Evolução de ofiolitos neoproterozóicos do Escudo Sul-Riograndense

Abstract

O tempo de formação e acreção de crosta oceânica ao Orógeno Brasiliano são determinados, junto com a caracterização de litosfera oceânica. A dificuldade de datar ofiolitos é superada pela busca e descoberta de zircão em albititos e rochas metassomáticas contidas em serpentinitos. Foram selecionados três ofiolitos no terreno juvenil São Gabriel e um no cinturão de dobramentos e cavalgamento Porongos no sul do Escudo Brasileiro. Estudo isotópico de zircão e boro foi realizado. Análises U-Pb SHRIMP, Lu-Hf LA-ICP-MS e elementos-traço em zircão foram executadas na mesma região dos cristais. Análises isotópicas de boro foram realizadas em turmalinas de turmalinito. Microcopia eletrônica de varredura e análises químicas de rocha total também foram realizadas para classificar e interpretar o ambiente geológico dos ofiolitos. Estudos de zircão de albititos e metassomatitos levaram a idades Tonianas para os ofiolitos Cerro Mantiqueiras, Ibaré e Palma. Zircão dos albititos apresentam as idades mais antigas. No Cerro Mantiqueiras, duas idades Concordia distintas são de 923 ±3 Ma no núcleo e 786 ±13 Ma na borda com εHf = +8 a +13 e em Ibaré uma idade única de 892 ±3 Ma com εHf = +13 a +15. Análises de zircão de metassomatitos e rocha vulcanoclástica dos ofiolitos Ibaré e Palma indicam idades semelhantes, respectivamente 726 ±2 Ma e 722 ±3 Ma (metassomatitos) e 758 ±4 Ma (rocha vulcanoclástica) Outras três idades representativas registradas nos metassomatitos são 880 ±12, 836 ±6 e 780 ±5 Ma, interpretadas como sucessivos eventos de serpentinização. Composições isotópicas mantélicas de Hf em zircão dos metassomatitos variam de εHf = +12,1 a +1,4 e na rocha vulcanoclástica εHf = +11 a +6. O turmalinito maciço, imerso em serpentinito de Ibaré, apresenta composição química e isotópica homogênea (dravita) (δ11B = +3 a +5 ‰) e origem em crosta oceânica alterada. O Granito Santa Rita resultou em idade de 585 ±2 Ma e εHf = -14 a -32. No ofiolito Capané, o zircão metassomático de rodingito blackwall contido em serpentinito exibe múltiplas idades U-Pb do Toniano ao Cryogeniano (793 ±0.9, 757 ±2, 715 ±2). Isótopos de Hf indicam zircão de manto depletado (εHf = +15,0 a +10,7) e elementos-traço de ambiente oceânico. Geoquímica de zircão se aproxima da derivação mantélica. Formação e acreção dos ofiolitos ocorreram no Toniano (923-722 Ma) no terreno São Gabriel. No Cinturão Porongos, a formação do ofiolito Capané ocorreu no Toniano-Cryogeniano (793-715 Ma) com início da acreção no Cryogeniano (650 Ma) durante a orogênese colisional. Esses dados registram, no Escudo Sul-Riograndense, o início da ampla tafrogenia no Toniano para ruptura de Rodinia e posterior reconstrução de Gondwana.

Timing of oceanic crust formation and accretion to the Brasiliano Orogen are determined, along with characterization of oceanic lithosphere. The difficulty of dating ophiolites is presently overcome by the search and finding of zircon in albitites and metasomatic rocks contained in serpentinite. Three ophiolites were selected from the juvenile São Gabriel terrane and one from Porongos fold and thrust belt, southern Brazilian Shield. Isotopic study of zircon and boron was performed. Zircon U-Pb SHRIMP, Lu-Hf LA-ICP-MS and trace element analyses were executed in the same region of the crystals. Boron isotopic analyses were conducted in tourmalines from tourmalinite. Scanning electron microscopy and whole-rock chemical analyses were done to classify and interpret the geological environment of ophiolites. Zircon studies of albitites and metasomatites yield Tonian ages for Cerro Mantiqueiras, Ibaré and Palma ophiolites. Zircon from albitites present the oldest ages. In Cerro Mantiqueiras, two distinct Concordia ages are 923 ±3 Ma in the cores and 786 ±13 Ma in the rims with εHf = +8 to +13; in Ibaré, a single age of 892 ±3 Ma with εHf = +13 to +15. Analyses of zircon from metasomatites and a volcanoclastic rock from Ibaré and Palma ophiolites indicate similar ages, respectively 726 ±2 Ma and 722 ±3 Ma (metasomatites) and 758 ±4 Ma (volcanoclastic rock). Other three representative ages recorded in the metasomatites are 880 ±12, 836 ±6 and 780 ±5 Ma, interpreted as successive serpentinization events. Mantle Hf isotope compositions of zircon in the metasomatites range from εHf = +12.1 to +1.4 and in the volcanoclastic rock εHf = +11 to +6 Massive tourmalinite enclosed in serpentinite in Ibaré has homogeneous chemical (dravite) and isotopic composition (δ11B = +3 to +5‰), pointing to altered oceanic crust origin. The Santa Rita Granite resulted in age of 585 ±2 Ma and negative εHf (−14 to −32). In the Capané ofiolite, rodingite blackwall contained in serpentinite has metasomatic zircon that displays multiple U–Pb ages from Tonian to Cryogenian (793 ±0.9, 757 ±2, 715 ±2 Ma). Hf isotopes indicate zircon origin from a depleted mantle (εHf = +15 to +10.7) and trace elements point to oceanic environment. Zircon geochemistry is close to the mantle array. Ophiolite formation and accretion occurred in the Tonian (923-722 Ma) in São Gabriel terrane. In the Porongos belt, Capané ophiolite formation occurred in the Tonian-Cryogenian (793-715 Ma) with accretion starting in the Cryogenian (650 Ma) during collisional orogenesis. These data record, in the southern Brazilian Shield, the onset of intense taphrogeny in the Tonian for Rodinia break-up and later reconstruction of Gondwana.