DEGEO - Departamento de Geologia
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Item Rhyacian magmatic arc rocks with sanukitoid geochemical signature from the Juiz de Fora Complex, Minas-Bahia Orogenic System (SE-Brazil).(2022) Ferreira, Sandro Lúcio Mauri; Heilbron, Monica da Costa Pereira Lavalle; Bruno, Henrique; Marques, Rodson de Abreu; Neto, Carla; Valeriano, Claudio de Morisson; Bersan, Samuel Moreira; Romero, Luiz Felipe; Geraldes, Mauro CésarSanukitoid rocks make up a complete magmatic series with distinct geochemical characteristics of TTG suites and granitoids from modern magmatic arcs and are regarded as markers of the transition from typically Archean geodynamics to modern plate tectonics. Although most known sanukitoid suites formed during the Neoarchean and Mesoarchean, numerous papers have characterized Paleoproterozoic magmatic arc granitoid rocks showing affinity with the sanukitoid series. This work presents new data from field, lithogeochemistry, zircon U-Pb geochronology, and Sm-Nd and Sr isotopic studies on granodioritic granulites with sanukitoid signatures from the Juiz de Fora Complex (JFC), one of the Paleoproterozoic tectonic components of the Minas-Bahia Orogenic System (MBOS), southern São Francisco Paleocontinent (southeastern Brazil). These rocks crystallized at ~2175 Ma and present values of εNdt between −4.0 and +0.5, TDM between 2.57 and 2.12 Ga, and 87Sr/86Sri between 0.6937 and 0.7137. We interpret these rocks as the result of crystallization of magmas from a hybrid mantle source extensively contaminated by crustal material during protracted subduction. In southeastern São Francisco Paleocontinent, the association of sanukitoid rocks with other magmatic arc rocks points to a complex and prolonged Rhyacian accretionary system similar to modern plate tectonics.Item Evidence for change in crust formation process during the Paleoarchean in the São Francisco Craton (Gavião Block) : coupled zircon Lu-Hf and U-Pb isotopic analyses and tectonic implications.(2022) Santos, Cláudia dos; Zincone, Stéfano Albino; Queiroga, Gláucia Nascimento; Bersan, Samuel Moreira; Lana, Cristiano de Carvalho; Oliveira, Elson Paiva deThe continental crust growth/evolution processes and the tectonic regime through Eo- and Paleoarchean times are enigmatic due to the scarcity of preserved crust. The Gaviao ̃ Block, S ̃ ao Francisco Craton (Brazil), contains exposed and well-preserved Eo-Paleoarchean crust remnants, providing a rare opportunity to investigate these issues. Here, we describe new U-Pb ages and Hf isotope data of 3.51–3.4 Ga tonalites and diorites from the Gaviao ̃ Block and compare these with previously published Lu-Hf data from Hadean/Eo-Paleoarquean zircons from the Gavi ̃ ao Block and other primitive cratons. The Eo- to Paleoarchean evolution of the Gaviao ̃ Block is registered by ca. 360 Myr of continuous magmatic events from ca. 3.66 Ga to 3.30 Ga. From the available Hf data, we interpret that each of the events younger than 3.6 Ga registers a new juvenile addition that assimilated older crust, whereas the rocks older than 3.6 Ga are exclusively formed through the reworking of a Hadean, and to a less extent early Eoarchean crust. The shift in the crust generation process with the input of juvenile material into the Gavi ̃ ao Block has been documented within the ~ 3.8–3.5 Ga time in other primitive cratonic complexes including the Wyoming, Pilbara, Kaapvaal, Slave, Singhbhum, and Yilgarn. As documented in these other cra- tons, our data suggest that a shift in the Hf isotope record to rocks younger than 3.6 Ga reflects a transition from stagnant-lid to mobile-lid tectonics in the crust formation process of the S ̃ ao Francisco Craton. This change in the geodynamic regime appears to have been global at ca. ~ 3.8–3.5 Ga and facilitated the extraction of juvenile melts, crustal reworking, evolved magmatism, and the production of stabilizing melt-depleted lithospheric mantle.Item A perspective on potassic and ultrapotassic rocks : constraints on the Paleoproterozoic late to post-collisional event in the São Francisco paleocontinent.(2021) Bersan, Samuel Moreira; Danderfer Filho, André; Storey, Craig Darryl; Bruno, Henrique; Moreira, Hugo Souza; Abreu, Francisco Robério de; Lana, Cristiano de Carvalho; Gonçalves, Leonardo Eustáquio da Silva; Nahas, IsabelaThe late- to post-collisional stage in orogenic systems is characterized by the coeval existence of bimodal potassic to ultrapotassic magmatic activity related to partial melting of an enriched lithospheric mantle together with crustal derived melts. In this paper, we present new whole rock geochemical analyses combined with zircon and titanite U–Pb and zircon Hf isotopic data from potassic to ultrapotassic rocks from six plutons that occur within the Archean Itacambira-Monte Azul block (BIMA), to discuss their petrogenesis and the tectonic implica- tions for the São Francisco paleocontinent. The new U–Pb ages range from ca. 2.06 Ga to 1.98 Ga and reveal long- lasting potassic magmatism within the BIMA, which is within the late- to- post-collisional stage of the São Francisco paleocontinent evolution. The ultrapotassic rocks are compatible with a fluid-related metasomatized mantle source enriched by previous subduction events, whereas the potassic rocks are bimodal and have a tran- sitional shoshonitic to A-type affinity. These rocks have a hybrid nature, possible related to the mixing between the mafic potassic/ultrapotassic rocks and high temperature crustal melts of the Archean continental crust. Our results also show an increase of within-plate signature towards the younger potassic magmas. The participation of an important Archean crustal component in the genesis of these rocks is highlighted by the common and oc- casionally abundant occurrence of Archean inherited zircons. The Hf isotopic record shows that most of the zircon inheritance has dominantly subchondritic εHf(t) values, which fits a crustal reworking derivation from a similar Eo- to Paleoarchean precursor crust. However, the presence of juvenile 2.36 Ga zircon inheritance in an ultrapotassic sample reveal the existence of a hidden reservoir that is somewhat similar to the described for the Mineiro Belt in southern São Francisco paleocontinent.Item Stratigraphic, isotopic, and geochronological record of a superposed pro- foreland basin in the eastern São Francisco craton during west Gondwana amalgamation.(2020) Rossi, Ariadne Verônica Andrade; Danderfer Filho, André; Bersan, Samuel Moreira; Kelmer, Luiza Rocha; Tavares, Túlio Delôgo; Lana, Cristiano de CarvalhoThe Três Marias Formation, a siliciclastic succession that occurs at the top of the Bambuí Group, has recorded the filling of the Brasiliano foreland basin that developed on the São Francisco craton. At the eastern portion of this craton, the Três Marias Formation outcrops in Gorutuba ridge, north of Minas Gerais, which area was in- vestigated by using field work, stratigraphic analysis, and isotopic U–Pb and Lu–Hf analysis. In this area, the Três Marias Formation includes molasse deposits composed mainly of arkoses and hybrid conglomerates. The arkose sediments came into the basin through a fluvio–deltaic system located to the northeast and were reworked in a siliciclastic shelf under the influence of waves, tides and storm currents. The paleocurrents indicate a coastline around the NW and NE directions, with current flows reworking sediments parallel and transversal to the coast. The detrital zircon grains indicate a 555 ± 17 Ma maximum age of the deposition for this unit, and its main sources are related to granitoids from the pre-orogenic and pre-to syn-collisional stages of the Araçuaí orogen (ca. 630–560 Ma). The filling of the foreland basin system created in response to the Araçuaí fold–thrust belt is younger than the one existing in the occidental portion of Bambuí basin, which is related to the Brasília fold and thrust belt. Therefore, the final filling of the Bambuí basin would have been controlled by the development of these two-fold–thrust belts throughout the margins of the São Francisco craton during the assembly of West Gondwana.Item Record of Early Tonian mafic magmatism in the central Espinhaço (Brazil) : new insights for break-up of the Neoproterozoic landmass ancestor of São Francisco-Congo paleocontinent.(2020) Moreira, Helen Fonseca; Danderfer Filho, André; Costa, Alice Fernanda de Oliveira; Bersan, Samuel Moreira; Lana, Cristiano de Carvalho; Queiroga, Gláucia NascimentoPetrological characterization, U–Pb geochronology, Lu–Hf analyses and major and trace element data from mafic intrusions in the Central Espinhaço (central portion of the Brazilian shield) are used here to investigate the geological significance of the Early Neoproterozoic magmatism in the context of the S~ao Francisco-Congo paleocontinent. These mafic bodies are represented by medium to coarse-grained metagabbros with plagioclase, amphibole and clinopyroxene. Zircon U–Pb isotopic data from two samples yielded weighted mean 206Pb/238U ages of 895 3.4 Ma (MSWD ¼ 1.7) and 896 2.4 Ma (MSWD ¼ 0.64), regarded as the best estimates for the crystallization age of these mafic rocks. Major and trace element data (including REEs) show that the gabbros originated from a subalkaline tholeiitic magma, typical of intraplate magmatism. Such rocks are slightly enriched in LREEs and LILEs and depleted in HFSEs. Our new isotope and geochemical data, along with regional knowledge, indicate that these metagabbros mark the beginning of an important Tonian-age extensional tectonic event of the landmass of which the S~ao Francisco-Congo paleocontinent was part (Rodinia supercontinent or Central African block?). We furthermore suggest that these rocks belong to a prominent suite of Tonian-age mafic rocks that mark a diachronic breakup attempt of this landmass which may have occurred from south to north along the Espinhaço mountain range.Item Paleoproterozoic juvenile magmatism within the northeastern sector of the São Francisco paleocontinent : insights from the shoshonitic high Ba–Sr Montezuma granitoids.(2020) Bersan, Samuel Moreira; Costa, Alice Fernanda de Oliveira; Danderfer Filho, André; Abreu, Francisco Robério de; Lana, Cristiano de Carvalho; Queiroga, Gláucia Nascimento; Storey, Craig Darryl; Moreira, Hugo SouzaNew, integrated petrographic, mineral chemistry, whole rock geochemical, zircon and titanite U–Pb geochronology, and zircon Hf isotopic data from the Montezuma granitoids, as well as new geochemical results for its host rocks represented by the Corrego Tingui Complex, provides new insights into the late- to post-collisional evolution of the northeastern S~ao Francisco paleocontinent. U–Pb zircon dates from the Montezuma granitoids spread along the Concordia between ca. 2.2 Ga to 1.8 Ga and comprise distinct groups. Group I have crystallization ages between ca. 2.15 Ga and 2.05 Ga and are interpreted as inherited grains. Group II zircon dates vary from 2.04 Ga to 1.9 Ga and corresponds to the crystallization of the Montezuma granitoids, which were constrained at ca. 2.03 Ga by the titanite U–Pb age. Inverse age zoning is common within the ca. 1.8 Ga Group III zircon ages, being related to fluid isotopic re-setting during the Espinhaco rifiting event. Zircon εHf(t) analysis show dominantly positive values for both Group I ( 4 to þ9) and II ( 3 to þ8) zircons and TDM2 model ages of 2.7–2.1 Ga and 2.5–1.95 Ga, respectively. Geochemically, the Montezuma granitoids are weakly peraluminous to metaluminous magnesian granitoids, enriched in LILES and LREE, with high to moderate Mg# and depleted in some of the HFSE. Their lithochemical signature, added to the juvenile signature of both inherited and crystallized zircons, allowed its classification as a shoshonitic high Ba–Sr granitoid related to a late- to post-collisional lithosphere delamination followed by asthenospheric upwelling. In this scenario, the partial melting of the lithospheric mantle interacted with the roots of an accreted juvenile intra-oceanic arc, being these hybrid magma interpreted as the source of the Montezuma granitoids. The Corrego Tinguí Complex host rocks are akin to a syn- to late-collisional volcanic arc granitoids originated from the partial melting of ancient crustal rocks. The results presented in this study have revealed the occurrence of juvenile rocks, probably related to an island arc environment, that are exotic in relation to the Paleo- to Neoarchean crust from the S~ao Francisco paleocontinent’s core.Item Evolução arqueana e paleoproterozoica de corpos plutônicos aflorantes no Bloco Itacambira – Monte Azul e em suas imediações : geocronologia U-pb, isótopos de Hf e geoquímica.(2019) Bersan, Samuel Moreira; Danderfer Filho, André; Danderfer Filho, André; Medeiros Júnior, Edgar Batista de; Gonçalves, Cristiane Paula de Castro; Soares, Antônio Carlos Pedrosa; Silva, Luiz Carlos daO paleocontinente São Francisco, localizado na porção centro-oriental do Brasil, é formado por núcleos arqueanos e terrenos relacionados com arcos magmáticos paleoproterozoicos, amalgamados no decorrer de processos orogênicos globais entre o Sideriano e o Orosiriano (~2.36-2.0 Ga). Embora bem investigado na porção setentrional e meridional, o domínio central e elo entre essas duas regiões do paleocontinente São Francisco carece de investigações para embasar melhor a sua evolução crustal. Na presente tese foram conduzidos estudos no embasamento leste da faixa Araçuaí, no bloco Itacambira-Monte Azul (BIMA) e no segmento meridional do bloco Gavião, região norte de Minas Gerais, a partir de estudos petrográficos, litogeoquímicos, geocronológicos (U-Pb em zircão e titanita) e isotópicos (Lu-Hf em zircão) em plutonitos arqueanos (Pedra do Urubú, Rio Gorutuba e Barrocão) e paleoproterozoicos (Barrinha-Mamonas, Estreito, Paciência, Morro do Quilombo, Serra Branca, Mulungú, Confisco e Montezuma/Complexo Córrego Tinguí). Os granitoides que integram os plutons arqueanos apresentam assinaturas geoquímicas e petrográficas semelhantes à biotita-granitos arqueanos gerados pelo retrabalhamento de crosta continental mais antiga. Resultados geocronológicos obtidos neste trabalho, aliados a dados compilados da literatura, indicam que esses granitos foram gerados em dois eventos distintos de retrabalhamento crustal, um de idade Mesoarqueana, e outro no Neoarqueano. Além disso, zircões herdados com idades entre o Paleo e o Neoarqueano (entre 3.36 Ga e 2.51 Ga) são abundantes nos granitoides paleoproterozoicos tardi- a pós-colisionais que ocorrem no BIMA. Esses zircões apresentam assinaturas de Hf negativas e sugerem uma evolução arqueana duradoura para esse segmento do paleocontinente São Francisco. Processos de retrabalhamento crustal são predominantes, enquanto eventos de crescimento crustal seriam esporádicos em torno de 3.05 Ga. Os diversos plutons paleoproterozoicos afloram segundo uma orientação preferencial N-S ao longo da região centrosetentrional do BIMA e na região do Complexo Córrego Tinguí, no setor meridional do bloco Gavião. As assinaturas químicas dessas rochas, que variam de appinitos, sienitos, quartzomonzonitos a granitos, mostram que esses diversos corpos plutônicos são dominantemente potássicos a ultrapotassicos, com afinidade alcalina a alcalina-cálcica, com forte enriquecimento em LILEs e elementos terras raras leves, empobrecimento em Nb, Ta e Ti, além de moderados a altos Mg#. Esse magmatismo potássico/ultrapotássico é compatível com um ambiente tectônico tardi- a pós-colisional, no qual o processo de slab-break off foi seguido pelo colapso orogenético e ascensão de uma pluma mantélica, associadas à um magma gerado pela fusão parcial de uma fonte mantélica previamente metassomatizada por subducção, com posterior hibridização de magmas gerados pela fusão parcial de crosta continental (protolitos ígneos e/ou sedimentares). As datações U-Pb em zircão e titanita para esses granitoides indicam um evento duradouro, com idades de cristalização entre 2.06 Ga e 1.98 Ga, compatíveis com o estágio tardi- a pós-colisional registrado para o paleocontinente São Francisco ao longo da transição entre o Riaciano e o Orosiriano. Apesar das semelhanças geoquímicas e geocronológicas, uma assinatura isotópica contrastante registrada em zircões cristalizados e herdados presentes nessas rochas, se mostra compatível com a existência de dois terrenos crustais distintos: um de natureza predominantemente arqueana que possivelmente representa a borda ocidental retrabalhada do paleocontinente São Francisco; e um terreno dominantemente juvenil, exótico em relação à crosta paleo a neoarqueana do núcleo desse paleocontinente, provavelmente relacionado a um ambiente de arco de ilhas, posteriormente acrescionado à sua margem. Dessa forma, os resultados apresentados nesta tese trazem indícios de que a evolução paleoproterozoica do segmento estudado registrada em granitoides tardi- a pós-colisionais é mais complexa do que previamente proposto, mostrando-se em alguns aspectos similar com aquela registrada na região do cinturão Mineiro, na porção meridional do paleocontinente São Francisco.Item Stratigraphic, isotopic, and geochronological record of a superposed proforeland basin in the eastern São Francisco craton during west Gondwana amalgamation.(2020) Rossi, Ariadne Verônica Andrade; Danderfer Filho, André; Bersan, Samuel Moreira; Kelmer, Luiza Rocha; Tavares, Túlio Delôgo; Lana, Cristiano de CarvalhoThe Três Marias Formation, a siliciclastic succession that occurs at the top of the Bambuí Group, has recorded the filling of the Brasiliano foreland basin that developed on the São Francisco craton. At the eastern portion of this craton, the Três Marias Formation outcrops in Gorutuba ridge, north of Minas Gerais, which area was investigated by using field work, stratigraphic analysis, and isotopic U–Pb and Lu–Hf analysis. In this area, the Três Marias Formation includes molasse deposits composed mainly of arkoses and hybrid conglomerates. The arkose sediments came into the basin through a fluvio–deltaic system located to the northeast and were reworked in a siliciclastic shelf under the influence of waves, tides and storm currents. The paleocurrents indicate a coastline around the NW and NE directions, with current flows reworking sediments parallel and transversal to the coast. The detrital zircon grains indicate a 555 ± 17 Ma maximum age of the deposition for this unit, and its main sources are related to granitoids from the pre-orogenic and pre-to syn-collisional stages of the Araçuaí orogen (ca. 630–560 Ma). The filling of the foreland basin system created in response to the Araçuaí fold–thrust belt is younger than the one existing in the occidental portion of Bambuí basin, which is related to the Brasília fold and thrust belt. Therefore, the final filling of the Bambuí basin would have been controlled by the development of these two-fold–thrust belts throughout the margins of the São Francisco craton during the assembly of West Gondwana.Item Geoquímica e geocronologia da Suíte Paciência : implicações para o fim da evolução riaciana do Bloco Itacambira-Monte Azul.(2018) Bersan, Samuel Moreira; Danderfer Filho, André; Abreu, Francisco Robério de; Lana, Cristiano de CarvalhoDiversos corpos plutônicos alcalinos de alto potássio paleoproterozoicos ocorrem no embasamento do cráton São Francisco, bem como no embasamento dos orógenos que o bordejam. Localizado no bordo oeste do cráton São Francisco, o bloco Itacambira- Monte Azul integra o embasamento do orógeno Araçuaí, em partes retrabalhado pelo evento tectonometamórfico Brasiliano. Nesse bloco, os plutonitos Paciência, Morro do Quilombo e Serra Branca, constituídos de rochas alcalinas, são englobados na Suíte Paciência. Os resultados petrográficos para a Suíte Paciência mostram o predomínio de monzonitos e sienitos, equigranulares a porfiríticos, com ocorrência de enclaves máficos. As análises químicas indicam altas concentrações de álcalis, bem como o enriquecimento de óxidos ferromagnesianos e alto Mg# (número de magnésio). Essas rochas são dominantemente metaluminosas, alcalinas a alcalino-cálcicas e magnesianas, enriquecidas em Ba, Sr e Rb e depletadas em Nb, P, Ti e em elementos incompatíveis. Mostram altos conteúdos em elementos terras raras (ETR) com fracionamento dos ETR leves sobre os pesados e anomalias de Eu que variam de negativas a fracamente positivas. As características geoquímicas dessas rochas são similares às de granitoides potássicos originados tardiamente em eventos orogênicos associados à subducção, com fonte mantélica metassomatizada e enriquecida em elementos incompatíveis e participação de crosta arqueana na geração desse magma. A idade de cristalização em 2053 ± 6.3 Ma indica que as rochas da Suíte Paciência se relacionam aos estágios tardios da orogênese Transamazônica, possivelmente associados com a evolução de um extenso arco magmático desenvolvido ao final do Riaciano. Dessa forma, a Suíte Paciência e também as demais suítes alcalinas paleoproterozoicas presentes no embasamento do orógeno Araçuaí registram um período de estabilização do paleocontinente São Francisco-Congo na transição Riaciano-Orosiriano.Item Registro e análise de estruturas relacionadas com a tectônica extensional do rifteamento Macaúbas na Serra Central, norte de Minas Gerais.(2017) Bersan, Samuel Moreira; Danderfer Filho, AndréNa região norte da faixa Araçuaí, no domínio fisiográfico do Espinhaço Central, existem registros de bacias sedimentares superpostas instaladas sobre o embasamento do cráton São Francisco. Nesse contexto, a morfoestrutura da Serra Central, norte de Minas Gerais, é sustentada por uma sucessão siliciclástica do Supergrupo Espinhaço superposta a oeste por diamictitos da base do Grupo Macaúbas, representando os registros de rifteamento superpostos ao final do Esteniano e do Toniano Superior, respectivamente. No bordo oeste da Serra Central, são descritas estrias de média a alta obliquidade desenvolvidas sobre os planos de acamamento da sucessão do Grupo Sítio Novo, incompatíveis com a tectônica compressional Brasiliana, que afeta essas rochas. Essas estrias são associadas a degraus e definem vetores de deslizamento interestratais indicativos de movimentação normal a normal destral. Associados a essas lineações, ocorrem veios que também apontam para a atuação de um campo de esforço extensional, com componente destral associada. A análise cinemática e dinâmica dessas estruturas permitiu a interpretação de um regime tectônico distensivo de natureza transtrativa destral e, possivelmente, relacionado ao evento de rifteamento Macaúbas. Nesse cenário, o bloco de capa regional do rifte Macaúbas, representado pela sucessão esteniana do Grupo Sítio Novo, foi deformado sob a atuação de um cisalhamento antitético, com desenvolvimento de um rollover associado. No flanco frontal do rollover, as camadas experimentaram significativa magnitude de rotação, revelando elevado mergulho próximo à borda de falha e favorecendo o desenvolvimento do deslizamento interestratal.