM-AES para dosagem de elementos menores. Neste mesmo laboratório, as amostras tiverem o conteúdo de elementos traços e terras raras pelo método ICP-MS. Todas essas análises foram realizadas utilizando-se de procedimentos conforme rotinas de análises daquele laboratório.
Para os dados U-Pb e isótopos Lu-Hf foram selecionamos sete megacristais (3 incolores, 1 marrom, 3 vermelhos), analisados utilizando-se o método LA-ICP-MS (Espectrometria de Massa com Ablação Laser e Plasma Indutivamente Acoplado), modelo New Finningan Neptune MC-ICP- MS acoplado a um sistema de ablação a laser do laboratório MultiLab da UERJ. Trata-se de um multicoletor de alta resolução de medidas de razões isotópicas, com uma configuração que permite detectar simultaneamente uma ampla gama de nuclídeos de elementos, usando nove coletores de Faraday e seis contadores de íons, que podem ser combinados em única configuração. Os detectores captam, em copos de Faraday, as partículas após a separação do tubo analisador, por janelas que passam partículas com diferentes massas, obtendo a abundância de cada uma. Os espectrômetros multi-coletores apresentam mais de um tipo de coletor, melhorando a resolução das análises. Os registradores armazenam e processam correntes obtidas por um voltímetro digital.
As correções dos dados foram feitas off-line, em uma planilha excel, utilizando-se o procedimento branket, onde são analisadas as sequências: branco, padrão GJ1, as nove análises, o padrão 91500, o padrão GJ1 e o branco novamente. A planilha faz a correção média do branco final pelo inicial. Os valores GJ1 foram comparados com os valores verdadeiros já estabelecidos, onde foi calculando um fator de conversão para ser aplicado em todas as amostras. Os diagramas de concórdia foram analisados pelo programa Isoplot, segundo Ludwig (2008).
Inicialmente, foi escolhida a configuração dos detectores Faraday, definidas as condições do laser e a rotina de coleta de resultados com as correções de interferentes isobáricos. Na fase de coleta de dados isotópicos, o “mount” da amostra pronto para análise é foi inserido no compartimento reservado dentro do aparelho, juntamente com as amostras padrão. No método U-Pb
4 são utilizados o GJ-1 e o 91500, já na sequencia para o método Lu-Hf são utilizados além do GJ-1 e 91500 o padrão Mud Tank.
Para a análise pelo método U-Pb foi realizada a aquisição de dados, onde cada mineral foi pulverizado a partir de um feixe de 20 a 30 μm de tamanho, frequência de 8 Hz e energia variando de 35 a 40%. O fluxo de Hélio utilizado para o carreamento das amostras no laser ablation foi de 0.750 ml, enquanto o fluxo de Argônio utilizado no ICP-MS foi de 0.800 m/l.
A aquisição dos dados foi realizada seguindo uma sequência definida iniciou com a escolha do grão a ser analisado e o local onde será feito a “cratera”, com base nas imagens de catodo- luminescência e imagem fornecida pela câmera do equipamento. Após posicionou-se a mira do laser e, manualmente, foi acionado o feixe, dando início ao processo de ablação. Alguns segundos foram necessários para a estabilidade do sinal e, em seguida iniciou-se a a aquisição dos dados em 40 ciclos.
O processo de aquisição começou com a análise do branco, seguida da medida do zircão padrão (GJ-1) e, posteriormente, dos nove grãos das amostras, de idades desconhecidas. Com o término amostras foi feita a aquisição dos dados de outro padrão (91500), finalizando a planilha com a leitura de um segundo Gj-1 e um branco.
Para as análises através do método Lu-Hf foram utilizados os mesmos grãos usados pelo método U-Pb. As análises pontuais foram realizadas sobre as “crateras” obtidas a partir do método U-Pb, com spot de 45µm de tamanho. O fluxo de Hélio utilizado no laser ablation foi de 0,8000 m/l e o de gás Argônio no ICP-MS de 0,989 m/l.
A sequência de aquisição de dados para este método consistiu na contagem de 50 ciclos, iniciada por uma análise do branco, seguido pelas análises dos padrões GJ-1 e Mud Tank, respectivamente. Após estas leituras foram analisados as mesmas amostras idade desconhecida, finalizando com a análise dos padrões 91500, GJ-1 e do branco, respectivamente.
1.3.3. Etapa de Tratamento de dados e confecção da dissertação
Esta etapa consistiu na integração, tratamento dos dados através do GCDkit, isoplot (Ludwig 2008), Minpet, Excel e etc. interpretando todos os dados obtidos nas etapas anteriores, visando à para elaboração da qualificação, da dissertação e da confecção do artigo científico submetido à Revista de Geologia da USP, além da apresentação e defesa pública para a banca examinadora.
1.4 Propriedades físicas e mineralógicas dos zircões estudados
Os de zircão da região de Jau de Tocantins ultrapassam quatro cm a maior dimensão (Fig.1.2A), apresentam formas bipiramidais, e cores que variam em tons de marrom, vermelho,
5 além de incolor. A maioria dos cristais mostra pouca transparência o que limita o seu uso como material gemológico (Fig.1.2 A,B,C,D). Morfologicamente apresentam formas {100} e {101}, segundo a classificação tipológica. O densidade relativa dos cristais varia de 4,4 a 5,0, um pouco acima da densidade ideal que, essa variação, pode estar associada ao grau de alteração ou ao tipo de micro inclusão presente.
Figura 1.1: Amostras dos zircões da região de Jau de Tocantins. (A) os diversos tamanhos dos cristais; (B) zircões típicos do lote incolor; (C) zircões típicos do lote vermelho; (D) zircões típicos do lote marrom.
Os difratogramas obtidos de uma amostra de cada lote mostram reflectâncias típicas de uma única fase de zircão, exceto para as amostras do lote marrom, que além do zircão mostra uma fase menor, identificada como biotita, que possivelmente encontra-se inclusa no cristal. As amostras do lote vermelho mostram maior background que as aquelas dos demais lotes, indicando que nessas amostras, ocorrem maior fase amorfa (Fig.1.3), ou seja, que apresentam maior grau de metamitização, evidenciados também pelos picos mais alargados, oposto as amostras incolores, certamente com maior grau de cristalinidade.
6
Figura 1.2: Difratogramas típicos de amostras zircão estudadas: Zr-C (zircões claros); Zr-M (zircões vermelhos) e Zr-V (zircões marrons). Notar os picos mais alargados e maior background dos zircões vermelhos.
7 CAPÍTULO 2
CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
A Província Estrutural Tocantins é um extenso orógeno Neoproterozóico formado durante a Orogenia Brasiliana, que compreende as Faixas Paraguai, Araguaia e Brasília (Almeida 1967). Ao sul do Estado de Tocantins, nas redondezas de Jaú de Tocantins e Palmeirópolis, está inserida a área de estudo, que geologicamente faz parte do contexto da Faixa Brasília.
A Faixa Brasília é caracterizada por associações de rochas metassedimentares de margem passiva e metavulcano-sedimentares, deformadas em regime progressivo durante a colagem Brasiliana, com desenvolvimento de sistemas de dobras de empurrão e imbricamentos com vergência para o Cráton São Francisco (Freitas-Silva 1996, Fonseca et al. 1995).Esta faixa é compartimentada tanto no sentido norte-sul quanto leste-oeste. A compartimentação leste-oeste é representada pelo Arco Magmático de Goiás, Maciço de Goiás, Núcleo metamórfico e Cinturão de dobras e Empurrões. (Fuck et al. 1994 e 2005). Posteriormente, a faixa foi compartimentada nos seguintes domínios: (i) Arco Magmático de Goiás; (ii) Maciço de Goiás; (iii) Núcleo Metamórfico;
(iv) Cinturão de dobras e empurrões (Fuck 1994 e Fuck et al. 2005); (Fig.2.1).
O metamorfismo da Faixa Brasília é crescente de leste para oeste e transporte tectônico de oeste para leste, com isso, constitui o mais completo cinturão orogenético do Brasil, tanto em função da sua compartimentação tectônica quanto das variedades litológicas, típicas de terrenos orogenéticos.
Na área estudada, o embasamento é representado pelos metassedimentos da formação Ticunzal (Barbosa et al. 1969) e por quatro fácies da Suíte Auruminia. A Formação Ticunzal é constituída na porção basal por paragnaisses que passam gradualmente a xistos grafitosos e no topo a biotita xisto feldspático intercalado por grafita xisto, ocorrem como franjas na base das Serras formadas pelo Grupo Serra da Mesa. As idades desses metassedimentos não são bem definidas, porém é mais antiga que 2,15G.a, pois estão intrudida pela Suíte Auruminia. Fuck et al (2002) e Botelho et al (2006), mostram dados Sm-Nd com um TDM entre 2,6 e 2,8 Ga, indicando uma predominância na sedimentação com fonte arqueana.
8
Figura 2.1: Mapa simplificado da Faixa Brasília (Dardene 2000), com a compartimentação proposta por Fuck et al. 1994, Fuck et al. 2005. O retângulo em vermelho ilustra o contexto da área estudada.
Além do embasamento, a área é composta pelas unidades do Maciço de Goiás e núcleo metamórfico representados pelo Grupo Serra da Mesa, sequência metavulcano-sedimentar de Palmeirópolis, Complexo Alcalino do Peixe, Suite Rio das Almas e o Arco Magmático, além de ortognaisses e mais raramente migmatitos, constituintes do Complexo Anápolis-Itauçu.
9 O Grupo Serra da Mesa constitui os equivalentes metamórficos dos sedimentos marinhos do Grupo Araí (Braun e Baptista 1978, Dardenne et al. 1981, Marini et al. 1984, apud Dardenne 2000) e do Grupo Natividade (Gorayeb et. al. 1988), depositados em plataforma rasa, sendo constituído por xistos com granada, estaurolita, cianita e intercalações de quartzitos e mármores, aflorando ao norte da Faixa Brasília (Marini et al. 1977, 1984), enquanto o Grupo Araí (Barbosa et al. 1969) consiste de sedimentos psamíticos e psefíticos, com intercalações de pelitos e rochas vulcânicas máficas a félsicas na parte basal (Formação Arraias) e, na parte superior, de sedimentos pelíticos, químicos e espessas camadas de psamitos (Formação Traíras).
O Complexo Alcalino do Peixe (Barbosa et al. 1969) é um corpo plutônico alcalino saturado a insaturado e compreende, principalmente, biotita-nefelina-sienito, bandados, foliados e maciços, submetido a processos metamórficos durante a Orogenia Brasiliana (Kitajima 2002). Neste complexo estão inseridas importantes mineralizações de monazita, allanita, coríndon e zircão (Kitajima 2002). Segundo Kitajima et al. (2001) e Rossi et al. (1992) essas rochas apresentam idades U-Pb de 1,5 Ga até 1,47 Ga, respectivamente.
A Suíte Rio das Almas (Araújo Filho 2007 apud Marques 2009) aflora próxima a cidade de Jaú do Tocantins, e é constituída por biotita-hornblenda granitos, biotita monzonitos, granada- biotita-hornblenda granitos e biotita granodioritos foliados a gnaissificados. Esta suíte é caracterizada como intrusiva no Grupo Serra da Mesa, sendo correlacionada aos granitos da sub Província Tocantins, com idades modelos Sm-Nd (Tdm) de 2,03 Ga. (Marques 2009).
As sequências metavulcano-sedimentares de Palmeirópolis (Figueiredo et al. 1981) de idade 1,25 Ga (Pimentel et al. 2000), Indaianópolis (Danni e Leonardos 1978) de idade 1,29 Ga (Pimentel et al. 2000) e Juscelândia (Fuck et al. 1981), constituem remanescentes de crosta oceânica de Idade Mesoproterozóica. Estas sequências mostram perfeitas correlações estratigráficas entre si, constituídas por: i) uma unidade inferior de metabasalto (anfibolito de grão fina) com estrutura almofadada e intercalações de metachert e formação ferrífera, eventualmente contendo depósito de sulfeto maciço de Zn-Cu-Pb; ii) uma unidade média de rochas metavulcânicas-félsicas, metatufos, corpos subvulcânicos de composição intermediária, feldspato xisto, muscovita-biotita-quartzo xistos e, iii) uma unidade superior de rochas metassedimentares pelíticas e químicas (Araújo 1986, Araújo e Nilson 1987, Brod 1988, Moraes 1997, Pimentel et. al. 2000).
10 CAPÍTULO 3
REVISÃO DE LITERATURA: ZIRCÃO COMO INDICADOR PETROGENÉTICO
Zircão é um mineral pertencente a subclasse dos nesossilicatos de fórmula química ZrSiO4, de estrutura tetragonal e, mais comumente, forma cristais prismáticos duplamente terminados. Sua cor varia de incolor passando para amarelo dourado, vermelho, marrom ou verde. É comumente encontrado na crosta terrestre, como mineral acessório em muitos tipos de rochas ígneas, metamórficas e rochas sedimentares. Cristais de zircão variam normalmente de (20 a 200) µm, sendo formados no início da cristalização, mas podem, algumas vezes, ser bem desenvolvidos e atingir tamanhos consideráveis na fase final de cristalização de alguns tipos de rochas como em pegmatitos graníticos, nefelina-sienitos (Deer et al. 1966), carbonatitos, kimberlitos e basaltos alcalinos. Uma característica deste mineral é sua resistência às transformações causadas por transporte e intemperismo químico e físico, desde altas temperaturas em ambientes hidrotermais, metamórficas (Belousova et al. 2002) e de anatexia (Barros et al. 2005). Apresenta também baixa difusão iônica intracristalina, fato que favorece a preservação de sua composição química e isotópica em eventos geológicos (Cherniak et al. 1997). Devido à resistência de preservação dos cristais ao longo de vários processos geológicos, que são refletidos em seu desenvolvimento, o torna um dos minerais mais utilizados para a extração de informações sobre a pré-história e a gênese do magmatismo, metamorfismo e proveniência de zircões de rochas sedimentares (Belousova et al.
2002). Com a descoberta da datação radiométrica este mineral tornou-se ainda mais importante, sendo usados na geologia como geocronômetros, devido a presença de quantidades de urânio e tório que podem ser dosados utilizando técnicas analíticas modernas (Gaudette et al. 1998, Roelofsen
&Veblen 1999, Carter &Bristow 2000, Strnad &Mihaljevič 2005, Vry& Baker 2006 apud Motta 2008).
A partir das características morfológicas e geoquímicas, este mineral tornou indispensável em estudos de proveniência (Caironi et al. 1996, Belousova et al. 2002), principalmente por causa de suas 21 variedades morfológicas (prismas e pirâmides) que estão relacionadas à composição química de diferentes tipos de magmatismo granítico (Pupin 1980, Sturm 2004).
3.1 Identificação da fonte a partir da morfologia
Zircão apresenta morfologia extremamente variável tanto externa quanto internamente.
Estudos realizados por Pupin (1980), baseados na análise sistemática de tipologia de zircão
11 possibilitou o estabelecimento de um diagrama para a classificação dos zircões (Fig. 3.1), de acordo com o desenvolvimento relativo {100} vs. {110} cristais de formas prismáticas e {211} vs. {101}
cristais de formas piramidais. Em geral, os zircões de rochas ígneas alcalinas e toleíticas tendem a ser dominadas por formas {100} e {101}, enquanto rochas cálcico-alcalina aluminosa possuem várias formas de combinações com uma proeminente presença de {211}, enquanto granitos ricos em água e pegmatitos tendem a {110} e {101} como formas dominantes. Estas características refletem a história geológica dos minerais, especialmente no que se refere ao magmatismo ou cristalização e recristalização metamórfica, tensão imposta por forças externa e pela expansão do volume interno causado pela metamitizaçao e alteração química (Pupin 1980).
Zircões cristalizados a baixas temperaturas por conta de magmas hidratados desenvolvem prisma {110} e inibem o crescimento de prisma {100}, o que é inversamente proporcional em magmas anidros (Koler 1970, Pupin& Turco 1972, Jocelyn & Pidgeon 1974 apud Speer 1982).
Figura 3.1: Diagramas de classificação de zircão, segundo Pupin (1980), baseados na tipologia.
3.2 Elementos Traços e Terras Raras na indicação petrogenética
As características geoquímicas relacionadas à assinatura de isótopos de Zr, Hf e os conteúdos de ETR, U, Th, Nb e Y (Belousova et al. 2002, 2006), também são amplamente utilizados como indicadores petrogenéticos. As proporções Th/U em zircões variam comumente de 0,1 a 1, mas em alguns carbonatitos e nefelina-sienitos e pegmatitos, essa proporção pode variar
12 100-1000. Hoskin & Black (2000) mostraram que os elementos U, Th e Pb variam com o metamorfismo, enquanto Lu e Hf se mantém constantes. Segundo estes autores, sugerem que em zircão metamórfico a razão Th/U é < 0,1, enquanto Belousova et al. (2002) observaram em rochas ígneas que essa razão é maior que 0,1, apresentando anomalias positivas em Ce. Zircões de kimberlito possui os mais baixos valores de U e Th, enquanto os maiores, estão presentes em rochas graníticas e pegmatíticas. Em geral, zircões mantélicos contêm conteúdo de U menor que 60ppm, enquanto que zircões crustais apresentam uma média 300ppm (Duddy & Kelly 1999).
Pupin (2000) observou que concentrações de HfO2 acima de 2% são restritas a pegmatitos e que a razão Zr/Hf diferencia zircão de vários tipos de rochas ígneas. Os valores de Zr/Hf variam de 36-65 para granitos de crosta continental, 60 para granitos intra-placa, < 60 para granitos orogênicos e de anatexia, 73-135 para nefelina-sienitos e 60-68 para granitos mantélicos. É possível ainda com o conteúdo de Y e Hf identificar zircão de diferentes ambientes geotectônicos ou associações magmáticas. Uher et al.(1998) e Wang et al.(2000) consideram que zircões com concentrações elevadas de Hf e baixas razoes Zr/Hf são reflexo de níveis extremo de fracionamento, típico de pegmatitos ou granitos altamente evoluídos enriquecidos em metais raros.Muitas vezes, a razão Zr/Hf do cristal é considerada próxima à razão Zr/Hf do magma (Butler
& Thompson 1965, Owen 1987).
Belousova et al. (2002), sugerem em diagramas binários uma identificação das fontes primárias de zircão detrítico, definida pela razão das concentrações ou teores de Lu, Ta, U, Hf, Ce/Ce* (anomalias de Ce) e Nb (Fig. 3.2). Estes autores discriminaram zircões gerados em kimberlitos, carbonatitos, rochas máficas (diabásio + basalto), rochas sieníticas (sienitos + larvikitos) e Ne-sienitos pegmatitos, com uma probabilidade de acerto superior a 80%. Zircões de granitóides, em geral, são reconhecidos com uma probabilidade superior a 75%. Além disso, esses mesmos autores constataram que o teor médio de REE é tipicamente menor de 50 ppm para zircões de kimberlito, 600-700 ppm para zircões de carbonatitos e lamproitos e 2.000 ppm em zircões de rochas máficas, chegando a níveis percentuais para zircões de granitos e pegmatitos.
Guo et al. 1996 descrevem que zircões associados com crescimento de coríndon podem ser altamente enriquecido em terras raras, com a ΣETR+Y maiores 1,3%. Padrões de ETR normalizado com razões Yb/Sm 3-30 caracterizam zircões de kimberlitos e carbonatitos, mas Yb/Sm é comumente mais de 100 em zircões de pegmatitos. Assim, em cristais de zircão encontra-se toda a sua história de cristalização e da rocha hospedeira.
13
Figura 3.2: Discriminação de campos de zircões para vários tipos de rocha, considerando Y, Ta, U, Ce/Ce*
(anomalias de Ce) e Nb, segundo Belosouva e colaboradores 2002.
14 CAPÍTULO 4
ARTIGO SUBMETIDO À REVISTA GEOLOGIA USP
QUIMICA MINERAL, GEOCRONOLOGIA U-Pb E ISÓTOPOS DE Lu-Hf DE MEGACRISTAIS DE ZIRCÃO NA ZONA INTERNA DA FAIXA BRASILIA COMO
INDICADORES PETROGENETICOS E DE PROVINIÊNCIA.
Felipe Brito Dos Santos¹ Rubia Ribeiro Viana¹ Gislaine Amorés Battilani¹ (1) Programa de Pós-Graduação em Geociências, Instituto de Ciências Exatas e da Terra – (ICET), Universidade Federal de Mato Grosso – (UFMT) – Avenida Fernando Corrêa, s/n, Bairro Coxipó. CEP:
78060-900. Cuiabá-MT, Brasil. E-mail: felipe.brito.gel@gmail.com, rrviana@gmail.com, gislainexand@hotmail.com.
RESUMO
Na região de Jau de Tocantins, ocorrem megacristais de zircão, encontrados, principalmente, na forma de depósito secundários do tipo aluvionar e coluvionar, cujas dimensões podem ultrapassar quatro centímetros de diâmetro. Estes megacristais são euédricos, variam em tons incolores, marrons e vermelhos. Estudos geoquímicos e geocronológicos foram empregados na tentativa de obter informações sobre o tipo de magma que gerou tais zircões. Os conteúdos de háfnio, na maioria das amostras, estão abaixo dos 9000 ppm, indicando ambiente de rift-continental. As razões Th/U variam de 0,4 até próximo de 13, valores considerados altos, que podem ser explicados pela remobilização do urânio dos sítios originais, mostrando que ocorreram perdas consideráveis nos conteúdos de urânio. Os baixos valores da razão Lu/Sm normalizados ao condrito e os valores das anomalias de Ce evidenciam que os zircões foram submetidos a processos de hidrotermalismo.
Dados U-Pb (por LA-ICP-MS) mostraram diferentes idades de 1510±11Ma interpretadas como idades de cristalização desses minerais. Sucessivas idades de 991±13Ma, 721±21Ma, 631±26Ma, 579±14Ma, 485±9Ma são indicativas de retrabalhamento no Neoproterozóico e, provavelmente, podem ser equivalentes aos três principais episódios da orogenia brasiliana (Brasiliano I, 900- 700Ma.; Brasiliano II, 760-600Ma. e Brasiliano III (590-490 Ma.). Os dados Lu-Hf permitiram caracterizar uma magmatismo crustal para as idades mais juvenis com εHf(t) altamente negativo, enquanto que as idades mais velhas, com εHf(t) variando de +8 a -2, sugerem a presença de um magma alcalino félsico associado a um magma juvenil com assimilação crustal. Idades modelo TDM mostraram-se semelhantes para todos cristais, de 1,9 a 1,72 Ga. coincidente com o prosseguimento da Tafrogênese Estateriana, com desenvolvimento de bacias rifte, paleo e mesoproterozóica e magmatismo anorogênico, evidenciadas na área.
Palavras-chaves: Megacristais de Zircão; Tocantins; Razões Th/U; Gênese.
ABSTRACT
In Jau region of Tocantins, large zirconcrystals are founded, mainly in secondary deposit as alluvial and colluvial type. These crystal dimensions can exceed four centimeters. These megacrystals are euhedral, vary of colorless to brown and red tone. Geochemical studies and also geochronological were applied in an attempt to obtain information on the type of magma that generated these zircons.
The hafnium content in most of the samples are below 9000 ppm, indicating rift-continental environment. The Th/U ratios vary from 0.4 to around 13, considered high values, which can be explained by remobilization of uranium of the original sites, showing substantial losses in the uranium content. The low values of the ratio Lu/Sm normalized by chondrite and the Ce anomalies values shows that these zircons were subjected to hydrothermal processes. U-Pb data (LA-ICP-MS) showed different ages for the crystal. Ages varying of 991 ± 13Ma. 721 ± 21Ma. 631 ± 26Ma. 579
± 14Ma. 485 ± 9Ma. indicate reworking in the Neoproterozoic and can be equivalent to three major episodes of Brasiliana Orogeny (Brasiliano I, 900 -700Ma.; Brasiliano II, 760-600Ma. and
15 Brasiliano III, 590-490 Ma.). Lu-Hf data allowed characterize a crustal source for the most juvenile ages with εHf (t) highly negative, while older ages with εHf (t) ranging from -2 to +8, suggest the presence of an alkali magma felsic associated with a juvenile magma with crustal assimilation. The model ages (TDM), 1.9 to 1.72 Ga. are coincident with the Statherian Tafrogenesis, in which developed paleo/mesoproterozoic rift- basin and also anorogenic magmatism, evidenced in the area.
Keywords: Zircon Megacrystals; Th/U ratios; Tocantins; Genesis.
INTRODUÇÃO
Zircão é um nesossilicato de fórmula química ZrSiO4, presente em praticamente todos os tipos de rochas, como mineral acessório. Normalmente, cristais de zircão são muito pequenos, dificilmente ultrapassam 200mµ e estão presentes na forma de inclusão em outros minerais, porém podem ser encontrados cristais bem desenvolvidos, em pegmatitos graníticos e, particularmente, em nefelina-sienitos, carbonatitos, kimberlitos e basaltos alcalinos (Cervos et al. 1966 apud Belousova et al. 2002). É comum ocorrer a substituição do Zr por outros elementos, principalmente Hf, ETR (Elementos Terras Raras), U, Th, Nb e Y, utilizados na caracterização do magmatismo, tipo de ambiente, rocha-hospedeira, etc. (Pupin & Turco 1972, Belosova et.al.2002, Rubatto & Hermann 2003). As variedades morfológicas (prismas e pirâmides) deste mineral revelam também importantes informações, considerando que a morfologia é controlada, principalmente, pela temperatura, que está relacionada com as diferenças químicas dos magmas graníticos, bem como pelo ordenamento dos grupos espaciais durante a cristalização (Pupin 1980). Trabalhos anteriores como os de Pupin & Turco (1972), Pupin (1980) e Belousova et al (2006) mostraram uma nítida correlação entre as características físico-químicas do zircão e as fontes do magmatismo granítico.
Além da importância na incorporação dos elementos traços e ETR, este mineral acessório possui uma boa capacidade de conservar informações isotópicas, mesmo quando submetidos à intemperismo, metamorfismo e algumas situações de anatexia. O zircão pode, ainda, registrar em sua estrutura interna um ou vários processos geológicos, formando estruturas zonadas que podem descrever a história geológica da rocha hospedeira. O conhecimento destas estruturas auxilia no entendimento e interpretação das idades obtidas pelos métodos isotópicos (Hanchar & Miller 1993, Hartmann et al.1997, Takehara et al.1997, 1998 apud Takehara et.al. 1999). Sendo assim, o zircão é o mineral mais comumente utilizado na geocronologia U-Pb, visto que o mesmo aceita facilmente a entrada de U no seu retículo cristalino em substituição ao Zr e, em contrapartida, não aceita a entrada de quantidades consideráveis de Pb comum (204Pb), o que permite interpretar que praticamente todo o Pb presente nele é radiogênico, sendo o resultado do decaimento do U e do Th.
Em adição, o zircão é resistente ao intemperismo, caracterizando, assim, um mineral ideal para a datação U-Pb, devido à sua pouca perda de Pb por intemperismo e dilatação (Geraldes 2010).
Megacristais de zircão são raros, entretanto na região sul do Estado de Tocantins, no município de Jaú de Tocantins, a aproximadamente 375 Km da capital Palmas, ocorrem importantes mineralizações de zircão os cristais podem ultrapassar quatro centímetros de diâmetro e a partir de observação de campo, parecem estar associados com o Complexo Alcalino do Peixe, que também se associa com importantes mineralizações de coríndon. Neste trabalho, são apresentadas informações sobre a composição química-estrutural e geocronológica de megacristais de zircão da região de Jaú de Tocantins, na tentativa de compreender a origem dos mesmos e suas relações com as rochas da região, considerando que a maioria dos cristais é proveniente de depósitos secundários.
DESCRIÇÃO DAS AMOSTRAS E MÉTODOS UTILIZADOS
Sessenta megacristais de zircão da região de Jaú de Tocantins foram investigados em termos da morfologia, composição química. Morfologicamente, os megacristais apresentam formas euédricas, predominantemente {100} e {101}, alguns com dimensões que podem ultrapassar quatro centímetros de comprimento. Os cristais apresentam hábito prismático curto ou alongado, com
16 bipirâmides tetragonais, bem desenvolvidas e cores que variam em tons de vermelho, marrom e incolor. Foram feitas medidas de densidade relativa, cujos valores encontrados variam de 4,4 a 5,0.
Foi possível separar os zircões em três lotes conforme variação de tons (14 incolores, 27 marrons e 19 vermelhos) para as várias análises, buscando manter representatividade de cada lote. As amostras do lote 1 são especificadas pelas iniciais Zr-C e correspondem às variedades incolores. As amostras do lote 2 são representadas pelas iniciais Zr-M, restrito ao tom marrom, enquanto as do lote 3 têm Zr-V como iniciais e são correspondentes às tonalidades avermelhadas.
Para as análises químicas mineral, cada cristal selecionado foi moído em gral de ágata até uma granulometria abaixo de 180 mesh e encaminhados ao laboratorio ALS GLOBAL, para quantificar elementos maiores pelo método de fluorescência de Raios X, menores por ICPM-AES e ICP-MS para elementos traços e terras raras, com procedimentos conforme rotinas de análises daquele laboratório.
Para os estudos de Difração de Raios X (DRX) foram selecionadas nove amostras das sessenta já coletadas, sendo três de cada lote. Estes estudos foram realizados utilizando-se de um difratômetro D8ADVANCE-BRUKER, do Laboratório Multiusuários de Técnicas Analíticas (LAMUTA) do DRM-UFMT. Para estas análises, foi utilizado o método do pó, com parte das amostras citadas anteriormente, cujas condições analíticas foram: goniômetro Theta-Theta,radiação Cu-Kcalibração 40 Volts e 40 miliamperes, difratogramas coletados entre 5°- 80°, tempo de incidencia de 0,4seg/step. Todos os difratogramas obtidos mostraram refletâncias típicas de única fase de zircão, exceto para as amostras do lote marrom, que apresentou associada às fases de zircão uma fase menor, identificada como biotita, que possivelmente encontra-se inclusa no cristal, considerando que as amostras analisadas foram cuidadosamente selecionadas e preparadas. As amostras do lote vermelho mostraram background maior que aquelas dos demais lotes, indicando menor cristalinidade, ou seja, apresentam uma maior fase amorfa, possivelmente devido aos efeitos da metamitização (Fig. 1).
Para os estudos geocronológicos de U-Pb e isótopos Lu-Hf foram selecionados sete megacristais (3 incolores, 1 marrom e 3 vermelhos). O método utilizado foi LA-ICP-MS (Espectrometria de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado), modelo New Finningan Neptune MC-ICP-MS acoplado a um sistema de ablação a laser do laboratório MultiLab da UERJ. No método U-Pb foi realizada a aquisição de dados, onde cada mineral foi pulverizado a partir de um feixe de 20 a 30 μm de tamanho, frequência de 8 Hz e energia variando de 35 a 40%. O fluxo de Hélio utilizado para o carreamento das amostras no laser ablation foi de 0.750 m´l, enquanto o fluxo de Argônio utilizado no ICP-MS foi de 0.800 m/l. As análises Lu-Hf foram realizadas sobre as mesmas crateras das análises U-Pb, com spot de 45µm de tamanho. O fluxo de Hélio utilizado para o carreamento das amostras foi de 0,8000 m/l, enquanto o fluxo do gás Argônio utilizado no ICP- MS foi de 0,989 m/l.
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Figura 1: Difratogramas típicos de amostras zircão estudadas: Zr-C (zircões claros); Zr-M (zircões vermelhos) e Zr-V (zircões marrons). Notar os picos mais alargados e maior background dos zircões vermelhos (Zr-V).
18 CONTEXTO GEOLÓGICO
A Província Estrutural Tocantins é um extenso Orógeno Neoproterozóico formado durante a Orogenia Brasiliana, que compreende as Faixas Paraguai, Araguaia e Brasília (Almeida 1967). A área de estudo localiza-se no sul do Estado de Tocantins, nos arredores das cidades de Jaú de Tocantins e Palmeirópolis, está inserida no contexto desta província da Faixa Brasília. A Faixa Brasília é caracterizada por associações de rochas metassedimentares de margem passiva e metavulcanossedimentares, deformadas em regime progressivo durante a colagem Brasiliana, com desenvolvimento de sistemas de dobras de empurrão e imbricamentos com vergência para o Cráton São Francisco (Freitas-Silva 1996, Fonseca et al. 1995). Esta faixa estende-se por mais de 1000 Km numa direção aproximadamente norte-sul ao longo da margem ocidental do Cratón São Francisco (Dardenne 2000).
A área está representada pelo embasamento, Maciço de Goiás e Núcleo Metamórfico constituído pela sequência metavulcano-sedimentar de Palmeirópolis, Grupo Araí e Serra da Mesa, Complexo Alcalino do Peixe, Suíte Rio das Almas e o Arco Magmático, além de ortognaisses e mais raramente migmatitos, constituintes do Complexo Anápolis-Itauçu. Na Figura 2 estão plotados os pontos amostrados de onde se coletaram as amostras dos megacristais de zircão.
Figura 2: Mapa Geológico da região de Jaú de Tocantins, segundo dados da CPRM Folha Alvorada, mostrando os pontos amostrados.
19 RESULTADOS
Caracterização Química Mineral
Os resultados das análises químicas, expressos na forma de porcentagem em peso para os elementos maiores e menores e em ppm para os elementos traços, estão listados na Tabela 1. O conteúdo de SiO2 varia de 30.4 % a 35.9% e o de ZrO2 de 60,8% a 67,1% e possuem características amplamente distintas de elementos terras raras, mostrando ampla oscilação na somatória dos ETR (190 a 2909 ppm), com uma média de aproximadamente 932 ppm. Conteúdos Yb são superiores a 501ppm e Hf varia entre 4160 e 10000 ppm, sendo os conteúdos máximos são concentrados nos zircões incolores, os quais também detém as máximas e mínimas variação nos conteúdos de Y (141- 2890 ppm). A razão Hf versus Y mostra resultados de 2 a 10 para a maioria das amostras analisadas (Tabela1, anexo 2, Fig. 3A). Quando correlacionamos os conteúdos de Y com os ƩETR notamos razões superiores a um (Fig. 3B).
As razões Zr/Hf para os zircões estudados possibilitaram dividir dois grupos de amostras, considerando os estudos de Pupin (2000), aquelas com valores inferiores a 70 (variando 47 a 65) e as com valores superiores a 70 (variando de 71 a 131), cujos limites podem indicar diferentes filiações genéticas.
Observou-se, também, grande variação nos conteúdos de Nb (5 a 2500 ppm) e Ta (0,4 a 348ppm), com forte correlação positiva entre estes elementos (Fig 3C) e valores médios de 7,5, mostrando que os conteúdos de Nb são mais enriquecidos em relação ao Ta dadas pelas razões Nb/Ta superiores a 3. Quando se correlacionam estas mesmas razões com Y (Fig.3D) observa-se uma correlação positiva, indicando uma substituição acoplada dos elementos Nb, Ta e Y na
Não é significativa a presença de Ba em zircões, porém nos zircões estudados o conteúdo desse elemento varia de 1 a 686 ppm, similar a alguns zircões de rochas graníticas do oriente da Austrália, como observado por Belousova et al. (2002).
