Evolução petrológica do magmatismo TTG paleoproterozoico do Complexo Arroio dos Ratos, Distrito de Quitéria, São Jerônimo/RS

Abstract

No sul do Brasil, três associações do tipo tonalito-trondhjemito-granodiorito (TTG) foram identificadas no Complexo Arroio dos Ratos (CAR), e sua idade determinada (U-Pb em zircão por LA-MC-ICP-MS). Os metatonalitos da Associação 1 (A1 – 2.148 ± 33 Ma) têm trama resultande de deformação no estado sólido. Os tonalitos e granodioritos da Associação 2 (A2 – 2.150 ± 28 Ma) são intrusivos na A1 e têm composição similar, mas são menos deformados e preservam parcialmente suas estruturas primárias. Ambas as associações coexistem com magmas básicos a intermediários. Os gnaisses granodioríticos da Associação 3 (A3 – 2.077 ± 13 Ma) não têm magmatismo máfico associado, e seu bandamento bem desenvolvido localmente mostra feições de fusão parcial. As características geoquímicas das três associações são similares e indicam fontes relacionadas a ambiente de arco magmático continental. As razões 87Sr/86Sr(i) (0,701 a 0,703), os valores positivos de ƐNd(t) (+1,45 a +5,19) e as idades TDM próximas das de cristalização indicam fontes juvenis para A1 e A2. As rochas da A3 têm razão 87Sr/86Sr(i) de 0,715, valores de ƐNd(t) de +0,47 e idades TDM próximas das de cristalização, indicando fonte de composição similar à das outras associações, embora mais rica em Rb, porém sua origem permanece em discussão. As razões isotópicas de Pb de A1 e A2 são similares e compatíveis com a evolução do manto e orógeno (208Pb/204Pb = 37,3-37,6; 207Pb/204Pb = 15,62-15,65; 206Pb/204Pb = 18,0-18,2). As razões isotópicas de Pb da A3 são diferentes das da A1 e A2, indicando fonte mais pobre em Th (208Pb/204Pb = 37,1; 207Pb/204Pb = 15,64; 206Pb/204Pb = 18,5). A geoquímica de A1 e A2 sugere fonte juvenil com contaminação por material crustal. Contudo, a assinatura isotópica de Sr-Nd-Pb desse material crustal é similar à da fonte que gerou essas associações, e pode ter sido a crosta gerada no arco magmático, o que é compatível com os resultados geocronológicos. O conjunto de dados aponta para processos de auto-canibalismo na geração das rochas do CAR. Os dados geoquímicos e isotópicos sugerem fusão de manto metassomatizado (tipo E-MORB) como fonte geradora das rochas do CAR. Neste caso, a geração de associações de rochas com as típicas características de associações TTG (e.g., depleção em elementos terras raras pesadas) pode ter resultado da fusão de um manto tipo granada-lherzolito, o que também é indicado pelas relações de contemporaneidade com magmas básicos a intermediários. Um volume subordinado de paragnaisses foi identificado no CAR, representado por metapelitos, com rochas calcissilicáticas subordinadas, ambos de estruturação similar à das associações TTG. Estas rochas são cortadas por anfibolitos, interpretados como antigos diques máficos, 1.716 ± 72 Ma (U-Pb em zircão por LA-MC-ICP-MS). Esses dados são inéditos no Escudo Sul-rio-grandense e, juntamente com dados geoquímicos preliminares, permitem comparar esse magmatismo ao enxame de diques máficos anorogênicos da região de Florida, Uruguai, que cortam o Cráton Rio de La Plata. Os dados obtidos são compatíveis com a evolução geológica do CAR como registro de um arco magmático meso- a tardi-rhyaciano seguido de um período intraplaca (anorogênico, ou mesmo tafrogênico), estateriano.

In southern Brazil, three TTG-type associations have been identified within the Arroio dos Ratos Complex (ARC) and their ages determined by LA-MC-ICP-MS U-Pb in zircons. The metatonalites of Association 1 (A1 – 2,148 ± 33 Ma) have strong solid-state fabric. The tonalites and granodiorites of Association 2 (A2 – 2,150 ± 28 Ma) are intrusive in A1 and have similar composition, but are less deformed, and their primary structures are partly preserved. Both associations display coeval basic to intermediate magmas. Association 3 (A3 – 2,077 ± 13 Ma) tonalitic to granodioritic gneisses have no coeval mafic magmas, and its characteristic banding shows local partial melting features. The geochemical characteristics of the three associations are similar and indicate sources related to continental magmatic arc environment. The 87Sr/86Sr(i) ratios (0.701 to 0.703), positive ƐNd(t) values (+1.45 to +5.19), and TDM ages close to crystallization ages indicate juvenile sources for A1 and A2. The A3 rocks have 87Sr/86Sr(i) ratio of 0.715, ƐNd(t) value of +0.47 and a TDM age that is close to the crystallization age, indicating source composition similar to that of the other associations, although richer in Rb, but its origin remains under discussion. Pb isotopic ratios of A1 and A2 are similar and compatible with the evolution of the mantle and orogen (208Pb/204Pb = 37.3-37.6; 207Pb/204Pb = 15.62-15.65; 206Pb/204Pb = 18.0-18.2). A3 Pb isotopic ratios differ from A1 and A2, indicating a source that was poorer in Th (208Pb/204Pb = 37.1; 207Pb/204Pb = 15.64; 206Pb/204Pb = 18.5). A1 and A2 geochemichal characteristics suggest juvenile source with contamination by crustal material. However, the Sr-Nd-Pb isotopic signature of this crustal material is similar to the source material that originates these associations, and that may be the crust generated in the magmatic arc, which is compatible with the geochronological results. The dataset points to processes of self-cannibalism during the generation of the ARC rocks. The geochemical and isotopic data suggest melting of metasomatized mantle (E-MORB type) as source for the ARC rocks. In this case, the generation of rock associations with typical TTG characteristics (e.g., the depletion in heavy rare earth elements) may have arisen from the melting of a garnet-lherzolite-type mantle, which is also indicated by their coexistence with basic to intermediate magmas. A subordinate volume of ARC rocks comprises high-grade paragneisses, mostly pelitic but also calc-silicate, which exhibit similar structural relations as observed in the TTG-type associations. They are crosscut by amphibolites interpreted as former mafic dykes dated at 1,716 ± 72 Ma (U-Pb LA-MC-ICP-MS zircon).The data presented here represents the first Staterian age value obtained from mafic rocks in southern Brazil, and together with preliminary geochemical data indicate that they may be correlated in age and composition with the well-known anorogenic Florida dyke swarm in Uruguay, wich crosscuts the Rio de la Plata Craton. The ARC is here interpreted to represent the register of a mid- to late Rhyacian magmatic arc, followed by a Staterian intraplate (anorogenic, or maybe even tafrogenic) stage.