Rochas sieniticas e mangeritico-charnoquiticas neoproterozoicas da região entre Caldas e Campestre, MG: aspectos petrológicos

• Main Author: Valdecir de Assis Janasi
• Other Authors: Horstpeter Herberto Gustavo Jose Ulbrich
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 1992
• Subjects: Petrologia; Petrologia Ígnea; Não informadas pelo autor.
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44135/tde-28092012-155830/

Foi mapeada na escala 1:50.000 uma área de apr.628 km² situada entre as cidades de Caldas e Campestre, SW de Minas Gerais, no domínio alóctone referido como \"Nappe de Empurrão Socorro-Guaxupé\" (NESG). As rochas mais antigas, dominantemente gnaisses fortemente migmatizados, foram agrupadas em dois complexos. os gnaisses de afinidades supracrustais foram incluídos no Complexo Caconde (de idade proterozóica), enquanto os ortognaisses migmatíticos foram atribuídos ao Complexo Pinhal. Rochas granitóides intrusivas nesses dois complexos foram divididas em quatro conjuntos principais: uma suite de quartzo-monzonitos a sienogranitos porfiríticos cáIcioalcalinos potássicos; uma série de pequenos corpos de granitos quigranulares anatéticos associados aos migmatitos; um maciço tabular mangerítico-charnoquítico-granítico (maciço São Pedro de Caldas); e uma intrusáo sienítica mais jovem (maciço Capituva). os dois últimos maciços foram posteriormente mapeados em detalhe e estudados com ênfase petrológica. O maciço sienítico Capituva tem forma elipsoidal alongada segundo N4OW (16 x 11km), resultante da invasão sucessiva de quatro pulsos magmáticos principais parcialmente superpostos, com leve, mas contínuo deslocamento para NE. O conjunto dos três pulsos iniciais, composicionalmente pouco variado (þredominam sienitos levemente supersaturados com IC entre 20 e 25), mostra em geral facies porfiríticas de matriz fina ou fina a média marginais, que dão lugar a facies Iaminadas médias a grossas centrais, refletindo cristalização progressivamente mais lenta devido ao aquecimento das rochas encaixantes. Os contatos entre as facies mapeadas são em geral transicionais, mas localmente claramente intrusivos. O quarto pulso magmático, mais complexo, é formado por um núcleo mais máfico (mela-sienitos porfiríticos, com IC em torno de 35) circundado por sienitos laminados grossos. Quartzo sienitos cinzentos finos ocorrem em meio aos sienitos laminados, definindo faixas de forma semi-anelar. Os contatos entre as duas últimas facies sugerem intrusão aproximadamente contemporânea. Nos contatos intrusivos em granitóides cálcio-alcalinos potássicos que circundam parcialmente o maciço, e formam abundantes inclusões em seu interior, registram-se fenômenos de contaminaçáo (\'biotita sienitos\"), anatexia local e back-veining, e deposição de material cumulático proveniente do magma sienítico, seja como lentes máficas-ultramáficas centimétricas, seja como uma facies (localmente mapeável) de sienitos grossos (acumulação de megacristais de feldspato alcalino. A forma tridimensional do maciço é a de um \"funil\" inclinado para NE, resultado da intrusão forçada dos magmas a profundidades de apr. 10 km (3 kb) e deformação regional tardia contemporânea. As rochas do maciço são ricas em LILE (K, Ba, Sr), têm conteúdos relativamente baixos de HFSE (Nb, Zr, Ti), e padrões de REE fortemente fracionados e sem anomalias significativas de Eu. O magma cristalizou sob fO2 elevadas, çomo indicado pela presença de ferri-ilmenita como único óxido de Fe-Ti primário e pelos Mg# elevados dos minerais máficos (piroxênios, hornblendas edeníticas e biotitas). Três conjuntos de facies principais podem ser identificados pela litogeoquímica. Modelamentos geoquímicos sugerem que magmas equivalentes ao melasienito analisado não poderiam gerar as facies sieníticas por extração de fases de cristalização precoce, o que possivelmente reflete a presença de cristais de feldspato alcalino incorporados a partir de sienitos encaixantes nas rochas mais máficas. Já os quartzo sienitos finos poderiam ter se formado por fracionamento a partir de magmas equivalentes aos sienitos médios e grossos por extração de plagioclásio (previamente a sua reabsorção pelos magmas), feldspato alcalino, biotita ferri-ilmenita e apatita. Sr e Eu não são significativamente empobrecidos nos quartzo sienitos, o que indica que as proporções de fracionamento foram pequenas. Os magmas traquíticos potássicos parentais para a suite devem ter se formado a partir de magmas básicos ricos em elementos litófilos (com altas razões razões La/Nb e K/Ti), por fracionamento de fases máficas (olivina, piroxênios e possivelmente ilmenita), que teve como efeito principal a diminuição sensível dos conteúdos de elementos compatíveis oomo Ni e Cr e dos Mg#, bem como o incremento global em elementos incompatíveis. Evidências estratigráficas e estruturais indicam que os maciços sieníticos Capituva e Pedra Branca (situado pouco a SW) constituem as intrusões neoproterozóicas mais jovens da área estudada, e provavelmente correspondem a uma extensão a NE do \"cinturão granitóide ltu\", de caráter tardi- a pós-tectônico ao ciclo Brasiliano. Eles seriam então comparáveis, em termos de situação tectônica, ao magmatismo potássico terciáriocenozóico da costa oeste norte-americana, gerado em ambiente extensional pós-subducção. As similaridades químicas com o magmatismo shoshonítico de áreas de subducção ativa devem, portanto, refletir antes as condições de geração e as características da área-fonte (manto litosférico zubcontinental?) que o ambiente tectônico de geração dos magmas. O maciço São Pedro de Caldas é formado por mangeritos, charnoquitos e hornblenda granitos gnáissicos que ocorrem em corpos tabulares dobrados, com espessura original de algumas centenas de metros, e área total exposta de ca. 120 km2. Foi dividido em três setores geográficos, que devem corresponder a diferentes intrusões. Quartzo mangeritos médios a grossos, equi a inequigranulares, predominam em todos os setores: um zoneamento bem marcado é observado no setor Centra, onde eles passarn, de modo transicional, para charnoquitos, e então para hornblenda granitos, em direção ao provável topo original da intrusão. Entre outras facies de ocorrência mais restrita incluem-se mangeritos e quartzo mangeritos finos, além de quartzo monzonitos e granitos isótropos, gerados por.remobilização das rochas do maciço durante o metamorfismo superimposto. A baixa a(H2O) dos magmas parentais se reflete na mineralogia de máficos das facies principais, com amplo predomínio de piroxênios (ferrossilita e hedenbergita) sobre a hornblenda hastingsítica Os sienogranitos mais diferenciados, em contraste, são mais hidratados, e mostrarm hornblenda hastingsítica e biotita como máficos principais. O principal evento metamórfico que afetou essas rochas, de alta temperatura e pressão (T= ca. 750-800º C; P= ca. 7 kb), provocou importantes reequilíbrios químicos nos piroxênios magmáticos, gerou boa parte do oligoclásio presente nas rochas (por exsoluçáo a partir de feldspatos alcalinos ternários originais) e, locaImente, formou alguma grunerita e granada. As rochas do maciço exibem conteúdos relativamente baixos de Ca, Mg e Sr, alto Fe e HFSE (especialmente o Zr, com teores da ordem de 1000 ppm nos mangeritos). Os padrões de REE dos mangeritos são levemente fracionados, com anomalias positivas de Eu; já os granitos mais diferenciados têm padrões fortemente fracionados, e anomalias negativas de Eu. Modelagens de fracionamento in situ mostram ser possível gerar as rochas (quartzo) mangeríticas do setor Central do maciço por acumulaçã.o de um componente \"mangerítico\" a partir de um magma parental de composição um pouco mais máfica que a dos charnoquitos desse setor. Os hornblenda granitos podem ser formados pela diferenciação seqüenciada desse mesmo magma, que incluiria maiores proporções de feldspato rico em K nos estágios finais. Estimativas termométricas baseadas na saturação de Zr em magmas e na composição reintegrada dos núcleos de clinopiroxênios sugerem temperaturas elevadas para os magmas (>850º C; possivelmente até ca. 1000º C). O baixo conteúdo de quartzo dos magmas parentais sugere geração na crosta inferior (P> 10 kb), enquanto a composição dos granitos diferenciados, com mais de 30% de quartzo normativo, seria compatível com a colocação a pressões relativamente baixas. O maciço São Pedro de Caldas é correlacionável à suíte São José do Rio Pardo, constituída por uma série de corpos tabulares que se dispõem ao longo de uma faixa orientada NW-SE, em níveis intermediários da seção exposta da NESG. A suíte, anorogênica, foi formada por cristalização e fracionamento in situ de uma série de magmas parentais que compartilham algumas características geoquímicas importantes, mas mostram Mg# levemente variados, refletindo diferenças nas condições de fusão (e.g., composição das áreas-fonte, fO2, a(H2O), e grau de fusão). As feições geoquímicas principais são compatíveis com a fusão em pequenas proporções de granulitos residuais, aquecidos pela introdução de magmas básicos do manto e/ou por afinamento litosférico associado a um evento extensional anterior aos esforços compressivos principais do ciclo Brasiliano. === Geological mapping was carried out in an area of ca. 628 sq. km located between Caldas and Campestre, southwestern Minas Gerais, southern Brazil, within the geologic domain referred to as the Socorro-Guaxupé Thrust Nappe. The oldest rocks are mostly strongly migmatized gneisses, grouped into two complexes. The gneisses of supracrustal affinities are part of the Proterozoic Caconde Complex, while migmatitic orthogneisses were included in the Pinhal Complex. Four main types of weakly- to nonmigmatized granitoids were also mapped: a potassic calc-alkaline quartz-monzonitesyenogranite suite; a series of small bodies of equigranular pink anatectic granites, intimately associated with the migmatites; a sheet-like mangeritic-charnockitic-granitic occurrence (the São Pedro de Caldas massif); and a younger syenitic occurrence (the Capituva massif). The last two massifs were mapped and studied in greater detail. The syenitic Capituva massif, elongated N40W (16 x 11 km), has a ellipsoidal shape that results from the sequential intrusion of four partly superposed,slightly eccentric, magmatic suges which shifted continuously to the NE. The first three surges are made up of slightly oversaturated (color indices ca. 20-25) syenites. The major variations are textural: marginal porphyritic facies with finegrained matrix are succeeded by central medium- to coarse-grained laminated facies. Contacts between the facies are often gradational, but locally clearly intrusive. The general pattern is attributed to progressively slower crystallization as tle country rocks became heated up by the intrusive magmas. The fourth and last magmatic surge is made up of a more mafic core (porpbyritic mela-syenites, color indices around 35) bordered by coarse-grained laminated syenites which, in turn, host ring-like bodies of fine-grained grey quartz syenites. The contacts between the last two facies suggest nearly contemporaneous intrusion. Older potassic calc-alkaline granitoids appear as abundant inclusions and roofs within the massif, and also at its periphery. The syenite-granitoid contacts are at times complex, owing to local assimilation (which generated a biotite-rich syenitic facies), partial melting of the granitoids and back-veining, and deposition of cumulatic material (forming mafic-ultramafic lenses and a coarse syenitic facies made up mostly of alkali-feldspar phenocrysts). The three-dimensional shape of the massif is that of a funnel tilted to the NE, and resulted from the forcefuI intrusion of magmas at a depth of ca. 10 km (3 kb) and contemporaneous late regional deformation. The syenites exhibit high contents of LILE (K, Ba, Sr), low HFSE (Nb, Ti, Zr), and strongly fractionated REE patterns lacking significative Eu anomalies. Crystallization occurred under high fO2, as indicated by the occurrence of ferri-ilmenite as the sole primary Fe-Ti oxide, and by the high Mg# of the mafic minerals (calcic pyroxene, edenitic hornblende and biotite). Three main groups of facies can be identified by rock chemistry. Fractional crystallization modelling suggests that magmas compositionally equivalent to the mela-syenite could not generate the more differentiated syenites by extraction of early-crystallizing minerals, which probably reflects the presence of alkali feldspar incorporated from the country syenites in the more mafic rocks. The fine-grained quartz syenites could be derived from magmas equivalent to the medium- and coarse-grained syenites, through the extraction of early plagioclase (before its resorption by the magmas), alkali feldspar, biotite, ferri-ilmenite and apatite. Sr and Eu are not significantly depleted in the quartz syenites, which limits the modelled fractionation to low volumes. The parental high-K trachytic magmas that generated the suite must themselves be derived from basic magmas rich in incompatible elements (e.g., high La/Nb and K/Ti ratios) through the extraction of mafic phases (olivine, pyroxene, and possibly ilmenite), which resulted in a slight raising of Mg#, a substantial depletion in compatible elements (Cr, Ni and a general increase in incompatible elements. Structural and stratigraphic evidence suggest that the Capituva massif (and the similar adjacent Pedra Branca massif) is the younger Neoproterozoic intrusion in the area, and probably marks a northeastern extension of the late- to post-tectonic Brasiliano Itu granitoid belt. As such, its tectonic situation is comparable to that of the Tertiary-Cenozoic post-subduction potassic magmatism of western USA. The chemical similarities with the shoshonitic magmatism of active subduction zones must, therefore, reflect the melting conditions and the characteristics of the source area (lithospheric subcontinental mantle?), and not necessarily the tectonic environment. The São Pedro de Caldas massif, made up of gneissic mangerites, charnockites and granites, occurs as folded tabular bodies whose original thicknesses reached some hundreds of meters, and are exposed over ca. 120 sq. km. It was divided into three main geographic sectors which must correspond to different intrusions. Medium- to-coarse-grained, equi- to inequigranular quartz mangerites are predominant in all sectors; a well-defined zoning is seen in the Central sector, where these rocks grade upwards into charnockites and then into hornblende syenogranites. Other less important facies include foliated fine-grained mangerites and quartz mangerites, besides isotropic quartz monzonites and granites, formed by remobilization of the previous rocks during a later metamorphic event.The low a(H2O) of the parental magmas is reflected in the mafic mineralogy of the predominant facies, in which ferrosilite and hedenbergite are far more abundant than hastingsitic hornblende. The more differentiated syenogranites, in contrast, are more hydrated, and bear hastingsitic hornblende and biotite as the main mafics. The superimposed high P-T metamorphism (T= ca. 750-800º C; P= ca. 7 kb) provoked important chemical reequilibration in the original pyroxenes, and generated most of the oligoclase (by exsolution from magmatic ternary feldspar) and some grunerite and garnet. Outstanding among chemical features are the comparatively low Ca, Mg and Sr, and high Fe and HFSE (especiallyZr, with values over 1,000 ppm in some mangerites). REE patterns of mangerites are moderately fractionated, and show a welldefined positive Eu anomaly; the hornblende syenogranites, in contrast, show markedly fractionated patterns and a strong negative Eu anomaly. Modelling of in situ crystal fractionation show that it is possible to generate the (quartz) mangerites of the Central sector by adding a \"mangeritic\" component from a parental magma compositionally slightly more mafic than the charnockites from this sector. This same magna could be parental to hornblende syenogranites, by means of sequential fractionation which included withdrawal of K-rich feldspar in larger amounts in the late stages. Thermometric estimates based on Zr saturation in magmas and on reintegrated clinopyroxene compositions indicate magmatic temperatures over 850º C (perhaps up to 1,000º C). The low quartz content of the parental magmas suggests melting of the lower crust (P> 10 kb); the differentiated granites, on the contrary, are quartz-rich (over 30% normative), which would be compatible with emplacement in shallow crustal levels. The São Pedro de Caldas massif is correlated with the São José do Rio Pardo mangeritic suite, which is made up of a series of tabular bodies occurring as an elongated (NW-SE direction) belt that outcrops at an intermediate level of the exposed section of the Socorro-Guaxupé Thrust Nappe. This anorogenic suite was formed by the crystallization and in situ fractionation of a series of parental magmas sharing some important geochemical fingerprints, but showing slightly different Mg#\'s, as a result of variations in the melting conditions (e.g., composition of source-rocks, fO2, a(H2O) and degree of melting). The major geochemical features are compatible with low-degree partial melting of residual granulites that were warmed up by underplating of mantle-derived basic magmas and/or lithospheric thinning during an extensional event (at ca. 750 Ma?) prior to the onset of the compressive tectonics of the Brasiliano cycle.