O ARQUEANO DO MACIÇO SÃO JOSÉ DE CAMPESTRE, LESTE DO RIO GRANDE
DO NORTE
Zorano Sérgio de Souza 1
Elton Luiz Dantas2
1
Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica e Departamento de Geologia da UFRN,
[email protected]
2
Instituto de Geociências da UnB
[email protected]
RESUMO
O Maciço São José de Campestre (extremo NW do Brasil) é dos mais antigos núcleos
cratônicos da Plataforma Sul-Americana. Ele compõe-se principalmente de rochas variando em
composição de quartzo dioritos a tonalitos e monzogranitos (3,4 a 3,2 Ga) e sienogranitos (2,7 Ga)
e ocorrências menores de metanoritos e anortositos (3,0 Ga). Paragnaisses em alto grau metamórfico,
contendo cordierita, silimanita e granada, além de lentes de mármores e gnaisses cálcio-silicáticos
também são encontrados e interpretados como mais antigos do que essas metaplutônicas. Os
ortognaisses seguem seja a linhagem de diferenciação cálcio-alcalina clássica, ou seja,
enriquecimento em K (gnaisses monzograníticos de Serra Caiada ca. 3.3 Ga e sienograníticos de
São José de camesptre ca. 2,7 Ga), ou trondhjemítica, ou de enriquecimento em Na (gnaisses
tonalíticos de Bom Jesus ca. 3,4 Ga e metanoritos / anortositos Senador Elói de Souza ca. 3,0 Ga).
Concentrações em óxidos, elementos traços, terras raras e isótopos de Sr e Nd sugerem contribuição
tanto de crosta oceânica quanto do manto superior na gênese destas rochas.
Palavras Chave: Maciço São José do Campestre; Arqueano, Plataforma da América do Sul;
Magmatismo Cálcio-alcalino
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
122
O Arqueano Do Maciço São José De Campestre, Leste Do Rio Grande...
ABSTRACT
The São José de Campestre Massif (northeasternmost part of Brazil) is one of the oldest
Archean cratonic units of the South America platform. It is composed mainly of metaplutonic rocks
ranging from quartz diorite to tonalite and monzogranite (3.4 to 3.2 Ga) and syenogranites (2.7 Ga)
and small occurrences of metanoritos e meta-anorthosites (3.0 Ga). High-grade cordierite-sillimanitegarnet-bearing paragneisses, marble and calc-silicate gneisses are also found and supposed to be
older than the metaplutonics. They follow either the classic calc-alkaline K-enrichment (the 3.3
Serra Caiada monzogranitic gneisses and the 2.7 São José de Campestre syenogranite gneisses) or
the trondhjemitic Na-enrichment (the 3.4 Ga Bom Jesus tonalitic gneisses and 3.0 Ga Senador Elói
de Souza anorthositic / noritic gneisses) differentiation trends. Major, trace and rare earth element
concentrations and Sr and Nd isotopes suggest contributions from both oceanic crust and depleted
and undepleted Archean mantle in the generation of magma precursors of these metaplutonic rocks.
Keywords: São José do Campestre Massif; Archean; South American Platform; Calc-alkaline
magmatism.
123
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
Zorano Sérgio de Souza et. al.
OBJETIVO DA EXCURSÃO
Os zircões mais antigos datados até
hoje foram encontrados no gnaisse Acasta (NW
do Canadá), com ~4,0 Ga (Bowring et al.,
1989). Na América do Sul, são registradas
ocorrências de gnaisses tonalíticos de ~3,42
Ga no Maciço Sete Voltas, SE da Bahia (Martin
et al., 1997) e gnaisses tonalíticos a quartzo
dioríticos do Maciço São José de Campestre,
leste do Rio Grande do Norte, com ~3,41 Ga
(Dantas et al., 2004). O objetivo desta excursão
é apresentar os componentes principais do
núcleo arqueano São José de Campestre,
visitando ortognaisses de ca. 3,41 Ga e demais
unidades, mais jovens (até 2,7 Ga), e discutir
sucintamente os processos petrogenéticos
envolvidos em sua gênese.
LITOESTRATIGRAFIA
O Maciço São José de Campestre
(MSJC) representa um fragmento de crosta
arqueana com área aflorante de
aproximadamente 1300 km2 situado no leste
do Rio Grande do Norte. A figura 1 representa
o mapa geológico da área (Viegas, 2007). Os
limites SW e SE do MSC são marcados por
zonas de cisalhamento dúcteis de alta
temperatura. O MSJC compõe-se de duas
grandes unidades litoestratigráficas, uma
volumetricamente dominante, de natureza
ortoderivada, e outra paraderivada.
A primeira inclui rochas de diferentes idades
de intrusão (3,45 a 2,7 Ga), de acordo com
resultados U/Pb em zircão obtidos por Dantas
(1996) e Dantas et al. (2004): (1) suíte Bom
Jesus (3,45 Ga) - gnaisses tonalíticos a
granodioríticos com enclaves máficos (Foto 1);
(2) suíte Serra Caiada (anteriormente
denominada Presidente Juscelino, 3,25 Ga) -
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
gnaisses monzograníticos; (3) suíte Brejinho
(3,2 Ga) – gnaisses tonalíticos a
granodoríticos; (4) suíte Senador Elói de
Souza (3,0 Ga) - hedembergita-grossulária
anortosito, granada anfibolitos; (5) suíte São
José de Campestre (2,7 Ga) - gnaisses monzo
a sienograníticos. A unidade paraderivada
aflora na porção SW, sendo formada por
cordierita-silimanita-granada-biotita
paragnaisses, podendo ter lentes de mármores,
granada
anfibolitos
e
gnaisses
calciossilicáticos. As relações da seqüência
paraderivada com as demais unidades ainda
não estão bem definidas; todavia, os
ortognaisses monzograníticos de Serra Caiada
aparentam serem intrusivos, o que indicaria
uma idade >3.25 Ga para as metasupracrustais.
PETROGRAFIA DOS ORTOGNAISSES
Os ortognaisses tonalíticos têm biotita
como ferromagnesiano principal. Os
monzogranitos têm sua melhor exposição na
Pedreira do Teixeira (sul de Serra Caiada);
contêm biotita marrom (raros clinopiroxênio
e hornblenda), proporções equivalentes de
plagioclásio (albita-oligoclásio) e ortoclásio
mesopertítico.
Os sienogranitos possuem ortoclásio,
plagioclásio (oligoclásio), hornblenda
hastingsítica e biotita rica em ferro. No
diagrama Q-A-P, os complexos Bom Jesus e
Elói de Souza seguem o trend de diferenciação
de baixo potássio, enquanto os complexos
Serra Caiada e São José de Campestre seguem
o trend de potássio médio (Fig. 2).
GEOQUÍMICA E PETROGÊNESE DOS
ORTOGNAISSES
124
O Arqueano Do Maciço São José De Campestre, Leste Do Rio Grande...
No diagrama K-Na-Ca (Fig. 3), os
gnaisses arqueanos do MSJC se alinham
Os espectros de elementos terras raras (ETR,
Fig. 4) da suíte Serra Caiada são paralelos à
Figura 1 – Mapa geológico simplificado do Leste do Rio Grande do Norte, destacando o núcleo arqueano
(modificado de Barbosa et al., 1974; DNPM/UFRN/PETROBRAS/CRM, 1998; Dantas et al., 2004) e Viegas
(2007)
aproximadamente paralelos ao trend de
diferenciação cálcio-alcalina. Algumas
amostras das suítes Bom Jesus, Serra Caiada
e Brejinho plotam na terminação do trend
trondhjemítico, mas não parecem fazer parte
de uma série propriamente dita.
125
média de TTGs arqueanos, tendo anomalias
variadas de Eu (Eu*=0,77-1,76). As suítes
Bom Jesus, Brejinho e São José de Campestre
distinguem-se por serem menos fracionadas,
forte anomalia negativa de Eu (exceto uma
amostra de Brejinho) e forte enriquecimento
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
Zorano Sérgio de Souza et. al.
em ETRP, deste modo assemelhando-se ao
padrão de granitóides fanerozóicos.
Comparados à média de TTGs
arqueanos, os monzogranitos são
empobrecidos em MgO e CaO, e enriquecidos
em K 2 O, o que requer fonte toleítica
enriquecida tanto em Na2O como em K2O na
sua gênese. Portanto, o complexo Serra Caiada
apresenta parâmetros geoquímicos (forte
intermediários (quartzo dioríticos ou
granodioríticos) que, por sua vez, fracionariam
diferentes combinações de anfibólio,
clinopiroxênio e plagioclásio, resultando em
magmas tonalíticos a graníticos que compõem
os ortognaisses atualmente observados no
MSJC. Diversas ocorrências de rochas
metamáficas e metaultramáficas no interior do
MSJC podem representar os líquidos ou
Figura 2 – Composição modal no diagrama Q-A-P de ortognaisses arqueanos do MSJC. To = tonalito, Gd =
granodiorito, Gr = granito, QM = Quartzo monzonito, QMD = Quartzo monzodiorito. As setas correspondem a
trends de diferenciação clássicos (Lameyre & Bowden 1982): T - toleítica; A - alcalina; trends cálcio-alcalinos são
subdivididos em a = baixo K, b = médio K and c = alto-K.
fracionamento de ETRL, baixo Yb N, A/CNK
< 1,1, eNd (t) variando de +0,1 a -3,9)
condizentes com origem por fusão parcial de
crosta toleítica transformada em anfibolito ou
granada anfibolito, a exemplo de TTGs
clássicos. Por outro lado, os complexos Bom
Jesus (tonalitos), Brejinho (tonalitos) e São
José de Campestre (granitos) não apresentam
qualquer afinidade com TTGs; suas
composições geoquímicas (altos K2O, Yb N e
Sc) requerem fonte enriquecida em potássio e
sem granada, de modo a deixar o líquido de
fusão enriquecido em Yb. Isto permite
descartar fontes do tipo granada anfibolito,
eclogito e a crosta continental inferior. Uma
possibilidade aqui admitida seria a fusão
parcial do manto astenosférico ou litosférico;
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
cumulados básicos referidos. Estudos
geocronológicos se encontram em andamento
por um dos autores (ELD) para posicionar a
intrusão destas rochas. A hipótese manto e
crosta oceânica como fontes de magmas no
Mesoarqueano do MSJC deixa em aberto a
presença de ambiente de subducção com o
mais adequado para explicar o contexto
geológico e geoquímico.
representar os líquidos ou cumulados
básicos referidos. Estudos geocronológicos se
encontram em andamento por um dos autores
(ELD) para posicionar a intrusão destas
rochas. A hipótese manto e crosta oceânica
como fontes de magmas no Mesoarqueano do
MSJC deixa em aberto a presença de ambiente
126
O Arqueano Do Maciço São José De Campestre, Leste Do Rio Grande...
de subducção com o mais adequado para
explicar o contexto geológico e geoquímico.
AFLORAMENTOS
VISITADOS
A
SEREM
A Tabela 1 corresponde aos
afloramentos que serão visitados na excursão
de campo, enquanto que as figuras 5 e 6
representam exemplos de campo das rochas do
Arqueano do Maciço São José de Campestre.
Figura 3 – Diagrama catiônico K-Na-Ca mostrando
as linhagens de diferenciação cálcio-alcalina (CA) e
trondhjemítica (Tdh) de acordo com Nockolds &
Allen (1953) e Barker & Arth (1976),
respectivamente.
Tabela 1 – Localização dos afloramentos a serem
visitados.
Figura 4 – Espectros de elementos terras raras,
normalizados, com respeito ao condrito de Sun &
McDonough (1989) para ortognaisses arqueanos do
MSJC. Também foram plotados para comparação
médias de granitóides fanerozóicos e TTGs
arqueanos [Martin, 1994, In Condie, K. C. (ed.) The
Archean crustal evolution, Amsterdam, Elsevier, p.
205-259].
127
Figura 5– Gnaisse tonalítico a granodiorítico, com
idade U/Pb zircão de 3,45 Ga (Dantas et al., 2004).
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
Zorano Sérgio de Souza et. al.
Figura 6– Serra Caiada (antiga Presidente
Juscelino), com idade U/Pb zircão de 3,25 Ga
(Dantas et al., 2004).
Referências
Barbosa, A.J.; Braga, P.G.; Bezerra, M.A.; Gomes,
J.A.V., 1974. Projeto Leste da Paraíba e Rio
Grande do Norte. Mapa Geológico, escala
1:250.000. MME/DNPM.
Barker, F.; Arth, J.G., 1976. Generation of
trondhjemite-tonalite liquids and Archean
bimodal trondhjemite-basalt suites. Geology, 4:
596-600.
Bowring, S.A.; Williams, I.S.; Compston, W.,
1989. 3.96-Ga gneisses from the Slave
province, Northwest Territories, Canada.
Geology, 17: 971-975.
Dantas, E.L., 1996. Geocronologia U-Pb e Sm-Nd
de terrenos arqueanos e paleoproterozóicos do
Maciço Caldas Brandão, NE do Brasil. Ph. D.
Thesis, Universidade Estadual Paulista
(Unesp), Rio Claro, 206 p.
Dantas, E.L.; Van Schmus, W.R.; Hackspacher,
P.C.; Fetter, A.H.; Brito Neves, B.B.; Cordani,
U.G.; Nutman, A.P.; Williams, I.S., 2004. The
3.4-3.5 Ga São José do Campestre massif, NE
Brazil: remnants of the oldest crust in South
America. Precambrian Research, 130: 113-137.
DNPM/UFRN/PETROBRAS/CRM, 1998. Mapa
Geológico do Estado do Rio Grande do Norte
na escala 1:500.000.
Estudos Geológicos v. 18 (1), 2008
Lameyre, J.; Bowden, P., 1982. Plutonic rock type
series: discrimination of various granitoid
series and related rocks. Journal of
Volcanology and Geothermal Research, 14:
169-186.
Martin, H., 1994. The Archean grey gneiss and
the genesis of continental crust. In: Condie,
K. C. (ed.) The Archean crustal evolution .
Amsterdam: Elsevier, 205-259.
Martin, H.; Peucat, J.J.; Sabaté, P.; Cunha, J.C.,
1997. Crustal evolution in the early Archean
of South America: example of the Sete Voltas
Massif, Bahia State, Brazil. Precambrian
Research, 82: 35-62.
Nockolds, S.R.; Allen, R., 1953. The geochemistry
of some igneous rock series. Geochimica et
Cosmochimica Acta, 4: 105-142.
Sun, S.S.; McDounough, W.F., 1989. Chemical
and isotopic systematic of ocean basalts:
implications for mantle composition and
processes. In: Saunders, A.D. & Norry, M.J.
(eds) Magmatism in the ocean basins .
Geological Society Special Publication, 42"
313-345.
Viegas, M.C.D., 2007. Síntese geológica do Leste
do Rio Grande do Norte na escala 1:250.000.
Monografia de Graduação, Curso de Geologia,
UFRN, Natal, 78 p. + mapas.
128