Gênese dos serpentinitos e esteatitos do Complexo Passo Feio (RS-Brasil) : evidências mineralógicas, geoquímicas e isotópicas

Abstract

Os serpentinitos são rochas adequadas para a pesquisa da natureza e origem dos fluidos que hidrataram a rocha ultramáfica. No Complexo Passo Feio (PFC) ocorreram transformações intensas que obliteraram as características primárias das rochas ultramáficas e máficas. Neste contexto, destacam-se eventos de metamorfismo e de deformação que levaram a modificações da mineralogia, estruturas e texturas primárias. Verifica-se que além da serpentinização e deformações, ocorreu uma intensa carbonatação dos serpentinitos com a formação de ophicarbonatos e esteatitos. A identificação da carbonatação nestas rochas destaca o potencial deste processo como um mecanismo de sequestro do CO2. As modificações mineralógicas, químicas e isotópicas são analisadas em detalhe, através de espectrometria de fluorescência de Raios-X, microssonda eletrônica, microscopia eletrônica de varredura, catodoluminescência, laser ablation (datação U-Pb) e isótopos estáveis de C e O em carbonatos. Outras técnicas empregadas permitiram a aquisição de dados diferenciados, como laser ablation diretamente sobre a lâmina delgada para obtenção de elementos traços e terras raras (REE) e isótopos estáveis em silicatos apresentados nesta tese em parceria com o ETH. Para um melhor entendimento dos eventos que afetaram a área e origem das rochas fontes, datações em zircões de anfibolitos, clorititos e xistos são correlacionadas a processos e eventos. Os novos dados de datação, obtidos no decurso da tese e analisados em conjunto com os dados existentes na área de estudo, permitem a proposição de um modelo tectônico e a indicação de um novo limite para o PFC e do terreno São Gabriel. As idades mesoproterozóicas em zircão são dados pioneiros adquiridos para a área, bem como a identificação dos sulfetos de níquel e cobre associados com a carbonatação. A partir da interpretação dos dados de isótopos estáveis adquiridos em carbonatos e silicatos foi possível a proposição da origem metamórfica dos fluidos serpentinizantes e mista ígnea-metamórfica para os fluidos da carbonatação. Os resultados obtidos permitem correlacionar os eventos de metamorfismo regional da fácies anfibolito inferior (M1) com a serpentinização e o metamorfismo de contato da fácies xisto verde (M2) com a carbonatação. As análises dos espinélios reforçam a intensidade das modificações dos eventos principais nas rochas ultramáficas, sendo rara a identificação de um núcleo ígneo ainda preservado. Através da química de rocha total e mineral, sugere-se um protólito dunítico/harzburgitíco para a rocha ultramáfica original e um ambiente tectônico de formação de arco. Em termos químicos e isotópicoso PFC apresenta um comportamento similar e comparável com outros complexos ultramáficos serpentinizados e carbonatados mundiais. A tese traz novos dados geocronológicos e geoquímicos para as unidades metamórficas do Escudo Sul-Riograndense, com foco na região de Caçapava do Sul-RS e tem como objetivo contribuir para o entendimento da evolução petrológica das rochas ultramáficas e tectônica da área em conformidade com trabalhos anteriormente publicados em temas correlatos na região de estudo.

The serpentinites are appropriate rocks for researching the nature and origin of fluids that hydrated the ultramafic rock. At the Passo Feio Complex (PFC) there have been intense transformations that obliterate the primary characteristics of the mafic and ultramafic rocks. In this context, deformation and metaforphism events stands up, which culminate in modifications of it’s mineralogy, structure and primary textures. Besides the deformationand serpenization, it also can be checkedan intense carbonatation of the serpentinites with ophicarbonates and soapstones formation. The identification of carbonatation in this rocks highlight the potencial of this process has a carbon sequestration mechanism.The chemical, isotopical and mineralogical changes are analized in detail using X-ray fluorescence, eletronic micropobe, scanning electron microscopy, cathodoluminescence, laser ablation (U-Pb dating) and stableoxygen and carbon isotopeof bulk carbonates. Another used techniques have allowed the gathering of differenced data, such has laser ablation directly on the thin section for trace and rare earth elements (REE) and stable isotopes in silicates, which arepresented on this thesis, in a partnership with ETH. For a better undestanding of the events that have impacted the area and the origin of source rock, zircon dating of amphibolites, chloritite and schists are correlated to processes and events. The new dating data, obtained in the thesis construction and analized together with secondary data at the study area, allow the proposition of a tectonic model and the indication of a new limit for the PFC and São Gabriel Terrane. The mesoproterozoic ages in zircon are pioneer data aquire for the area, as so the identification of nickel and copper sulfites associated with carbonatation. From the interpretation of stable isotopes data aquire in carbonates and silicates it was possible a proposition of the metamorphic origin of serpentinizing fluids and mixed igneous-metamorphic for carbonation fluids. The obtained results allow to correlate the metamorphism events of regional amphibolite-facies metamorphism (M1) with serpentinization and the contact greenschist facies metamorphism (M2) with the carbonation. The spinels analysis reinforce the intensity of the modifications of main events at ultramafic rocks, been rare the identification of a still preserved igneous core. From the whole-rock and mineral chemistry it’s suggested a dunitic/harzburgitic protolith for the original ultramafic rock and a tectonic setting arc. In chemical and isotopical terms, the PFC presents a similar and comparable behave with another serpentinized ans carbonated world ultramafic complexes. This thesis presentnew geochronology and geochemistry data for the metamorfic units of the Brazilian Shield South, focusing on the Caçapava do Sul-RS region, and have anobjetive to contribute for the petrologicevolution understanding of tectonic and ultramafic rocks of the area in conformity with previously publicated studys at correlationedsubjects at the study region.