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15 a 18 de Novembro de 2007
NATAL - RN
ROTEIRO DE EXCURSÃO:
O ARQUEANO DO MACIÇO SÃO JOSÉ DE
CAMPESTRE, LESTE DO RIO GRANDE DO NORTE
Guias:
ASI
BR
LEIRA
DE
NÚCLEO NORDESTE
FU
NDADO 1954
LO
GEO GIA
Prof. Dr. Elton Luiz Dantas
Instituto de Geociências da UnB
PROMOÇÃO
IEDADE
SOC
Prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza
Departamento de Geologia e Pós-Graduação em
Geodinâmica e Geofísica da UFRN;
O ARQUEANO DO MACIÇO SÃO JOSÉ DE CAMPESTRE, LESTE DO RIO GRANDE
DO NORTE
Zorano Sérgio de Souza - Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica e Departamento de
Geologia da UFRN, [email protected]
Elton Luiz Dantas – Instituto de Geociências da UnB, [email protected]
Objetivo da excursão
Os zircões mais antigos datados até hoje foram encontrados no gnaisse Acasta (NW do
Canadá), com ~4,0 Ga (Bowring et al., 1989). Na América do Sul, são registradas ocorrências de
gnaisses tonalíticos de ~3,42 Ga no Maciço Sete Voltas, SE da Bahia (Martin et al., 1997) e
gnaisses tonalíticos a quartzo dioríticos do Maciço São José de Campestre, leste do Rio Grande do
Norte, com ~3,41 Ga (Dantas et al., 2004). O objetivo desta excursão é apresentar os componentes
principais do núcleo arqueano São José de Campestre e, dentre este roteiro, visitar ortognaisses de
ca. 3,41 Ga e demais ortognaisses, mais jovens, e discutir possíveis relações entre os mesmos.
Litoestratigrafia
O Maciço São José de Campestre (MSJC) representa um fragmento de crosta arqueana, com
área aflorante de aproximadamente 1300 km2 situado no leste do Rio Grande do Norte. A figura 1
representa o mapa geológico da área (Viegas, 2007). Os limites SW e SE do MSC são marcados por
zonas de cisalhamento dúcteis de alta temperatura. O MSJC compõe-se de duas grandes unidades
litoestratigráficas, uma volumetricamente dominante, de natureza ortoderivada, e outra
paraderivada. A primeira inclui rochas de diferentes idades de intrusão (3,45 a 2,7 Ga), de acordo
com resultados U/Pb em zircão obtidos por Dantas (1996) e Dantas et al. (2004): (1) suíte Bom
Jesus (3,45 Ga) - gnaisses tonalíticos a granodioríticos com enclaves máficos (Foto 1); (2) suíte
Serra
Caiada
(anteriormente
denominada
Presidente
Juscelino,
3,25
Ga)
-
gnaisses
monzograníticos; (3) suíte Brejinho (3,2 Ga) – gnaisses tonalíticos a granodoríticos; (4) suíte
Senador Elói de Souza (3,0 Ga) - hedembergita-grossulária anortosito, granada anfibolitos; (5) suíte
São José de Campestre (2,7 Ga) - gnaisses monzo a sienograníticos. A unidade paraderivada aflora
na porção SW, sendo formada por cordierita-granada-biotita paragnaisses, podendo ter lentes de
mármores, granada anfibolitos e gnaisses calciossilicáticos. As relações da seqüência paraderivada
com as demais unidades ainda não estão bem definidas; todavia, os ortognaisses monzograníticos
de Serra Caiada aparentam serem intrusivos, o que indicaria uma idade >3.25 Ga para as
metasupracrustais.
Petrografia dos Ortognaisses
Os ortognaisses tonalíticos têm biotita como ferromagnesiano principal, sendo o total de
máficos > 8%. Os monzogranitos têm sua melhor exposição na Pedreira do Teixeira (sul de Serra
Caiada); contêm biotita marrom (raros clinopiroxênio e hornblenda), proporções equivalentes de
plagioclásio (albita-oligoclásio) e ortoclásio mesopertítico. Os sienogranitos possuem ortoclásio,
plagioclásio (oligoclásio), hornblenda hastingsítica e biotita rica em ferro. No diagrama Q-A-P, os
complexos Bom Jesus e Elói de Souza seguem o trend de diferenciação de baixo potássio, enquanto
os complexos Serra Caiada e São José de Campestre seguem o trend de potássio médio (Fig. 2).
Geoquímica e Petrogênese dos Ortognaisses
No diagrama K-Na-Ca (Fig. 3), os gnaisses arqueanos do MSJC se alinham
aproximadamente paralelos ao trend de diferenciação cálcio-alcalina. Algumas amostras das suítes
Bom Jesus, Serra Caiada e Brejinho plotam na extremidade do trend trondhjemítico, mas não
parecem fazer parte de uma série propriamente dita. Os espectros de elementos terras raras (ETR,
Fig. 4) da suíte Serra Caiada são paralelos à média de TTGs arqueanos, tendo anomalias variadas de
Eu (Eu*=0,77-1,76). As suítes Bom Jesus, Brejinho e São José de Campestre distinguem-se por
serem menos fracionadas, forte anomalia negativa de Eu (exceto uma amostra de Brejinho) e forte
enriquecimento em ETRP, deste modo assemelhando-se ao padrão de granitóides fanerozóicos.
Comparados à média de TTGs arqueanos, os monzogranitos são empobrecidos em MgO e
CaO, e enriquecidos em K2O, o que requer fonte toleítica enriquecida tanto em Na2O como em K2O
na sua gênese. Portanto, o complexo Serra Caiada apresenta parâmetros geoquímicos (forte
fracionamento de ETRL, baixo YbN, A/CNK < 1,1, εNd(t) variando de +0,1 a -3,9) condizentes com
origem por fusão parcial de crosta toleítica transformada em anfibolito ou granada anfibolito, a
exemplo de TTGs clássicos. Por outro lado, os complexos Bom Jesus (tonalitos), Brejinho
(tonalitos) e São José de Campestre (granitos) não apresentam qualquer afinidade com TTGs; suas
composições geoquímicas (altos K2O, YbN e Sc) requerem fonte enriquecida em potássio e sem
granada, de modo a deixar o líquido de fusão enriquecido em Yb. Isto permite descartar fontes do
tipo granada anfibolito, eclogito e a crosta continental inferior. Uma possibilidade aqui admitida
seria a fusão parcial do manto astenosférico ou litosférico; a fusão geraria um líquido básico que
evoluiria por fracionamento de olivina em profundidade, gerando magmas intermediários (quartzo
dioríticos ou granodioríticos) que, por sua vez, fracionariam diferentes combinações de anfibólio,
clinopiroxênio e plagioclásio, resultando em magmas tonalíticos a graníticos que os ortognaisses
atualmente observados no MSJC. Diversas ocorrências de rochas metamáficas e metaultramáficas
no interior do MSJC podem representar os líquidos ou cumulados básicos referidos. Estudos
geocronológicos encontram-se em andamento por um dos autores (ELD) para posicionar a intrusão
destas rochas. A hipótese manto e crosta oceânica como fontes de magmas no Mesoarqueano do
MSJC deixa em aberto a presença de ambiente de subducção com o mais adequado para explicar o
contexto geológico e geoquímico.
Afloramentos a serem Visitados
Ponto
1
Localização (UTM)
Sudoeste de Bom Jesus
5º59’14” S / 35º38’58” W
Descrição
Hornblenda-biotita gnaissse tonalítico a
granodiorítico, em parte migmatizado,
contendo enclaves máficos dioríticos
Hedembergita-grossulária
gnaisse
Senador Elói de Souza
2
o
anortosítico, granada anfibolito (metagabro)
6 2’9,4” S / 35º41’20” W
Biotita gnaissse monzogranítico, médio,
Sul
de
Serra
Caiada
3
(Pedreira do Teixeira)
homogêneo. No mesmo local, ocorrem
6o7'21" S / 35o43'20" W
cordierita-granada-biotita
paragnaisses
extensivamente migmatizado, interpretados
com mais antigos do que o monzogranito
São José de Campestre
Biotita-hornblenda gnaisse monzo a
4
6º15’52” S / 35º43’16 W
sienogranítico
*Dantas et al. (2004, Precamb. Res., 130: 113-137).
Idade U-Pb*
3412 ± 8 Ma
3033 ± 3 Ma
3255 ± 4 Ma
2683 ± 7 Ma
Referências
Barbosa, A.J.; Braga, P.G.; Bezerra, M.A.; Gomes, J.A.V., 1974. Projeto Leste da Paraíba e Rio Grande do
Norte. Mapa Geológico, escala 1:250.000. MME/DNPM.
Barker, F.; Arth, J.G., 1976. Generation of trondhjemite-tonalite liquids and Archean bimodal trondhjemitebasalt suites. Geology, 4: 596-600.
Bowring, S.A.; Williams, I.S.; Compston, W., 1989. 3.96-Ga gneisses from the Slave province, Northwest
Territories, Canada. Geology, 17: 971-975.
Dantas, E.L., 1996. Geocronologia U-Pb e Sm-Nd de terrenos arqueanos e paleoproterozóicos do Maciço
Caldas Brandão, NE do Brasil. Ph. D. Thesis, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Rio Claro, 206 p.
Dantas, E.L.; Van Schmus, W.R.; Hackspacher, P.C.; Fetter, A.H.; Brito Neves, B.B.; Cordani, U.G.;
Nutman, A.P.; Williams, I.S., 2004. The 3.4-3.5 Ga São José do Campestre massif, NE Brazil: remnants
of the oldest crust in South America. Precambrian Research, 130: 113-137.
DNPM/UFRN/PETROBRAS/CRM, 1998. Mapa Geológico do Estado do Rio Grande do Norte na escala
1:500.000.
Lameyre, J.; Bowden, P., 1982. Plutonic rock type series: discrimination of various granitoid series and
related rocks. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 14: 169-186.
Martin, H., 1994. The Archean grey gneiss and the genesis of continental crust. In: Condie, K. C. (ed.) The
Archean crustal evolution. Amsterdam: Elsevier, 205-259.
Martin, H.; Peucat, J.J.; Sabaté, P.; Cunha, J.C., 1997. Crustal evolution in the early Archean of South
America: example of the Sete Voltas Massif, Bahia State, Brazil. Precambrian Research, 82: 35-62.
Nockolds, S.R.; Allen, R., 1953. The geochemistry of some igneous rock series. Geochimica et
Cosmochimica Acta, 4: 105-142.
Sun, S.S.; McDounough, W.F., 1989. Chemical and isotopic systematic of ocean basalts: implications for
mantle composition and processes. In: Saunders, A.D. & Norry, M.J. (eds) Magmatism in the ocean
basins. Geological Society Special Publication, 42” 313-345.
Viegas, M.C.D., 2007. Síntese geológica do Leste do Rio Grande do Norte na escala 1:250.000. Monografia
de Graduação, Curso de Geologia, UFRN, Natal, 78 p. + mapas.
Figura 1 – Mapa geológico simplificado do Leste do Rio Grande do Norte, destacando o núcleo
arqueano (modificado de Barbosa et al., 1974; DNPM/UFRN/PETROBRAS/CRM, 1998; Dantas et
al., 2004) e Viegas (2007)
Figura 2 – Composição modal no diagrama Q-A-P de ortognaisses arqueanos do MSJC. To =
tonalito, Gd = granodiorito, Gr = granito, QM = Quartzo monzonito, QMD = Quartzo
monzodiorito. As setas correspondem a trends de diferenciação clássicos (Lameyre & Bowden
1982): T - toleítica; A - alcalina; trends cálcio-alcalinos são subdivididos em a = baixo K, b =
médio K and c = alto-K.
Figura 3 – Diagrama catiônico K-Na-Ca mostrando as linhagens de diferenciação cálcio-alcalina
(CA) e trondhjemítica (Tdh) de acordo com Nockolds & Allen (1953) e Barker & Arth (1976),
respectivamente.
Figura 4 – Espectros de elementos terras raras, normalizados, com respeito ao condrito de Sun &
McDonough (1989) para ortognaisses arqueanos do MSJC. Também foram plotados para
comparação médias de granitóides fanerozóicos e TTGs arqueanos [Martin, 1994, In Condie, K. C.
(ed.) The Archean crustal evolution, Amsterdam, Elsevier, p. 205-259].
Foto 1 – Gnaisse tonalítico a granodiorítico, com Foto 2 – Serra Caiada (antiga Presidente
idade U-Pb zircão de 3,45 Ga (Dantas et al., Juscelino), com idade U-Pb zircão de 3,25 Ga
2004)
(Dantas et al., 2004).
REALIZAÇÃO
LEIRA
DE
NÚCLEO NORDESTE
LO
GEO GIA
IEDADE
SOC
ASI
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FU
NDADO 1954
APOIO FINANCEIRO
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DO RIO GRANDE DO NORTE
PETROBRAS
COLABORAÇÃO
UFRN
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
Programa de Pós-Graduação em
Geodinâmica & Geofísica
DG/CCET
Departamento de Geologia
Centro de Ciências Exatas e da Terra
CAGERN
Centro Acadêmico de Geologia