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Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, 199-203
IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014
ISSN: 0873-948X; e-ISSN: 1647-581X
Magmatismo ediacarano extensional na Província
Borborema, NE Brasil: Pluton Serra Branca
Ediacaran extensional magmatism in the Borborema
Province, NE Brazil: Serra Branca Pluton
L. Santos1*, I. P. Guimarães1, A. F. Silva Filho1, D. J. S. Farias1, J. V. Lima1,
J. V. Antunes1
Artigo Curto
Short Article
© 2014 LNEG – Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP
Resumo: Os granitoides do Pluton Serra Branca (PSB) compreendem
biotita sieno a monzogranitos leucocráticos, contendo localmente
enclaves de granitos porfiríticos e dioritos. U-Pb em zircão por
SHRIMP definiu uma idade de cristalização de 560 ± 5 Ma para o PSB.
As temperaturas de saturação em zircão variam entre 783°C-843°C. Os
granitoides estudados são granitos tipo-A, ricos em SiO2 (>70%) e
K2O, com razões K2O/Na2O>1, levemente peraluminosos, e se
cristalizaram sob condições intermediárias de fO2. Os padrões ETR são
fracionados e mostram profundas anomalias de Eu. Os padrões
spidergrams são caracterizados por depressões em Nb, Ta, Sr, P e Ti.
Os dados geoquímicos sugerem fracionamento de biotita, apatita e
zircão, e não fracionamento de plagioclásio e K-feldspatos. As
anomalias negativas de Eu observadas nos padrões de ETR sugerem
plagioclásio residual na fonte. Correlação entre elementos maiores
projetam os granitoides do PSB no campo de interseção entre fundidos
derivados de metagrauvacas e anfibolitos, envolvendo processos de
mistura e/ou fracionamento de cristais. Os valores de εNd(560 Ma) são
fortemente negativos (-21,06 a -21,78) e as idades modelo TDM
variam de 2,35 a 2,49 Ga. Estas assinaturas geoquímicas e isotópicas
sugerem que os granitoides do PSB foram originados pela mistura de
magmas, gerados pela fusão parcial de crosta paleoproterozoica ou
arqueana e pequena fração de material Neoproterozoico. Os granitoides
do PSB, Ediacaranos tardios, são registros iniciais do magmatismo
granítico tipo-A no Domínio Central da Província Borborema,
marcando os estágios finais da Orogênese Brasiliana.
Palavras-chave: Granitoides tipo-A, Ediacarano, Província
Borborema.
Abstract: The granitoids from the Serra Branca Pluton (PSB)
comprises biotite sieno to monzogranites leucocratic, locally including
enclaves of porphyritic granites and diorites. U-Pb zircon SHRIMP
data defined a crystallization age of 560 ± 5 Ma for the PSB granitoids.
Temperature of the magma based on zircon saturation ranging within
the 783°C-843°C interval. The studied granitoids are A-type, SiO2
(>70%) - and K2O - rich with K2O/Na2O ratios >1, slightly
peraluminous and crystallized under intermediate fO2 conditions. The
REE patterns are fractionated and show deep Eu negative anomalies.
The spidergrams patterns are characterized by trough at Nb, Ta, Sr, P
and Ti. The geochemical data suggest that the magma evolution
evolved biotite, apatite and zircon fractionation, and feldspar was not
fractionated. The negative Eu anomalies suggest residual plagioclase in
the source. In major elements correlations diagrams, the studied
granitoids plot in the limit between the fields of melts generated by
melting of metagreywackers and amphibolite, involving mixing
processes and/or crystal fractionation. The εNd(560 Ma) values are very
low (-21.06 a -21.78) and the TDM model ages ranging from 2.35 to
2.49 Ga. The geochemical and isotopic signatures suggest that the PSB
granitoids were generated by partial melting of Paleoproterozoic to
Archean lower crust and small fraction of Neoproterozoic component,
The PSB granitoids, later Ediacaran, mark the beginning of the A-type
magmatism and the last stages of Brasiliano (=Pan-African) Orogeny
the in the Central domain of the Borborema Province.
Keywords: A-type granitoids, Ediacaran, Borborema Province.
1
Departamento de Geologia, Universidade Federal de Pernambuco, Rua
Acadêmico Helio Ramos S/N Cidade Universitária, Recife, Pernambuco, CEP
50740-530, Brasil.
*
Autor correspondente / Corresponding author: [email protected]
1. Introdução
O Pluton Serra Branca (PSB) intrude ortognaisses e
migmatitos paleoproterozoicos a arqueanos, e rochas
supracrustais de idade neoproterozoica do Domínio
Estrutural Central ou Domínio da Zona Transversa da
Província Borborema (PB), NE do Brasil (Fig. 1).
Em uma reconstrução “pre-drift”, a PB é adjacente a
cinturões Pan-africanos e terrenos cratônicos no oeste da
África (Caby, 1989; Toteu et al., 2001; Castaing et al.,
1993; Trompette, 1997; Brito Neves et al., 2002; Neves,
2003). A estruturação atual da PB é atribuída
principalmente à orogênese Brasiliana, a qual é marcada
por uma rede de zonas de cisalhamentos de caráter
transcorrente, com direção dominantemente NE-SW e EW. Intenso magmatismo granítico marca a orogênese
Brasiliana (=Pan-Africana) na PB.
Guimarães et al. (2004) identificaram no Domínio
Central (DC), 04 tipos de granitos sendo o PSB incluído
no Grupo 3 ou grupo dos granitos alcalinos pós-colisionais
com idades U-Pb em zircão em torno de 570 Ma, os quais
marcariam o final da orogênese Brasiliana. Neste trabalho,
apresentamos e discutimos dados geoquímicos e isotópicos
para os granitoides do PSB.
2. Aspectos geológicos e petrográficos
Os granitoides do PSB constituem uma intrusão, ~300
km2, em terminações extensionais de zonas de
cisalhamento NE-SW transcorrentes com cinemática
200
sinistral, ramificações da zona de cisalhamento Coxixola
(ZCC), com cinemática destral e direção EW. Foram
intrudidos como sheets e pequenos plutons de biotita
sieno a monzogranitos leucocráticos, equigranulares,
finos a médios, contendo localmente enclaves de granitos
porfiríticos e dioritos, e xenólitos miloníticos.
Os granitoides do PSB exibem frequentes estruturas
de fluxo magmáticas tanto interiores quanto periféricas,
como às descritas por Tian & Shan (2011) em diques
félsicos. Estruturas como foliação, lineação, dobras e
bandamento
ocorrem
comumente,
sugerindo
cisalhamento e canalização do magma durante o fluxo
magmático. A foliação magmática tem direção ENE a E.
Estas direções de paralelismo das tramas magmáticas
com as transcorrências e os demais dados verificados
indicam que o transporte e alojamento, Hutton (1988),
L. Santos et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, 199-203
dos granitóides do PSB foram controlados pelo
movimento sincrônico das zonas de cisalhamento
sinistrais e destrais.
A biotita é a fase máfica principal (5-15%), algumas
biotitas avermelhadas substituem quase totalmente
anfibólio. Quartzo (35-45%) xenomórfico; K-feldspato
(25-30%) como microclina e pertitas, com inclusões de
biotita, apatita, allanita, zircão e opacos (textura
poiquilítica - feição compatível com mistura de magma,
refletindo interação entre magmas granítico e diorítico);
plagioclásio (15-25%) hipidiomórfico, alguns destes
apresentam exsolução de K-feldspato. As fases acessórias
são apatita, allanita, zircão, estas fases mostram
zoneamentos, e Fe-ilmenita com Mn (Mn identificado
qualitativamente
por
microssonda
eletrônica),
titanomagnetita, e titanohematita.
Fig. 1. Mapa geológico simplificado do Pluton Serra Branca e localização da área de estudo no encarte tectônico proposto por Medeiros (2004).
Fig. 1. Simplified geological map of the Serra Branca pluton and location of the study area in tectonic booklet proposed by Medeiros (2004).
3. Geoquímica
Elementos maiores, traços e Terras Raras foram
determinados de 11 amostras representativas dos
granitoides do PSB.
Os granitoides do PSB são ricos em SiO2 (>70%) e
K2O, com razões K2O/Na2O>1, levemente peraluminosos
com razões ACNK [A/CNK= razão molar de
Al2O3/(CaO+K2O+Na2O)] variando de 1,01-1,08. No
diagrama AFM, os granitoides estudados mostram um
trend paralelo ao lado AF deste diagrama, refletindo
rochas
altamente
evoluídas.
No
diagrama
FeOt/(FeOt+MgO) vs. SiO2 com campos de Frost et al.
(2001), os granitoides estudados caem no campo de
granitoides da serie ferrosa. Os padrões ETR,
normalizados em relação aos valores do condrito, são
fracionados e mostram profundas anomalias de Eu (Fig. 2).
Os padrões Spidergrams são caracterizados por depressões
em Nb, Ta, Sr, P e Ti (Fig. 3), semelhante aos padrões de
granitos tipo-A. Nos diagramas tipo Harker estes
Magmatismo Ediacarano extensional
granitoides mostram trends negativos para K2O, TiO2,
P2O5 e Fe2O3, sendo levemente negativos para CaO e MgO
e positivos para Na2O, Al2O3 e Rb. Trends
horizontalizados foram observados para Ba e Sr. Os trends
observados sugerem fracionamento de biotita e apatita, e
não fracionamento de plagioclásio e K-feldspatos. O
fracionamento conjunto de plagioclásio, K-feldspatos e
biotita levaria a trends negativos para Al2O3, Na2O, Ba e
Sr. As anomalias negativas de Eu observadas nos padrões
de ETR, sugerem plagioclásio residual na fonte. Nos
vs.
diagramas
(Na2O+K2O+Fe2O3+MgO+TiO2)
(Na2O+K2O)/(Fe2O3+MgO+TiO2);
vs.
(Al2O3+Fe2O3+MgO+TiO2)
Al2O3/(Fe2O3+MgO+TiO2); (CaO+Fe2O3+MgO+TiO2) vs.
CaO/(Fe2O3+MgO+TiO2), os granitoides do PSB se
projetam segundo trends negativos no campo dos fundidos
derivados de grauvacas metamorfizadas, envolvendo
processos de mistura e/ou fracionamento de cristais. No
vs.
diagrama
(Al2O3+Fe2O3+MgO+TiO2)
Al2O3/(Fe2O3+MgO+TiO2), os granitoides do PSB caem
no campo de interseção entre fundidos derivados de
metagrauvacas e anfibolitos, definindo um trend negativo
que se sobrepõe a curva de reação experimental de baixa
pressão (BP) calculada por Patiño Douce (1999).
Os granitoides do PSB nos diagramas discriminantes
de Whalen et al. (1987) são classificados como granitos
tipo-A (Fig. 4). Entretanto, em alguns desses diagramas
três amostras do PSB se afastam sutilmente do campo de
granitos tipo-A, provavelmente devido ao fracionamento
de Y e Zr em algumas fases minerais (apatita e zircão).
Nos diagramas triangulares (Y-Nb-Ce, Y-Nb-Ga, Y-NbZr) de Eby (1992), que subdivide os granitos com uma
geoquímica tipo-A de acordo com o ambiente tectônico.
Os granitoides estudados caem no campo do subtipo A1,
tangenciando o limite dos campos A1 e A2. As razões
Ga/Al e Eu/Eu classificam os granitoides estudados como
tipo-A peraluminoso segundo King et al. (1997).
201
Fig. 3. Padrões spidergrams para os granitoides estudados normalizados
em relação aos valores do condrito, Thompson (1982).
Fig. 3. Spidergrams patterns for normalized studied granitoides to the
values suggested by Thompson (1982).
Fig. 4. Granitoides estudados projetados nos diagramas discriminantes
tectônicos propostos por Whalen et al. (1987). OGT= campo para
granitoides tipo I-, S- e M- não fracionados; FG = campo para granitoides
tipo I-, S- e M- fracionados; Tipo-A = campo para granitoides tipo A.
Fig. 4. Studied granitoids plotted in the discriminant diagrams proposed
by Whalen et al. (1987). OGT = field to I-, S-and M- non-fractionated
granitoids; FG = field to I, S- and M- fractionated granitoids and A-type
= field to A-type granitoids.
4. Geocronologia e geoquímica isotópica
Fig. 2. Padrões de ETR normalizados em relação aos valores do condrito
para os granitoides do Pluton Serra Branca.
Fig. 2. REE patterns normalized to chondrite values for granitoids of
Serra Branca pluton.
Uma amostra (SB-03) do PSB foi datada utilizando U-Pb
por SHRIMP no Laboratório de Geocronologia da
Research School of Earth Sciences da Australian National
University.
Foram datados 18 spots em diferentes cristais de
zircão. A maioria dos pontos analisados se projetam
202
próximos à curva concórdia, sendo observado apenas um
grão mais antigo, mostrando idade 206Pb/238U
Paleoproterozóica. Cinco análises definiram uma idade
Concórdia de 560 ± 5 Ma (Fig. 5) a qual foi interpretada
como a idade de cristalização dos granitoides do PSB
Dados isotópicos Rb-Sr e Sm-Nd para duas amostras
do PSB (SB-03 e SB-05) mostram valores de εNd(560 Ma)
fortemente negativos (-21,06 a -21,78) e idades modelo
TDM variando de 2,35 a 2,49 Ga. Os valores de εSr(560 Ma)
(111,70 a 154,93) e εNd(560 Ma) (-21,06 a -21,78) caem no
quadrante IV do diagrama de correlação εNd vs. εSr
(Harmon et al., 1984), próximos à composição isotópica
da crosta inferior (Fig. 6).
Fig. 5. Diagrama Concordia U-Pb para os granitoides do Pluton Serra
Branca.
Fig. 5. U-Pb Concordia diagram for the granitoids of Serra Branca
pluton.
L. Santos et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, 199-203
5. Considerações petrogenéticas
O PSB é caracterizado por diversos pulsos de magmas
canalizados. Estes granitoides foram diferenciados entre si
pelos padrões geoquímicos. Os granitoides do PSB foram
cristalizados sob condições variáveis de fO2 (baixa a
intermediária), caracterizadas pela presença de ilmenita,
titanomagnetita e titanohematita. As temperaturas
estimadas do liquidus, utilizando saturação em zircão,
variam entre 783°C-843°C.
No diagrama de variação La vs. La/Yb, os granitoides
do PSB mostram que o principal processo envolvido na
evolução do magma que os gerou foi fusão parcial.
Cristalização fracionada parece ter ocorrido, mas foi um
processo subordinado. As depressões em Nb nos padrões
spidergrams são características de crosta continental e
podem ser bom indicador de envolvimento de material
crustal nos processos magmáticos assim como os LILE.
Os diagramas experimentais de Patiño Douce (1999)
sugerem que os granitoides do PSB foram derivados de
fusão parcial de uma crosta inferior máfica.
Os granitoides do PSB apresentam assinaturas
geoquímicas similares aos granitoides extensionais
estudados por Erkül & Erkül (2012). Estes autores
observaram que magmas geradores de granitoides
extensionais podem ter componentes mantélicos, sendo
improvável que estes magmas sejam derivados diretamente
de fusão parcial do manto astenosférico. Entretanto,
magmas gerados em manto astenosférico podem contribuir
como uma fonte de calor para geração de magmas crustais
extensionais.
Os granitoides do PSB mostram valores de εNd
intermediários entre os observados nos migmatitos e nos
gnaisses de 2,0 Ga da Faixa de dobramentos PajeúParaíba, Van Schmus et al. (1995), sugerindo uma
contribuição crustal, possivelmente envolvendo uma fonte
crustal Arqueana e uma Transamazônica (2,2-1,9 Ga). Se
houve geração simultânea de magmas gerados por fusão de
manto astenosférico, este não foi um componente
importante na fonte dos granitoides do PSB, devido aos
valores muito baixos de épsilon de Nd observados nestes
granitoides.
6. Conclusões
Fig. 6. Diagrama de correlação εNd vs. εSr para os granitoides do Pluton
Serra Branca. Campos LC (crosta inferior), UC (crosta superior) e CG
(granitoides Caledonianos - com maior componente derivado de
anfibolito da crosta inferior) de Harmon et al. (1984).
Fig. 6. εNd versus εSr correlation diagram for the granitoids of Serra
Branca pluton. LC (lower crust), UC (upper crust) and CG (Caledonian
granitoids - contain major component derived from amphibolite lower
crust) fields from Harmon et al. (1984).
As análises geocronológicas e geoquímicas dos granitoides
do PSB sugerem magmatismo extensional (tipo-A) no
Dominio Central da Província Borborema durante o
Ediacarano tardio. Estes granitoides são tipo-A oxidados,
pois contêm titanomagnetita e titanohematita, originados
por interações de magmas gerados por fusão crustal.
Entretanto, as assinaturas de granitos tipo-A1 observadas
em algumas amostras analisadas sugerem que em parte
houve contribuição de magmas gerados de fontes
semelhantes à OIB. A presença de enclaves dioríticos
sugere contribuição ainda que restrita, de componente
mantélico, na fonte destes granitoides. A idade do PSB não
permite sua classificação como anorogênico, pois as fases
finais da Orogênese Brasiliana têm sido datadas no final
do Ediacarano (~550 Ma).
Magmatismo Ediacarano extensional
Agradecimentos
Ao CNPq pelo auxílio financeiro para os trabalhos de
campo e de laboratório, Projeto Universal Edital
MCT/CNPq 14/2013 (Processo No. 473294/2011-7),
coordenado pela Profª. Drª. Ignez de Pinho Guimarães. Ao
DGEO-UFPE.
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