UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA - INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO N^o 149

LEONEL DE SOUZA BARROS NETO

Palavras-chave:  Esmeralda, Seqüência Santa Terezinha, Evolução estrutural, dobras em bainha, Isótopos

DATA DA DEFESA: 07/07/00
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: PROSPECÇÃO E GEOLOGIA ECONÔMICA
ORIENTADOR: PROF. LUIZ JOSÉ HOMEM DE`L-REY SILVA (UnB)
EXAMINADORES: PROF. DR. ELTON LUIZ DANTAS (UnB) PROF. DR. HANS DIRK EBERT (UNESP)

RESUMO
Esta dissertação de mestrado reporta os resultados de pesquisa que foi realizada na região de Campos Verdes / Santa Terezinha de Goiás, noroeste de Goiás, abordando principalmente a evolução estrutural do distrito esmeraldífero e seus arredores, além de estudos isotópicos complementares pelo sistema Sm-Nd. A área de estudos, um retângulo de aproximadamente 370 km² de superfície, limitada pelos meridianos 49°35’29” e 49°48’05” oeste e pelos paralelos 14°11’50” e 14°22’38” sul (a cidade de Campos Verdes situa-se na sua parte centro-nordeste) foi mapeada na escala 1:25.000. A litoestratigrafia da área compreende uma unidade Arqueana e uma unidade Neoproterozóica. A unidade Arqueana consiste de gnaisses anfibolíticos bem bandados que afloram na parte leste da área e no núcleo do domo de Santa Cruz, situado no canto sudoeste da mesma. A unidade Neoproterozóica compreende a Seqüência Santa Terezinha e mais um pacote de gnaisses miloníticos estruturalmente sobrepostos a ela e intrudidos pelo granito São José do Alegre. A Seqüência recobre os gnaisses do domo e da faixa leste da área, e consiste de metasedimentos siliciclásticos e químicos, metavulcânicas e talco xistos esmeraldíferos. Para nordeste, as rochas da unidade Neoproterozóica encontram-se em continuidade estrutural com as que formam o Arco Magmático de Goiás, na região de Mara Rosa.
Todas as rochas encontram-se intensamente deformadas e metamorfisadas em fácies xisto verde como resultado da orogenia brasiliana ( 650 Ma. atrás) mas a unidade Arqueana também contém registro de um ou mais ciclos tectônicos antigos que não foram objeto de estudos detalhados. Os dados permitem definir uma evolução tectônica brasiliana progressiva segundo três eventos deformacionais D₁-D₃ que nas rochas arqueanas são denominados D_n+1-D_n+3 e afetaram um bandamento metamórfico de fácies anfibolito. Permitem ainda sub-dividir a área nos domínios litoestruturais do domo de Santa Cruz, dos gnaisses anfibolíticos, domínio regional, do granito São José do Alegre e do sinclinório do Rio do Peixe.
Juntamente com o bandamento metamórfico dos gnaisses arqueanos (S_n) e o acamamento sedimentar (S₀) das rochas da Seqüência Santa Terezinha, as feições tectônicas planares brasilianas definem um pacote altamente anisotrópico de tectonitos S - L, com fortes lineações de intersecção cujo rake varia de sub-paralelo a sub-perpendicular em relação à direção de S₀//S₁ //S₂. As rochas que compõem o substrato da região apresentam direção geral SW – NE, com mergulho para NW, e organizam-se em seção vertical transversal segundo uma geometria de falhas de empurrão de baixo ângulo de mergulho para NW (rampas frontais) associadas a dobras F₂ com plano axial mergulhando também para NW, sendo resultado de um regime de cisalhamento inter-estratal, com fluxo dúctil na direção NW-SE e vice-versa, correspondendo a uma tensão máxima compressiva sub-horizontal (s₁) na direção 290°-300° / 110°-120°.
O sinclinório do Rio do Peixe é estrutura F₃ que orienta-se NNW-SSE paralelamente às dobras em bainha F₂ que controlam as mineralizações de esmeraldas. A rotação das estruturas regionais de direção SW-NE para a direção peculiar do sinclinório deve-se à existência dos talco xistos e à evolução de rampas laterais dúcteis desenvolvidas desde o evento D₂ e durante D₃, obedecendo ao mesmo campo compressivo regional. O domo de Santa Cruz é um braquianticlinal F₃ de direção semelhante à do sinclinório. O movimento das rochas ao longo das rampas proporcionou a formação de campo compressivo interno, o qual associado com a anisotropia formada pelas bainhas F₂ e o fluxo interno na migração da matéria, promoveram o encurtamento responsável pela geração, na fase D₃, do sinclinório do Rio do Peixe e do domo de Santa Cruz. No conjunto, todo o distrito esmeraldífero situa-se na parte leste da charneira de antiforme regional F₃ cujo limbo oriental estende-se até Mara Rosa.
Os estudos isotópicos demostram que os gnaisses do domo de Santa Cruz são arqueanos ( isócrona de 3,2 Ga.) e, ao menos em parte, derivam de fusão crustal (T_DM = 2,95 Ga., e_Nd entre -31,95 e -35,19). Os quartizitos sericíticos (T_DM = 2,83 Ga., e_Nd = -22,67) que circundam o domo, na base da seqüência vulcano-sedimentar, derivam dos gnaisses ou de outras rochas com idade semelhante. Esse dado, associado com a natureza das demais rochas da Seqüência Santa Terezinha faz crer que a mesma depositou-se em bacia tipo back-arc, limitada a oeste pelo arco magmático em evolução no Neoproterozóico e a leste pela margem continental arqueana adjacente. Os gnaisses miloníticos e o granito São José do Alegre são produto de fusão crustal, possivelmente derivados da mesma fonte crustal (T_DM entre 1,56 e 1,71 Ga., e_Nd entre  -10 e -8,88, para o conjunto). A idade de 529 ± 190 Ma (isócrona Sm-Nd de rocha total) do granito é interpretada como idade do metamorfismo e também da cristalização e final da deformação brasiliana, uma vez que a intrusão é sin-D₁//D₂. As esmeraldas formaram-se na mesma época por interação de fluidos derivados do granito com ultramáficas cromíferas precursoras dos talco xistos. Um dique de granito que trunca enclaves de gnaisses miloníticos encaixados no domínio São José do Alegre (T_DM = 3,00 Ga., e_Nd =  -6,32) marca possivelmente o final da deformação, sendo derivado da fusão da crosta arqueana subjacente.

Key Words: Emerald, Santa Terezinha sequence, structural evolution, sheat folds, isotopes

DATE OF ORAL PRESENTATION: 07/07/00
TOPIC OF THE THESIS: PROSPECTION AND ECONOMIC GEOLOGY
SUPERVISOR: PROF. LUIZ JOSÉ HOMEM DE`L-REY SILVA (UnB)
COMMITTEE MEMBERS: PROF. DR. ELTON LUIZ DANTAS (UnB); PROF. DR. HANS DIRK EBERT (UNESP)

ABSTRACT
This dissertation reports the results of a research carried out in the northwestern part of the State of Goiás, specifically in the region of Campos Verdes and Santa Terezinha de Goiás, addressing the structural evolution of the emerald district and its neighborhoods, with the aid of complementary isotopic studies (Sm-Nd system).  The study area, a 370 Km² rectangle bounded by meridians 49º35’29” and 49º48’05” West and parallels 14º11’50” and 14º22’38” South (the town of Campos Verdes lies in the central-northeastern part of the area) has been mapped in the 1:25,000 scale. Lithostratigraphy comprises an Archaean unit consisting of well-banded amphibole  gneisses that crop out in the eastern part of the area and also in the nucleus of the Santa Cruz dome, this one situated in the southwestern corner of the area, and a Neoproterozoic unit composed of the Santa Terezinha Sequence and a packet of mylonitic gneisses that rest structurally on the sequence and is intruded by the São José do Alegre granite.  The sequence covers the gneisses of the dome and of the eastern part of the area, and consists of siliciclastic and chemical meta-sediments, meta-volcanics and emerald-bearing talc schists. To the northeast, the Neoproterozoic  unit is in continuity with those that form the Goiás Magmatic Arc in the Mara Rosa region.
All rocks are highly deformed and metamorphosed under greenschist facies, as a result of the Brasiliano orogeny  (650 My) but the Archean unit also records one or more older tectonic cycles (not studied in detail).  The data define a progressive evolution according to three deformation events, D₁-D₃, which in the archean rocks are denominated D_n+1 – D_n+3 and have affected an amphibolite facies metamorphic banding. They also permit to divide the area into five lithostructural domains: the Santa Cruz dome, the anfibolitic gneisses, the regional domain, the São José do Alegre granite, and the Rio do Peixe synclinory. Together with the metamorphic banding of the Archean gneisses (S_n) and the sedimentary layering (S_o) of the Santa Terezinha Sequence rocks, the D₁-D₂  planar structures define a highly anisotropic packet of S-L tectonites, with a strong intersection lineation displaying rakes that vary from sub-parallel to sub-perpendicular to the strike of S_o//S₁//S₂.  The rocks in the area trend SW-NE and dip to NW, and are organized in a vertical cross-section according to a geometry of thrust faults of low angle of dip to NW (frontal ramps) associated to F₂ folds with axial planes also dipping to NW, as the result of an inter-layer shearing regime, with a ductile flow in the NW-SE direction and vice-versa, corresponding to a maximum sub-horizontal compressive tension ( s₁ ) in the 290⁰ - 300⁰ / 110⁰-120⁰ direction.
The Rio do Peixe synclinory is a NNW-SSE trending F₃ structure parallel to the F₂ sheath folds that control the emerald mineralization.  The rotation of the structures from the SW-NE regional direction to the NNW-SSE direction was facilitated by the talc schists and by ductile lateral ramps developed since D₂ and also during D₃, under the same regional compression.  The Santa Cruz dome is a F₃ braquianticline  oriented similarly as the sinclinory.  The slide of the rocks along the ramps originated the E-W shortening responsible for the F₃ folds in the Rio do Peixe and Santa Cruz dome domains. The internal flow of the matter, associated with the anisotropy formed by the F₂ sheath folds, may have also contributed in process. The emerald district and its surroundings occupies the eastern part of the hinge zone of a F₃ regional antiform, the oriental limb of which stretches for several kilometers to the northeast, up to the city of Mara Rosa.
The Sm-Nd data indicate that the Santa Cruz dome gneisses are Archean and are partially derived from crustal sources (T_DM = 2,95Ga, e_Nd between – 31,95 and – 35,19), whereas the sericite quartzites (T_DM = 2,83 Ga, e_Nd = -22,67) that surrounds  the dome and are the base of the Santa Terezinha Sequence, were derived from these gneisses or from other rocks of similar age. These data, associated with the nature of other rocks of the Santa Terezinha Sequence, allow to envisage deposition of the sequence in a back-arc basin bounded to the west by the magmatic arc under evolution in the Neoproterozoic and, to the east, by the adjacent continental margin.  The mylonitic gneisses  and the São José do Alegre granite possibly derive from partial melting of the same crustal source (T_DM between 1,56 and 1,71 Ga, e_Nd between –10 and –8,88 for the the set). The age of 529 ± 190 My (Sm-Nd whole rock isochron) of the granite is interpreted as the age of the end of metamorphism, and also for  the end of deformation, since the intrusion is sin-D₁/D₂.  The emeralds formed brasiliano cicle by interaction of fluids derived from granites with the chrome-bearing ultramafic rocks precursors of the talc schists. A granite dike which cut across slices of mylonitic gneiss within the São José do Alegre granite  (e_Nd = - 6,32) derives from the underlying continental crust  and possibly determines the end of deformation in the area.