DEGEO - Departamento de Geologia
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Item Insights into orogenic processes from drab schists and minor intrusions : Southern São Francisco Craton, Brazil.(2019) Moreira, Hugo Souza; Cassino, Lucas F.; Lana, Cristiano de Carvalho; Storey, Craig Darryl; Albert, CapucineMinor altered intrusions and drab retrogressed schists can easily be overlooked in geological studies but this contribution explores these rocks within the Archaean and Palaeoproterozoic southern São Francisco Craton (SSFC), Brazil using geological relationships and accessory mineral in situ analyses in the context of cratonic assembly. Three magmatic pulses are documented: i) Archaean and ii) Palaeoproterozoic felsic intrusions, both hosted by Archaean protoliths, and iii) Palaeoproterozoic felsic intrusions in Palaeoproterozoic supracrustal sequences. Archaean felsic intrusions confirm the Palaeoarchaean age of the mafic/ultramafic sequence of the Rio das Velhas Greenstone Belt and Rhyacian intrusions mark the collisional stage of the Mineiro Belt with the SFC at c. 2130 Ma. Greenstone belt schists show a wide distribution of rounded ‘soccer ball’ Archaean detrital and metamorphic zircon grains ranging in age from 3200 to 2750 Ma with an interpreted overprinting high-grade metamorphic event at c. 2700 to 2680 Ma. Most high-grade metamorphic rims have Th/U > 0.1, negative εHf(t) values and REE pattern consistent with eclogite/granulite metamorphic facies, reinforcing the hypothesis of a dehydrated-refractory crust formed during the stabilization of the SSFC, even though no such protoliths are preserved. This event links crustal thickening and partial melting of Archaean lower crust. Archaean rutile crystals from the greenstone belt schist were reset during the Palaeoproterozoic event but still preserve the early Archaean high-grade metamorphic signature. The presence of unstable ilmenite replaced by rutile in the schist, associated to felsic intrusions with the same age at c. 2130 Ma suggest high pressure, low temperature prograde metamorphism during the collisional stage of the Palaeoproterozoic orogen. Elongate and prismatic zircon grains from the Rhyacian intrusions have low εHf(t) signature and crystallised from partial melting of sedimentary protoliths. Accretionary events produced thicker and more differentiated crust by the end of Rhyacian time. Easily overlooked rocks in this study, when studied, have revealed a rich multi-event history of cratonic evolution.Item Archean magmatic-hydrothermal fluid evolution in the Quadrilátero Ferrífero (SE Brazil) documented by B isotopes (LA MC-ICPMS) in tourmaline.(2018) Albert, Capucine; Lana, Cristiano de Carvalho; Gerdes, Axel; Schannor, Mathias; Narduzzi, Francesco; Queiroga, Gláucia NascimentoIn the Archean Quadrilátero Ferrífero district (SE Brazil), tourmaline occurs as a major constituent in a leucogranitic intrusion and numerous pegmatitic/aplitic veins within magmatic basement complexes, as well as in quartzo-feldspathic veins, in quartz-tourmaline rocks (tourmalinites) and as disseminated grains in the surrounding greenstone belt metasediments. The chemical and boron isotope composition of these tourmalines was analysed by electron microprobe and LA MC-ICP-MS to determine the origin of the fluids involved and to shed light on the hydrothermal evolution of the region. The tourmalines exhibit an overall decrease in Fe/(Fe + Mg) ratio and a net increase in Cr (up to 0.75 wt%) from tourmaline hosted in the leucogranite, the quartzo-feldspathic veins, the tourmalinites to the disseminated grains in the schists. These variations mirror the bulk composition of the host schists, and illustrate a strong protolith control on tourmaline major element composition. The full range of tourmaline δ11B is from −27.1 to −9.2‰, with a major cluster between −12 and −19‰, which includes the magmatic tourmaline in the leucogranite (−15.2 to −12.5‰). Most of these isotope compositions can be reconciled with a model involving tourmaline growth from late-stage exsolved magmatic fluids percolating through the magmatic basement and into the nearby metasediments. This model agrees well with the trends of major element compositions, as well as with the critical observation that tourmaline occurrence is restricted to the vicinity of the basement complexes. δ11B values lower than ~−19‰ in our dataset are beyond the reach of isotope fractionation during magmatic fluid exsolution and temperature decrease, and suggest the presence of a distinct fluid component. We propose that an isotopically light fluid was released from mica breakdown in the country rocks during local upper amphibolite facies metamorphism in the dome border shear zone.Item The Archeane-Paleoproterozoic evolution of the Quadrilátero Ferrífero, Brasil : current models and open questions.(2016) Farina, Federico; Albert, Capucine; Martinez Dopico, Carmen Irene; Gil, Carmen Maria Aguilar; Moreira, Hugo Souza; Hippertt, J. P.; Cutts, Kathryn Ann; Alkmim, Fernando Flecha de; Lana, Cristiano de CarvalhoThe Quadril atero Ferrífero is a metallogenic district (Au, Fe, Mn) located at the southernmost end of the S~ao Francisco craton in eastern Brazil. In this region, a supracrustal assemblage composed of Archean greenstone and overlying NeoarcheanePaleoproterozoic sedimentary rocks occur in elongated keels bordering domal bodies of Archean gneisses and granites. The tectonomagmatic evolution of the Quadril atero Ferrífero began in the Paleoarchean with the formation of continental crust between 3500 and 3200 Ma. Although this crust is today poorly preserved, its existence is attested to by the occurrence of detrital zircon crystals with Paleoarchean age in the supracrustal rocks. Most of the crystalline basement, which is composed of banded gneisses intruded by leucogranitic dikes and weakly foliated granites, formed during three major magmatic events: Rio das Velhas I (2920e2850 Ma), Rio das Velhas II (2800e2760 Ma) and Mamona (2760e2680 Ma). The Rio das Velhas II and Mamona events represent a subduction-collision cycle, probably marking the appearance of a modern-style plate tectonic regime in the Quadril atero Ferrífero. Granitic rocks emplaced during the Rio das Velhas I and II events formed by mixing between a magma generated by partial melting of metamafic rocks with an end member derived by recycling gneissic rocks of older continental crust. After deformation and regional metamorphism at ca. 2770 Ma, a change in the composition of the granitic magmas occurred and large volumes of high-K granitoids were generated. The ca. 6000 m-thick Minas Supergroup tracks the opening and closure of a basin during the NeoarcheanePaleoproterozoic, between 2600 and 2000 Ma. The basal sequence involves continental to marine sediments deposited in a passive margin basin and contain as a marker bed the Lake Superiortype Cau^e Banded Iron Formation. The overlying sediments of the Sabar a Group mark the inversion of the basin during the Rhyacian Minas accretionary orogeny. This orogeny results from the collision between the nuclei of the present-day S~ao Francisco and Congo cratons, generated the fold-and thrust belt structure of the Quadril atero Ferrífero. Afterwards, the post- orogenic collapse resulted in the deposition of the Itacolomi Group and in the genesis of the dome-and-keel structure. In this paper, we review current knowledge about the 1500 Ma long-lasting tectonomagmatic and structural evolution of the Quadril atero Ferrífero identifying the most compelling open questions and future challenges.Item Archean evolution of the southern São Francisco craton (SE Brazil).(2017) Albert, Capucine; Lana, Cristiano de Carvalho; Farina, Federico; Lana, Cristiano de Carvalho; Gerdes, Axel; Storey, Craig Darryl; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Pimentel, Márcio MartinsOs continentes modernos são fundamentalmente diferentes de suas contrapartes Arqueanas, devido à influência de um manto substancialmente mais quente sobre a produção e as propriedades reológicas da crosta no início da Terra. Particularmente, a natureza e a composição do registro de rochas ígneas sofreram modificações significativas no final do eon Arqueano, atestando mudanças importantes nos processos geodinâmicos. Este trabalho concentra-se nas rochas granitóides posicionadas na porção sul do craton São Francisco no sudeste do Brasil. Uma combinação de observações de campo e petrográficas, geoquímica de rocha total e análises de isotópicas (U-Pb, Lu- Hf, O e B) foram realizadas para um melhor entendimento nos mecanismos que levaram à formação e estabilização deste bloco cratônico, além de compreender as modificações geodinâmicas globais ocorridas durante esse período. O embasamento do Quadrilátero Ferrífero, no sul do cráton São Francisco, consiste em ortognaisses, intrudidos por abundantes plútons granitóides e associados produtos magmáticos (veios pegmatíticos/aplíticos, por exemplo). O embasamento do Quadrilátero Ferrífero registra três períodos principais de magmatismo, denominados de Rio das Velhas I (RVI) e II (RVII) de 2.92-2.85 e 2.80-2.76 Ga, respectivamente, e o último evento Mamona (2.75-2.68 Ga). Granitóides e gnaissses dos três complexos do embasamento estudados (Bação, Belo Horizonte e Bonfim) foram subdivididos em dois grupos, refletindo diferentes processos petrogenéticos e/ou fontes: rochas de médio- e alto-K. Os gnaisses e granitóides de médio-K foram formados durante os eventos Rio das Velhas I e II. Essas rochas apresentam algumas semelhanças com os TTG Arqueanos, apesar de possuírem um pequeno enriquecimento em SiO2 e K2O e depleção em Al2O3, e foram interpretadas como o resultado da mistura entre um membro final derivado da fusão parcial de uma rocha metabasáltica e um fundido resultante da reciclagem de uma crosta mais antiga de composição TTG. Por outro lado, os granitos de alto-K colocados na crosta durante subsequente evento Mamona, assemelham-se aos típicos granitóides à biotita do Arqueano tardio, com origem interpretada da fusão parcial de metassedimentos imaturos. O envolvimento de metassedimentos na petrogênese destes magmas de alto-K Neoarqueanos é ainda suportado por: (i) uma tendência para valores pesados de δ18O(Zrc), indicando equilíbrio isótopico de O em condições de subsuperfície, e (ii) a presença fundidos magmáticos ricos em boro e fluídos intrudidos em 2.70-2.60 Ga, provavelmente derivados de um protólito metassedimentar rico em boro. Em geral, propomos que a evolução magmática e geodinâmica da porção sul do craton São Francisco ocorreu da seguinte maneira. De ~ 3.50 a 2.90 Ga, fragmentos de crosta juvenil (possivelmente TTGs) foram produzidos, formando o protólito do atual sul do cráton São Francisco. Este é um período de crescimento crustal, como evidenciado pela modelagem isotópica de hafnium à partir de zircões detríticos. Em ~ 2.90 Ga, a crosta sofreu significativas modificações, devido ao início de uma tectônica colisional. Diversos fragmentos crustais com histórias distintas foram acrescidos progressivamente, construindo, por fim, um núcleo continental rígido e soerguido. Isto é suportado por: (i) a transição para um regime dominado por reciclagem crustal, com diminuição de contribuição mantélica em magmas recém-gerados, (ii) o envolvimento de componentes TTG mais antigos na geração de magmas de médio-K durante os eventos RVI e RVII e a simultânea ausência de materiais crustais preservados mais velhos que ~ 2.90 Ga na porção sul do craton São Francisco, (iii) a abundância de sistemas hidrotermais na porção superior da crosta evidenciados por valores leves de δ18O(Zrc), indicando o soerguimento de grandes porções da crosta continental durante o Neoarqueano, (iv) a progressiva maturação crustal, registrada por uma tendência para o magmatismo mais potássico e rico em HFSE (High Field Strength Element). O soerguimento e rápido soterramento de grandes bacias sedimentares dominadas por componentes clásticos no Neoarqueano (~ 2.75 Ga) levaram à produção de granitóides de alto-K durante o evento Mamona. Fluidos magmáticos diferenciados portadores de turmalina percolaram a crosta e interagiram de forma generalizada com o greenstone belt adjacente. A presença de turmalina hidrotermal de origem magmática (e Neoarqueana) em associação espacial próxima aos complexos do embasamento sugere que a formação das estruturas domo e quilhas ocorreu antes do último evento magmático (ou seja, antes de 2.70 Ga), o que está em desacordo com a idéia de que a região adquiriu sua arquitetura atual durante o Paleoproterozóico.