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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.44.2023.tde-29012024-102308
Documento
Autor
Nome completo
José Eduardo Zimmermann da Silva Martins
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2023
Orientador
Banca examinadora
Juliani, Caetano (Presidente)
Fernandes, Carlos Marcello Dias
Moura, Márcia Abrahão
Título em inglês
Towards an integrated understanding of Paleoproterozoic (ca 2.1 to 1.70 Ga) magmatism of the Southern Amazon Craton: tracking crustal evolution and magmatic fertility at Columbia Margin
Palavras-chave em inglês
Amazon Craton
Columbia Supercontinent
Magmatic arc fertility
Paleoproterozoic orogen
Porphyry-epithermal
Resumo em inglês
The Paleoproterozoic magmatism of the Southern Amazon Craton (ca. 2.1 to 1.7 Ga) produced important gold and base metals mineralization that are partially comprised within the Tapajós and Juruena Mineral Provinces. These accretionary terranes positioned to the west of Archean-Paleoproterozoic basement comprises extensive predominantly undeformed and unmetamorphosed plutonic and volcanic calk-alkaline to alkaline rocks. The understanding of the tectonic setting in which such extensive magmatism took place has been developing and debated in the last decades, so do the understanding and classification of associated metallogenic systems (orogenic gold, IRGD, porphyry-epithermal etc.). More recently the region has been on focus of an exploration rush after the discovery of a typical Cu-Mo porphyry system at the JMP. Nevertheless, the potential for porphyry-epithermal deposits has been highlighted since the discovery of high-sulfidation epithermal deposits at TMP in the 1990s. Therefore, the full mineral potential of these provinces has not been completely accessed yet. Inherent characteristics of the region, a wide tropical forest cover with hard access, and the lack of integrated and comprehensive works has impeded the elaboration of a reliable evolutional history and mineral exploration criteria. In this work we performed comprehensive data compilation and data-driven assessments to unwrap the crustal and magmatic evolution in the accretionary belts of the Southern Amazon Craton and resulting fertility for magmatic-hydrothermal mineral deposits. The compilation work allowed to build a robust and unprecedented geochronological, isotopic and lithogeochemical database that was assessed following stablished scientific and industry methods using modern data analytics tools. Three main magmatic periods were defined and sub-divided in 7 magmatic epochs based on temporal, geochemical and isotopic characteristics: First Magmatic Period: ca. 2070 to 1915 Ma (155 Ma, 3 epochs); Second Magmatic Period: ca. 1915 to 1830 Ma (85 Ma, 2 epochs), and Third Magmatic Period: ca. 1830-1730 (100 Ma, 2 epochs). The First and Second Periods represent fully developed continental magmatic arcs that initiated with subduction-related extended calc-alkaline magmatism that transition to late- and post-tectonic settings when A-type evolved rocks were produced. The Third Period initiated as a calk-alkaline magmatic arc that quickly shifted to a back-arc setting also with voluminous production of A-type rocks. These arcs developed as results of a protracted accretionary orogeny installed over Archean/Paleoproterozoic crust in the context of Columbia Supercontinent assembling, being part of the Great Paleoproterozoic Accretionary Orogen. The variations of environment and petrogenesis identified are strongly suggestive of changes in the tectonic regime caused by variations of the angle of subducting plate, alternating periods of slab-rollback and extension, and periods of flat subduction and compression disclosed by Nd isotopic data. The fertility assessment performed demonstrated that the water content of magmatism constrained by Sr/Y and related ratios varies accordingly to the composition and environment, so do the fertility conditions. High Sr/Y, oxidized, and hydrous rocks are common during the periods of subduction-related calc-alkaline magmatism and are endowed for the formation of typical Cu-Au-Mo porphyries and high sulfidation epithermals systems. Low Sr/Y, A-type anhydrous rocks dominates in the post-subduction and back-arc tectonic settings and are endowed with potential for Au-enriched porphyries and alkalic epithermal systems. Therefore, the results obtained in this work define a better understanding of crustal-magmatic evolution for the region and the associated metallogenetic potential, enabling better criteria for mineral exploration and academic research. Also, it is a significant portraying of one of the biggest and better-preserved branches of the Great Paleoproterozoic Accretionary Orogen and on the tectonics that operated during the assembling of Columbia Supercontinent.
Título em português
Em busca de um entendimento integrado sobre o magmatismo paleoproterozóico (ca. 2.1 to 1.70 Ga) do Cráton Amazônico Sul: estudo de evolução e fertilidade magmática na margem do Super continente Colômbia
Palavras-chave em português
Cráton Amazônico
Fertilidade de arcos magmáticos
Orógeno paleoproterozóico
Pórfiro-epitermal
Supercontinente Columbia
Resumo em português
O magmatismo paleoproterozóico do Cráton Amazônico Sul (ca. 2.1 a 1.7 Ga) produziu importantes mineralizações de ouro e metais básicos que estão parcialmente localizados nas Províncias Minerais Tapajós (PMT) e Juruena (PMJ). Estes terrenos acrecionários posicionados a oeste do embasamento arqueano-paleoproterozoico compreendem rochas plutônicas e vulcânicas cálcio-alcalinas a alcalinas não deformadas e não metamorfizadas. A compreensão do ambiente tectônico em que ocorreu esse extenso magmatismo tem evoluído constantemente nas últimas décadas, assim como o entendimento e classificação dos sistemas metalogenéticos associados (ouro orogênico, IRGD, pórfiro-epitermal etc.). Mais recentemente a região tem sido foco de intensa exploração mineral após a descoberta de um típico sistema pórfiro de Cu-Mo na PMJ. No entanto, o potencial para depósitos pórfiro-epitermais tem sido evidenciado desde a descoberta de um depósito epitermal de alta sulfetação na PMT durante a década de 1990. Portanto, o potencial mineral dessas províncias ainda não foi completamente entendido e explorado. Características inerentes à região, uma extensa área coberta por floresta tropical, e a falta de trabalhos integrados e abrangentes têm impedido a elaboração de um quadro evolutivo confiável e critérios confiáveis de exploração mineral. Neste trabalho, realizamos uma compilação e análise abrangente de dados para desvendar a evolução crustal e magmática dos cinturões acrecionários do Cráton Sul Amazônico e da fertilidade para depósitos magmático-hidrotermais. O trabalho permitiu construir um robusto banco de dados geocronológicos, isotópicos e litogeoquímicos inédito, que foi analisado seguindo métodos já estabelecidos pela indústria de exploração e academia, usando ferramentas de análise de dados modernas. Três períodos magmáticos principais foram definidos e subdivididos em 7 épocas magmáticas com base em características temporais, geoquímicas e isotópicas: Primeiro Período Magmático: ca. 2070 a 1915 Ma (155 Ma, 3 épocas); Segundo Período Magmático: ca. 1915 a 1830 Ma (85 Ma, 2 épocas), e Terceiro Período Magmático: ca. 1830-1730 (100 Ma, 2 épocas). O Primeiro e o Segundo Períodos representam arcos magmáticos continentais totalmente desenvolvidos que iniciaram com magmatismo cálcio-alcalino relacionado à subducção, e transicionaram para ambiente tardi- e pós-tectônico com predominância de rochas evoluídas do tipo-A. O Terceiro Período se iniciou como um arco magmático cálcio-alcalino que rapidamente transicionou para um ambiente de retroarco com extenso magmatismo do tipo A. Estes arcos desenvolveram-se como resultados de uma prolongada orogenia acrecionária instalada sobre crosta arqueana/paleoproterozóica no contexto da aglutinação do Supercontinente Columbia, fazendo parte do Grande Orógeno Acrecionário Paleoproterozóico. As variações de ambiente e petrogênese identificadas são fortemente sugestivas de mudanças no regime tectônico causadas por variações do ângulo da subducção, alternando períodos de extensão causados por slab rollback, e períodos compressivos caldos por flat subduction, evidenciados pelos dados isotópicos de Nd. O estudo de fertilidade magmática realizado demonstrou que o conteúdo de água do magmatismo, evidenciado pela razão Sr/Y, varia de acordo com a composição e o ambiente, assim como as condições de fertilidade. Rochas de alto Sr/Y, oxidadas e hidratadas são comuns durante os períodos de magmatismo cálcio-alcalino relacionado à subducção, o que lhes confere potencial para a formação de pórfiros típicos de Cu-Au-Mo e sistemas epitermais de alta sulfetação. Rochas anidras do tipo A, com baixo Sr/Y, predominam nos ambientes de pós-subducção e retroarco e são dotadas de potencial para pórfiros ricos em Au e sistemas epitermais alcalinos. Portanto, os resultados obtidos neste trabalho definem um melhor entendimento da evolução crustal e magmática da região e o potencial metalogenético associado, possibilitando o estabelecimento de melhores critérios para exploração mineral e pesquisa acadêmica. Além disso, detalha a evolução e características de um dos maiores e mais bem preservados ramos do Grande Orógeno Acrecionário Paleoproterozóico, e da tectônica que operou durante a aglutinação do Supercontinente Columbia.
 
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Data de Liberação
2025-11-13
Data de Publicação
2024-01-29
 
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