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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2012.tde-31072013-095101
Documento
Autor
Nome completo
Renato Henrique Pinto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2012
Orientador
Banca examinadora
Janasi, Valdecir de Assis (Presidente)
Almeida, Renato Paes de
Basei, Miguel Angelo Stipp
Dantas, Elton Luiz
Oliveira, Marcos Aurelio Farias de
Título em português
Proveniência e ambiente de sedimentação do Grupo São Roque com base na química de rocha total e datação U-Pb de zircões detríticos
Palavras-chave em português
Correlação estratigráfica
Datação geológica
Geoquímica isotópica
Resumo em português
O grupo São Roque (GSR) é caracterizado por uma seqüência vulcano-sedimentar com deposição provavelmente iniciada no Paleoproterozóico tardio. Datações U-Pb via LA-MC-ICPMS de zircões extraídos da variedade predominante de clasto de monzogranito equigranular das regiões do Morro Doce e Morro do Polvilho forneceram idades Paleoproterozóicas de 2199±8.5 Ma e 2247±13 Ma, respectivamente. Estas representam as idades do principal granito-fonte dos metaconglomerados da Formação Boturuna (unidade basal do GSR). A história policíclica é reforçada pela presença de zircões Arqueanos herdados (2694±29 Ma) encontrados nos clastos. No entanto, estes também foram afetados por um evento metamórfico (527±72 Ma) como indicadopelo intercepto inferior das idades concórdia. Isótopos de Sm-Nd das principais variedades de clastos dos metaconglomerados da região do Morro Doce fornecem idades TDM de 2.6-2.7 Ga, o que demonstra que estes granitos são produtos da reciclagem de componente de crosta Arqueana. O arcabouço dos metaconglomerados fornecem valores ''épsilon' IND.Nd(t)' ligeiramente baixos quando comparados aos clastos, indicando que uma fontes mais jovens e / ou mais primitiva também contribuíram para a Formação Boturuna. Através da desagregação de fontes Arqueanas e Paleoproterozóicas sob processo de intemperismo de médio grau (CIA entre 73 e 87) e depositados em ambiente marinho, o GSR é formado predominantemente por depósitos proximais (Formação Boturuna) com metarenitos e meta-feldspato wackes, e depósitos mais distais (Formação Pirajibu) com predomínio de metawackes e metargilitos. Toda a seqüência parece derivar de rochas graníticas (com moderado fracionamento de ETR, enriquecimento em ETR leves e sutil negativa anomalia de Eu), rochas intermediárias (com aumento da Eu/Eu* = 0.72-1.03), rochas básicas (com altos teores de 'Fe IND.2''O IND.3', MgO, V, Rb e Cr) e fontes policíclicas maturas. Conforme evidenciam os clastosdos metaconglomerados da Formção Boturuna. Forte correlação linear negativa de 'SiO IND.2' com os principais elementos maiores ('Al IND.2''O IND.3', 'Fe IND.2''O IND.3', 'K IND.2'O, 'TiO IND.2') e traços (Cr , Rb, Ba, V, Ga) é devido a triagem sedimentar responsável pela concentração destes elementos em frações argilosas (metasiltitos/metargilitos) mais aluminosas, empobrecidas em quartzo, quando comparados aos metarenitos. O aumento de 'Fe IND.2''O IND.3', MnO, MgO, Zn e Cr nos metargilitos podem refletir contribuições de fontes básicas e intermediárias, com maiores concentrações em fases minerais mais argilosas. Dados isotópicos de Sm-Nd da Formação Piragibu permitiram calcular idades com intervalos que variam de 1.9 a 3.0 Ga, com picos principais nos intervalos de 2.1 Ga, 2.4 Ga, 1.9 Ga e 3.0 Ga. Os ''épsilon' IND.Nd(1.75)' positivos correspondem as mais jovens idades Sm-Nd TDM (1.88-1.93 Ga), que caracteriza um limite superior de sedimentação mais jovem que ~1.9 Ga. As amostras com estes 'T IND.DM' podem refletir grande contribuição de fontes mais jovens, possivelmente incluindo rochas com assinatura juvenil. O principal grupo de metargilitos com idades 'T IND.DM' (Sm-Nd) em um intervalo de 2.2-2.6 Ga, provavelmente representa uma mistura de fontes semelhantes a dos núcleos do embasamento do Domínio Açungui e fontes mais jovens com ''épsilon' IND.Nd' menos negativo em 1.75 Ga (a melhor estimativa para a idade de deposição), ou ainda, fontes adicionais como por exemplo, gnaisses encontrados como lascas tectônicas no sistema de nappes Andrelândia. Os principais picos de idade 'T IND.DM' são coincidentes com os principais picos de idade U-Pb em zircões detríticos. Podendo ser explicado como uma feição aparente, sem vínculo geológico direto, ou deve-se a presença de fontes juvenis (registrada como componente de mistura), que forneceram sedimentos concomitantemente com os granitos de mais alta residência crustal, por exemplo, osclastos dos metaconglomerados com ''épsilon' IND.Nd(0)' = -23.9 to -36.2. Adicionalmente alguns zircões detríticos com comportamento geoquímico similar a MORB, foram identificados e são compatíveis com a idéia de fontes máficas juvenis em 2.2 Ga e 2.4 Ga. Os sobrecrescimentos metamórficos pós deposicionaisidentificados em cristais de zircão detríticos, foram datados em 584 ± 47 Ma. Esta idade é similar a identificada através do intercepto inferior das idades concórdias nos clastos graníticos dos metaconglomerados, bem como as encontradas em datações de granitos regionais. Este evento está relacionado à sobreposição térmica associada deformação Brasiliana/Panafricana, responsável por alterar significativamente a química das bordas dos zircões, através de substituição acoplada de xenotima. Quando comparados aos cristais não alterados, os sobrecrescimentos são enriquecidos em Ca, Fe, Al, U, Na, Mg, Ba, Pb, Sr, Th, U, e P, além de fortes enriquecimentos ETR leves. Estas mudanças não devemrefletir grandes processos de difusão intracristalina, sugerindo interações com outras fases minerais. Cristais de zircões detríticos não afetados por recristalização metamórfica tem um intervalo similar de 'SiO IND.2', 'ZrO IND.2'e 'HfO IND.2' (0.9-1.8 wt%), e são enriquecidos em Y e ETR pesados. A maioria dos cristais de todas as localidades estudadas parece provir de rochas félsicas com predomínio de fontes ricas em plagioclásio (ex., tonalitos e granodioritos). Algumas singularidades restritas a gabros também foram identificadas, como: forte anomalia positiva de Ce, altas razões 'Lu IND.N'/'Sm IND.N' , baixas razões U/Yb, além da particular concavidade desenhada pelos elementos de terras raras intermediários, fruto da cristalização do zircão paralelamente a piroxênios. O pico principal de zircões detríticos em torno de 2.2 Ga é similar para todas as unidades de metarenitos amostrados dentro do Domínio São Roque, alémde picos em comum em 2.5-2.4 Ga e 2.9-2.7 Ga. Teste estatísticoK-S não exclui a possibilidade de todas as amostras terem sido depositadas por influxos terrígenos provindos da denudação de semelhantes áreas-fonte. Com comportamento geoquímico similar a sedimentos de margem passiva depositados após a erosão de antigas fontes proterozóicas, como mostram o pico de zircões detríticos dos depósitos proximais da Formação Boturuna (2.2 Ga) e os mais jovens cristais detríticos datados em 1.7 Ga, além das idades 'T IND.DM' entre 1.9 e 3.0 Ga obtidas em sedimentos distais da Formação Piragibu, sugere um período de sedimentação mais jovem que 1.9 Ga. Provavelmente a deposição das duas Formações (Boturuna e Piragibu) aconteceu em tempo relativamente similar, com possível correlação lateral entre estas unidades. Entretanto, o comportamento de ETR dos metargilitos da Formação Piragibu somado a forte diminuição de Ce, é compatível com ambientes de abertura oceânica com restrita contribuição vulcanogênica, sugerindo então, um paleo-ambiente mais complexo, com interação entre margem passiva e restritos arcos de ilhas oceânicos.
Título em inglês
Provenance and sedimentation environment of the São Roque Group using whole-rock chemistry and detrital zircons dating
Palavras-chave em inglês
not available
Resumo em inglês
The São Roque Group (SRG) is characterized by volcano-sedimentary sequences deposited probably after the late Paleoproterozoic.U-Pb zircon dating by LA-MC-ICPMS of predominantly equigranular monzogranite clasts from the Morro Doce and Morro do Polvilho regions, yield Paleoproterozoic ages of 2199±8.5 Ma and 2247±13 Ma, respectively. These data represent the ages of the main granite source for the metaconglomerates of the Boturuna Formation (basal unit of SRG). The polycyclic history of this unit is reinforced by the presence of inherited Archean zircons (2694±29 Ma) found within the clasts. Moreover, these clasts have alsobeen overprinted by the Neoproterozoic metamorphic event (527±72 Ma) as indicated by theirlower intercept Concordia ages. Sm-Nd isotope data obtained on the main clast varieties of the Morro Doce metaconglomerates, yield TDM ages of 2.6-2.7 Ga, demonstrating that these granites are the recycling products of an Archean crustal component. The arkosean framework of the metaconglomerate yields slightly lower 'épsilon' Nd(t) values than those for the clasts, indicating that a younger and/or more primitive source also contributed to the Boturuna Formation. The SRG is derived from the Archean and Paleoproterozoic source desagregation in a medium-grade chemical weathering (CIA value between 73 to 87) and was deposited in a marine environment. This sedimentary sequence comprises proximal deposits, characterized predominantly by metasandstones and meta-felspathic wacke (Boturuna Formation), and more distal successions, which include mainly metawackes and metamudstones (Pirajibu Formation). The whole sequence seems to derive from granitic (with moderate fractionated REE patterns, enriched in LREE, and subtle negative Eu anomalies), intermediate (with increased Eu/Eu* = 0.72-1.03), basic (with high values of Fe2O3 , MgO, V, Rb and Cr) and recycled mature polycyclicquartzose sources, as evidenced by the clasts in the metaconglomerate of the Boturuna Formation. evidenced by the clasts in the metaconglomerate of the Boturuna Formation. The strong negative linear correlation of SiO2 withthe main major (Al2O3, , Fe2O3, K2O, TiO2 ) and trace elements (Cr , Rb, Ba, V, Ga) highligths the sedimentary sorting, responsible for the concentration of quartz depleted and more aluminous materials in the fine clay fraction (metasiltstones/metamudstones), when compared to the metasandstones. The rising in Fe2O3 , MnO, MgO, Zn and Cr concentrations in the metamudstones can also reflect the contribution of basic to intermediate sources, with higher concentrations in clay mineral phases. Sm-Nd isotopical data from the Piragibu Formation enable to calculate the ages in intervals varying from 1.9 to 3.0 Ga, with the mainpeaks in 2.1, 2.4, 1.9 and 3.0 Ga. The positive 'épsilon' Nd(1.75)correspond to younger Sm-Nd T DM ages (1.88-1.93 Ga), which characterize the upper limit of sedimentation as younger than 1.9 Ga. The samples with these TDM values represent the contribution of the younger sources, possibly with juvenile signature. The main group of metamudstones with TDM (Sm-Nd) ages between 2.2-2.6 Ga, probably represents the mixture of similar sources from the basement of the Açungui Domain and younger sources with less negative 'épsilon' Nd in 1.75 Ga (the best estimative for the depositional age), or even additional sources like gneisses found in tectonic slices within the Andrelândia nappe system. The main TDM peaks concur with the peaks found by U-Pb dating in detritical zircons. They can be explained as an apparent feature without a straight geological link or by the presence of juvenile sources (recorded as a mixture component) deposited together with higher crustal residence granites, highlightedby the metaconglomerate pebbles with 'épsilon' Nd(0) = -23.9 to -36.2. Additionally, some detrital zircons with geochemical signatures similar to MORB, were identified in the assemblage of dated zircons and are compatible with the age of mafic juvenile sources of 2.2 and 2.4 Ga. The post-depositional metamorphic overgrowths recognized in the detrital zircons were dated in 584 ± 47 Ma. This data is similar to the age found in the lower intercept on U-Pb Concordia from granitic pebbles of the metaconglomerates, as well as the ages of the regional granites. This event is related to the thermal overprint associated to the Brazilian/Panafrican deformation, responsible to modify the chemistry of the zircon rims with the coupled xenotime substitution. When compared to the pristine crystals, the overgrowth are enriched in Ca, Fe, Al, U, Na, Mg, Ba, Pb, Sr, Th, U, and P, including the LREE. These changes may not reflect relevant intracrystalline diffusion proccesses, suggesting interaction with other mineral phases. The metamorphic recrystallization-free detrital zircons contain a common interval of SiO 2, ZrO2and HfO 2 (0.9-1.8 wt%), and are enriched in Y and HREE. Most of the crystals from all studied sites seem to be derived from felsic rocks, predominantly the plagioclase-rich ones (e.g., tonalites and granodiorites). Some singularities restrict to gabbros were also identified, for example: strong Ce positive anomaly, high Lu N/SmN ratios, low U/Yb, and the concave down shape of theintermediate REE, product of the coeval crystallization of zircon and pyroxene. The main peak of the detrital zircon in 2.2 Ga is similar to all metasandstones in the São Roque Domain, including usual peaks between 2.5-2.4 Ga and 2.9-2.7 Ga. The K-S statistic test does not exclude the possibility that all samples had been deposited by terrigenous influx coming from the denudation of similar source areas. The similar geochemical behavior consistent with sediments deposited in a passive margin basin after the erosion of ancient Proterozoic sources, as shown by the detrital zircons of proximal deposits of the Boturuna Formation (2.2 Ga), the younger zircons dated in 1.7 Ga and the T DM ages between 1.9 e 3.0 Ga obtained in the Piragibu Formation, suggest a period of sedimentation younger than 1.9 Ga. Furthermore, they indicate that the deposition of both formations (Boturuna and Piragibu) were coeval, with possible lateral correlation among them. However, the mudstones (Piragibu Formation) yield Ce-depleted REE patterns compatible with open sea clays, suggesting a more complex paleo-environment, probably with interaction between passive margin basin and additional volcanogenic source related to oceanic island arc. ________________________________________________________________________________
 
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Data de Publicação
2013-08-02
 
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