UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA / INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o081

MICHEL HENRI ARTHAUD

DATA DA DEFESA: 05/10/2007
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Geologia Regional
ORIENTADOR: Prof. Reinhardt Adolfo Fuck (UnB) - Co-orientador: Prof. Elton Luiz Dantas (UnB)
EXAMINADORES: Prof. José Oswaldo de Araujo Filho (UnB); Prof. Márcio Martins Pimentel (UnB); Prof. Benjamim Bley de Brito Neves (USP); Prof. Miguel Angelo Stipp Basei (USP)

Palavras-chave: Ceará Central, colisão brasiliana, Neoproterozóico, geocronologia

Limites de Retângulo Envolvente:
Folha ao Milionésiomo: SB24
Estado: CE

RESUMO

A Província Borborema (Nordeste do Brasil) exibe o registro de uma evolução geológica precambriana policíclica complexa, iniciada no Arqueano e encerrada, ao final do Neoproterozóico, com a orogenia Brasiliana/Pan-Africana. É a continuação, na América do Sul, da Província Benin/Nigéria (África do Oeste) que apresenta com ela notáveis semelhanças geológicas.
A orogenia Brasiliana/Pan-Africana foi responsável, entre 660 e 570 Ma, pela amalgamação final de Gondwana Ocidental. Na África do Oeste, a identificação de zonas de suturas materializadas por rochas metamórficas de alta pressão e seqüências ofiolíticas e de arcos magmáticos oceânicos deixa claro o caráter colisional dessa orogenia que envolveu os cratons São Luis-Oeste Africa e São Francisco-Congo. No nordeste do Brasil, o caráter colisional ou não dessa orogenia ainda é polemico.
Por entender que a evolução das coberturas metassedimentares da Província Borborema, do início da sua deposição ao seu envolvimento na orogenia brasiliana, é um elemento chave na compreensão da formação de Gondwana, resolvemos estudar detalhadamente uma porção do Grupo Ceará, extensa seqüência metassedimentar aflorando no Domínio Ceará Central (sub-província Borborema Setentrional). Os resultados apresentados nesta tese representam uma síntese das informações colhidas durante o mapeamento, na escala de 1:150.000, de uma área de cerca de 5.200 km² onde as relações entre Grupo Ceará e embasamento arqueano/paleoproterozóico são particularmente bem expostos. Esses dados foram complementados por um estudo geocronológico combinando dados isotópicos Sm-Nd (idades modelo) e datações de grãos de zircão e monazita pelos métodos U-Pb convencional e U-Pb SHRIMP (grãos de zircão detrítico).
Na região estudada, considerações ligadas a diferenças nas condições metamórficas, a existência de contatos tectônicos internos e a incongruências nas direções de transporte tectônico, materializadas por lineações minerais, resultaram na subdivisão do Grupo Ceará em cinco sub-unidades.  Essa subdivisão tem valor local.
Uma das subunidadea apresenta, intercalados nos metapelitos dominantes, freqüentes níveis anfibolíticos. Esses anfibolitos, geralmente ricos em granadas, derivam de sills ou derrames basálticos com idade de ca. 750 Ma e e_Nd(750) levemente positivos indicando que são  derivados de magmas com leve contaminação crustal. São correlacionáveis com metariolitos do mesmo Grupo, datados por outros autores em ca. 780 Ma. São representantes de um vulcanismo bimodal associado ao rifteamento do continente arqueano/paleoproterozóico. O registro desse episódio magmático foi identificado também nos grãos de zircão detrítico de uma amostra de metapelito que apresentou uma população com idade compreendida entre 800 e 750 Ma. Com o afinamento crustal decorrente do rifteamento, iniciou-se a sedimentação do Grupo Ceará. Os dados isotópicos Sm-Nd sugerem uma forte componente do embasamento na proveniência do material detrítico, com grande parte das idades modelo variando no intervalo 2.000/2.500 Ma e e_Nd(750) francamente negativo. Entretanto, alguns paragnaisses apresentam idades modelo mesoproterozóicas e e_Nd(750) levemente negativos ou positivos, mostrando que alguns horizontes foram alimentados essencialmente por material juvenil associado ao magmatismo do rift.
A evolução progressiva do metamorfismo do Grupo Ceará durante a orogenia brasiliana, desde condições de fácies eclogítico até condições de fácies anfibolito de alta temperatura/baixa pressão, numa trajetória de sentido horário, mostra que esta seqüência foi envolvida numa subducção seguida de exumação, implicando, a exemplo do que aconteceu no Oeste Africano, num modelo colisional para a orogenia brasiliana. A datação de monazitas de mobilizados mostra que a migmatização aconteceu em torno de 610 Ma.
A exumação do pacote de metassedimentos foi acompanhada da formação de um empilhamento de nappes sobre o embasamento arqueano/paleoproterozóico. A colocação final das nappes aconteceu em condições de fácies anfibolito baixo.
A estruturação das nappes, com direção de transporte tectônico NNW-SSE e mergulhos baixos para W, difere totalmente da estruturação do embasamento que apresenta mergulhos baixos para SE e direções de transporte tectônico NNE-SSW. Esse contraste, na ausência de dados conclusivos, pode ser interpretado de duas maneiras: ou as nappes chegaram sobre um embasamento frio e estruturado durante o paleoproterozóico, deixando pouco registro dúctil brasiliano no autóctone, ou o embasamento conserva o registro de um episódio anterior da orogenia brasiliana, com cinemática de transporte diferente.

     
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o081

DATE OF ORAL PRESENTATION: 05/10/2007
TOPIC OF THE THESIS: Regional Geology
SUPERVISOR: Prof. Reinhardt Adolfo Fuck (UnB) - Co-orientador: Prof. Elton Luiz Dantas (UnB)
COMMITTEE MEMBERS: Prof. José Oswaldo de Araujo Filho (UnB); Prof. Márcio Martins Pimentel (UnB); Prof. Benjamim Bley de Brito Neves (USP); Prof. Miguel Angelo Stipp Basei (USP)

KeyWords: Central Ceará, continental collision, Neoproterozoic, geochronology

ABSTRACT

The Borborema Province (NE Brazil) represents the South American continuation of the Benin/Nigeria Province (W Africa), with which displays many geological similarities. Its geological framework results from a complex polycyclic evolution, which begins in Archaean times and ends with the Brasilian/Pan African Orogeny, at the end of the Neoproterozoic.
The Brasilian/Pan African orogeny was responsible for the West Gondwana amalgamation, between 660 and 540 Ma. In W Africa, well-defined suture zones showing both high-pressure metamorphic rocks and ophiolitic sequences, as well as oceanic magmatic arcs support the collisional character of this orogeny, which includes the São Luis-West Africa and the São Francisco-Congo Cratons. In NE Brazil, the collisional character of the brasilian orogeny is still controversial.
The evolution of the monocyclic metasedimentary covers of the Borborema Province - from sediment deposition to deformation and metamorphism during the Brasilian Orogeny - is a key element to understand the formation of West Gondwana. The Ceará Group is one of these metasedimentary sequences. It crops out in the Central Ceará Domain (Northern Borborema Province) and has been chosen to carry out a detailed geological study that includes a 1:150.000-scale mapping of a 5.220 km² area, in which the relationship between the monocyclic cover and the polycyclic basement are particularly well-exposed.
In the studied area the Ceará Group is composed by five nappes separated by concordant, late-metamorphic low-angle ductile thrusts. These nappes are made up of essentially metapelitic rocks that show both distinctive metamorphic and structural behaviors.
One of these units (Guia Nappe) exhibits bodies of garnet amphibolites that have been interpreted as former basaltic sills and/or flows metamorphosed under eclogitic conditions. These rocks show ca. 750 Ma, with slightly positive Nd resulting from continental crustal contamination during the ascent of the magma, being possibly correlated with metarhyolites dated by other authors (ca. 780 Ma, U/Pb). The magmatic set are being interpreted as rift-related, Tonian-age bimodal volcanism, also registered in detrital zircon grains found in a paragneiss sample from the same unit (800 to 750 Ma). Deposition of the sediments from the Ceará Group is coeval with rifting and thinning of the Archaean/Palaeoproterozoic continental crust. Sm-Nd model ages in the metasediments suggest a strong contribution of Palaeoproterozoic sources for detrital material, being most of the T_DM ages ranging between 2.0 and 2.5 Ga with strongly negative Nd. However, Mesoproterozoic ages and either slightly negative or positive Nd found in some samples imply in essentially juvenile material as sources for some of the sedimentary horizons.
The progressive metamorphic evolution of the Ceará Group during the Brasilian Orogeny followed a clockwise path from eclogitic- to HT/LP amphibolite conditions. As in the W Africa, this fact imply in an evolution that involved partial subduction followed by exhumation as a consequence of continental collision. Both conventional and SHRIMP U/Pb estimates in monazite grains from migmatitic mobilizates indicate that the HT/LP metamorphism occurred at ca. 610 Ma.
The exhumation of the metasediments from the Ceará Group was done as nappe stacking over the Archaean/Palaeproterozoic basement. The final emplacement of these nappes occurred under retrograde conditions (lower amphibolite to greenschist facies).
The nappe pile shows W-dipping, low-angle foliations associated to roughly NNW-SSE-oriented stretching lineations. This structural organization is highly contrasting with that found in the basement, where E-dipping, low angle foliations are related to NNE-SSW-oriented stretching lineations. Two hypotheses may explain this contrast: i) the Brasilian nappes were thrusted over cold basement that had been already structured during the Palaeoproterozoic, leading to few- or none Brasilian imprint; or ii) the basement framework was acquired during a former Brasilian event that shows distinct tectonic transport direction.