Evolução geológica integrada do ofiolito cerro do ouro e do arco São Gabriel, escudo sul-riograndense, Brasil

Abstract

Rochas do arco São Gabriel e de fragmentos ofiolíticos estão preservadas no Cinturão Dom Feliciano e registram características similares aos regimes modernos de placas tectônicas. A análise de processos magmáticos, metamórficos e metassomáticos é necessária para entender a evolução geológica integrada de fragmentos ofiolíticos e do arco intraoceânico, sendo o objetivo desta tese. Os estudos foram desenvolvidos nas regiões do Cambaizinho, Palma e Palma Leste, no Terreno São Gabriel. Geocronologia por LA-ICP-MS U-Pb em zircão, granada e rutilo foram combinados com isótopos de boro em dravita, isótopos de Lu-Hf e química de elementos traço em zircão. As condições metamórficas foram determinadas através de modelagem termodinâmica. Amostras da infraestrutura do arco forneceram idades magmáticas de 724,6 ± 3,2 Ma (metatonalito Suíte Vila Nova), 731,6 ± 0,5 Ma (metagabro São Luís), 698,9 ± 4,2 Ma e 673,9 ± 6,8 Ma (monzogranito Suíte Sanga do Jobim). Valores positivos de εHf(t) indicam composições de zircões derivadas de manto depletado (metatonalito = +10,1 e +7,4; metagabro = +11,1 e +7,1; monzogranito = +9,2 e +2,5). A superestrutura do arco foi investigada através da análises de metassedimentos. As idades variam de 817 Ma a 702,5 Ma, com concentração em 769,1 ± 4.6 Ma e 731,6 ± 2.2 Ma. A idade máxima de deposição de 739.04 ± 4.47 Ma foi calculada com base em amostras de xistos. A proveniência em rochas do arco é sugerida com base nas idades obtidas, nos valores de εHf(t) (+0,4 a +11,9), na assinatura de elementos terras raras de zircões detríticos, e nos valores de δ11B em dravitas (+0,51 a +3,39). A assembleia granada + estaurolita + biotita + muscovita + clorita + plagioclásio + ilmenita + quartzo foi formada na fácies anfibolito inferior, em temperaturas e pressões entre 536-555 ºC e 4,5-5,1 kbar. Idades metamórficas foram obtidas por U-Pb em granada (721 ± 14 Ma, metassedimento) e rutilo (706 ± 11 Ma, metagabro). A idade do metassomatismo de fundo oceânico da seção de manto do ofiolito foi obtida por datação U-Pb em rutilo de rocha ultramáfica (787,6 ± 2,6 Ma) e por U-Pb em zircão de cloritito metassomático (889,2 ± 2,3 Ma), com εHf(t) do zircão entre +17,5 e +9,9. Os processos geotectônicos incluíram a construção inicial do Terreno São Gabriel em ~817-725 Ma, metamorfismo em ~721-706 Ma e metassomatismo da crosta oceânica em ~887 Ma e ~787 Ma. A presente interpretação de evolução geológica é um avanço no entendimento dos processos de geração de crosta oceânica e arco intraoceânico e colisão na Orogênese Brasiliana.

Neoproterozoic rocks from the São Gabriel arc are preserved in the Dom Feliciano Belt and evolved similarly to modern plate tectonic regimes. The integrated analysis of magmatic, metamorphic and metasomatic processes is necessary to understand the geological evolution of ophiolitic fragments and intra-oceanic arcs and is the objective of this thesis. The studies were developed in the Cambaizinho, Palma and Palma Leste regions, São Gabriel Terrane. LA-ICP-MS U-Pb geochronology in zircon, garnet and rutile were combined with boron isotopes in dravite, Lu-Hf isotopes and trace element chemistry in zircon. The metamorphic conditions were determined through petrography, mineral chemistry and thermodynamic modeling. Samples from the infrastructure of the arc provided zircon U-Pb magmatic ages of 724.6 ± 3.2 Ma (Vila Nova Suite metatonalite), 731.6 ± 0.5 Ma (São Luís metagabbro), 698.9 ± 4.2 Ma and 673.9 ± 6.8 Ma (Sanga do Jobim Suite monzogranite). Positive values of εHf (t) indicate zircon compositions derived from depleted mantle (metatonalite = +10.1 and +7.4; metagabbro = +11.1 and +7.1; monzogranite = +9.2 and +2.5). Investigated metasedimentary rocks represent the superstructure of the arc; the ages range from 817 to 702.5 Ma, with a concentration of 769.1 ± 4.6 Ma and 731.6 ± 2.2 Ma. The maximum depositional age of 739.04 ± 4.47 Ma was calculated using schist samples. The provenance in rocks from the arc is based on the ages, values of εHf(t) (+0 .4 to +11.9), signature of rare earth elements of detrital zircon, and values of δ11B in dravites (+0.51 to +3.39). The garnet + staurolite + biotite + muscovite + chlorite + plagioclase + ilmenite + quartz assemblage was formed under lower amphibolite facies, estimated at temperatures and pressures between 536-555 ºC and 4.5-5.1 kbar. Metamorphic ages are from U-Pb in garnet (721 ± 14 Ma, metasediment) and rutile (706 ±11 Ma, metagabbro). The age for metasomatism of the seafloor in the ophiolite mantle section is from U-Pb dating in rutile from an ultramafic rock (787.6 ± 2.6 Ma) and from U-Pb on metasomatic chloritite zircon (889.2 ± 2.3 Ma), with zircon εHf(t) between +17.5 and +9.9. The geotectonic processes included the initial construction of the São Gabriel Terrane at ~817-725 Ma, metamorphism at ~721-706 Ma, and oceanic crust metasomatism at ~887 and ~787 Ma. The present geological evolutionary interpretation is an advance in the understanding of the processes of oceanic crust and intra-oceanic arc generation in the Brasiliano Orogenesis.