UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA /INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 5

MANFREDO WINGE

EVOLUÇÃO DOS TERRENOS GRANULÍTICOS DA PROVÍNCIA ESTRUTURAL TOCANTINS, BRASIL CENTRAL

Palavras-chave: terrenos de alto grau; metamorfismo granulítico; Brasil Central; Complexo Barro Alto; Complexo Anápolis-Itauçu

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Mapas:[Localização ][Geologia Regional ][Geologia Local]

DATA DA DEFESA: 28/03/95
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: GEOLOGIA REGIONAL
ORIENTADOR: PROF. JOSÉ CARUSO MORESCO DANNI (UnB)
EXAMINADORES: PROF. REINHARDT A. FUCK (UnB)
PROF. LEO AFRANEO HARTMAN (UFGRS)
PROF. ARIPLÍNIO ANTÔNIO NILSON (UnB)
PROF. JOHILDO SALOMÃO FIGUEIREDO BARBOSA (UFBA)

RESUMO

A Província Estrutural Tocantins corresponde à região afetada diretamente pela colisão dos cratons do Amazonas, a oeste, e do São Francisco, a leste, durante o Ciclo Brasiliano, do Neoproterozóico. Ela é integrada, principalmente, por faixas metassedimentares proterozóicas (Araguaia, Uruaçu e Brasília) e por compartimentos de embasamento granito-gnáissico-granulítico (Macico Mediano de Goiás), de várias idades: desde arqueanos (terrenos granito-greenstone) até neoproterozóicos (associados com sequências vulcano-sedimentares de acresção crustal de arcos de ilha).
Os compartimentos granulíticos estão inseridos em dois blocos de embasamento granito-gnáissico que têm mais de 300 km de extensão e 80 a 100 km de largura, dispostos em NE-SW, ao norte, e em NW-SE, ao sul, acompanhando os lineamentos direcionais regionais. Estes blocos são limitados e cortados por sistemas sub-ortogonais de falhas transcorrentes-transferentes, apresentando padrões de anomalia gravimétrica que indicam sutura com espessamento crustal a leste.
No bloco setentrional, os terrenos granulíticos são representados pelos complexos Cana Brava, Niquelândia e Barro Alto que congregam sequências máfico-ultramáficas, com evolução gabro-norítica, e stocks gabro-dioríticos até graníticos. Estas massas magmáticas apresentam relações intrusivas entre si (bordas, contatos, xenólitos..) e são agrupadas em dois trends geoquímicos: um de natureza tholeítica, alto Mg, e outro, derivado deste por contaminação, do tipo cálcio-alcalino.
Os terrenos granulíticos do segmento meridional são representados pelo Complexo Anápolis-Itauçu, constituído de crosta sializada, em parte arqueana, com restos de rochas supracrustais, inserçoes de terrenos gnáissico-anfibolíticos- migmatíticos e rochas plutônicas de várias gerações e idades. Destacam-se nele vários stocks máfico-ultramáficos granulitizados que derivaram de magma basáltico, alto Mg, o qual fracionou, em níveis de crosta profunda, rochas análogas às dos complexos máfico-ultramáficos do segmento setentrional.
Os complexos máfico-ultramáficos do norte distinguem-se dos do sul por apresentarem dimensões avantajadas, disposição linearizada junto à sutura crustal, aloctonia com relação às encaixantes e associação, sempre em contatos tectônicos, com sequências anfibolitizadas: 1) plutônicas, troctolito gabro-anortosíticas (Serra dos Borges e Serra da Malacacheta), e 2) sequências vulcano- sedimentares. Esta diferença é imputada à tectônica de rifteamento mais severa e localizada ao norte, a qual teria evoluído até a formação de crosta oceânica (base das sequências vulcano-sedimentares Palmeirópolis, Indaianópolis e Juscelândia), enquanto que, ao sul, o Complexo Granulítico Anápolis-Itauçu, teria desenvolvimento somente intra-siálico.
A intrusão dos complexos máfico-ultramáficos granulitizados ocorreu no fim do Paleoproterozóico (idades U/Pb em zircão em rochas do magmatismo híbrido entre 1,73 e 1,56 Ba.), durante evento extensional que originou a formação de rift com depósitos de sedimentos clásticos, geralmente maduros, a pelito-carbonáticos e carbonáticos com vulcanismo basal localizado (Grupos Araí, Serra da Mesa e Araxá).
As sequências gabro-anortosíticas, ao norte, mostram marcantes diferenças com relação às fácies máfico- ultramáficas granulitizadas que, estruturalmente, lhes estão abaixo: 1) trend geoquímico: (teor em Fe e padrão ETR), 2) metamorfismo (Pfluido e gradiente geotérmico). Estes fatos, além dos contatos sistematicamente tectonizados e a não-ocorrência dos stocks intrusivos, indicam que essas sequências não corresponderam ao topo de intrusões do tipo Bushveld. As datações atribuindo idade semelhante à dos stocks granulitizados e o seu quimismo levam a modelar essas sequências como decorrentes de uma fase intrusiva (magma alto Al, parcialmente fracionado e com alta fO2), lateralmente deslocada com relação aos complexos máfico- ultramáficos e antecedendo ao estágio final de ruptura siálica, quando teriam se formado as bacias ensimáticas das sequências vulcano-sedimentares, em um modelo geotectônico análogo ao que envolveu, provavelmente, o rifteamento do Atlântico Norte. Fácies transicionais entre olivina-gabros coroníticos e metabasaltos de fundo oceânico (Serra da Figueira, Complexo Barro Alto), apresentam coroas reacionais cuja termobarometria indica colocação a ~10 km (~4kbar) de profundidade e cristalização a 6000C, sendo, por isso, interpretadas como decorrentes de magmatismo recorrente de fundo oceânico, similar ao das sequências troctolito- gabroanortosíticas.
O fechamento destas bacias oceânicas deu-se, provavelmente, por tectônica compressional e obducção sobre os complexos, com retomada dos antigos planos de falhas lístricas, há cerca de 1,3 Ba.
As características das tramas ígneo-metamórficas das rochas granulíticas evidenciaram que a granulitização ocorreu em regime tectônico ativo com processos iterativos de blastese e de cominuição cristalina que afetou, diferencialmente, o conjunto, permanecendo faixas ou bandas, de variada espessuras, com estruturas/texturas, em parte reliquiares, em parte granoblásticas, entre bandas variavelmente deformadas e metamorfizadas.
Os dados texturais, com plagioclásio e opx ígneos preservados, sem a formação de granada magnesiana e cpx sódico, bem como as determinações termobarométricas, indicam auge do metamorfismo granulítico entre 7 e 8,5 kbar e 700 a 9000C, ou seja, em condições da fácies granulito de baixa pressão, a profundidades inferiores a 30 km. A trajetória das condições PT apresenta provável sentido horário, sem ter desenvolvido paragêneses de alta pressão, típicas da lapa de crosta duplicada. Consequentemente, a granulitizaçào ocorreu sob regime térmico elevado e em crosta fina.
As datações do metamorfismo granulítico, definidas alhures, indicam a separação causal entre a fase de rifteamento (intrusão dos complexos máfico-ultramáficos) e a de granulitização. Esta teria ocorrido entre 770 a 820Ma, ao tempo em que se estruturava sistema de arcos de ilha em crosta oceânica, a oeste, ou seja, antes da colisão continental, há cerca de 650 Ma. Admite-se evento de estiramento litosférico e aquecimento mantélico granulitizando os complexos e suas encaixantes em base de crosta afinada (profundidades entre 15 a 25km), em ambiente, talvez, de plataforma continental.
A mudança para tectônica compressional, com acoplamento de sistemas de arcos de ilha "Porangatu, ao norte, e "Arenópolis", ao sul, teria acentuado a flexura da borda continental, e reativado as antigas falhas lístricas, agora como falhas de empurrão. A forte vergência deste diastrofismo foi condicionada em blocos transferentes, aproveitando antigas falhas profundas de natureza transcorrente, com escapes laterais e frontais na supraestrutura, originando inflexões estruturais (oroclinais) e extensas dobras em bainha.
A elevação estrutural das áreas granulitizadas deu-se por falhamentos inversos em duas etapas principais retratadas por paragêneses retrometamórficas:
1) na fácies anfibolito alto a médio, coincidente com as paragêneses tipomorfas das sequências gabro-anortosíticas e vulcano-sedimentares do norte e do Complexo Anortosítico Santa Bárbara e gabros, dioritos e granitos associados no Complexo Anápolis-Itauçu, ao sul;
2) na fácies epidoto-anfibolito a xisto verde, típica das sequências metassedimentares proterozóicas.
Esta última fácies retrata a colocação alóctone final dos complexos granulitizados por obducção da infracrosta utilizando os planos tectônicos antigos durante a máxima compressão orogenética.
A formação de pseudo-taquilitos nos granulitos, posicionados em nível crustal elástico, ocorreu durante os movimentos orogenéticos tardios.

  
 
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 5

MANFREDO WINGE

Key words: high grade terranes; granulitic metamorphism; Central Brasil; Barro Alto Complex; Anápolis-Itauçu Complex

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DATE OF ORAL PRESENTATION: 28/03/95
TOPIC OF THE THESIS: REGIONAL GEOLOGY
SUPERVISOR: PROF. JOSÉ CARUSO MORESCO DANNI(UnB)
COMMITTEE MEMBERS: PROF. REINHARDT ADOLFO FUCK(UnB)
PROF. LEO AFRANEO HARTMAN (UFGRS)
PROF. ARIPLÍNIO ANTÔNIO NILSON (UnB)
PROF. JOHILDO SALOMÃO FIGUEIREDO BARBOSA (UFBA)

ABSTRACT

The Tocantins Structural Province, Central Brazil, consists of Proterozoic metassedimentary folded belts (Araguaia, Uruaçu and Brasília) and ensialic basement rocks of various ages (from archaean granite-greenstone up to neoproterozoic island arc roots) amalgamated in N-S structural trend during the neoproterozoic continental collision between the Amazonas and the São Francisco cratons.
The sudied high grade mobile belts show always tectonic limits following the main structural lineaments and are inserted into two crustal blocks 80-100km wide limited by sutures. The suture at the eastern side shows higher gravimetric contrast related probably to mantle elevation pushed over flexured crust during inverse faulting directed to the foreland at east .
The northern belt (Ceres) is NE-SW oriented, extends for more than 350 km and comprehends three granulitized mafic-ultramafic complexes (Cana Brava, Niquelândia and Barro Alto) with a gabbronoritic trend. The complexes are separated by transversal deep transference faults and by proterozoic metassedimentary covering.
The southern segment is a NW-SE crustal block (Complexo Anápolis-Itauçu), separated from the northern by a regional E-W structural inflection (Pireneus Mega-inflection). With ca. 320 x 70 km long it is constituted of a sialic crust, archaean in part, with supracrustal remnants with tectonics insertions of amphibolie, migmatite gneissic terranes and plutonic rocks of various generations including mafic-ultramafic granulitized complexes similar to the northern complexes. They are variably disrupted by strong neoproterozoic tectonism of the Brasiliano Cycle. The northern mafic ultramafic complexes differ from these by their bigger size, the more allochtonous character and by the systematic association with anortositic massifs and volcano-sedimentary sequence strucured over oceanic crust with back arc signature.
The evolution of these high grade terrains began with an extensional tectonics, palaeo to mesoproterozoic in age affecting a sialic crust with listric faulting that caused the inception of higher crust fragments in the medium to lower crust while at the surface occurred the intrasialic rift accumulation (Araí/Araxá/Serra da Mesa Groups). This process was more intense at the northern segment favouring more melting and the huge intrusions derived from high Mg tholeitic magma in batch arrivals conditioned to the evolution of the lithospheric stretching.
The progressive heating of the initially cold sialic crust promoted by the magma advection began the generation of a hybrid mafic-palingenetic magma (varying from gabbrodiorites to aluminous granites) with an extensive brecciation of the already solidified mafic-ultramafic bodies. This event was probably related to the increasing of the listric faulting with the detachment of higher levels of the crust with consequent lowering of lithostatic pressure. Granitic magma generated at favourable places rose in the crust and were located in the rift sedimentary sequences or extruded as volcanics.
With the listric faulting the stretched crust with the intrusions moved away laterally from the magmatic foccuses and then started a new scenario with batches of a different magma, partially fractionated with more Al and higher fO2 solidifiing as troctolite gabbro-anortositic massifs in a structure probably similar to the transitional crust of NW Norwegian and SE Greenland coasts. This magmatism preceeded a crustal rupture that gave place to the opening of ocean basins, probably small, filled with volcano-sedimentary sequences. Transitional facies between olivine gabbros and metabasalts occur at Serra da Figueira and are probably related to recurrent magmatism installed in a ~10 km depth magma chamber. These olivine gabbros show metamorphic coronas with static thermodynamic conditions around 6000C and 4kbar.
The closure of these ocean basins occurred at the mesoproterozoic (1,3Ga) with a probably faint tectonics that obducted these supracrustal and plutonic rocks over the sialic crust containing the older mafic ultramafic complexes using the old listric planes.
The extensional tectogenesis (900-750Ma) of the Brasiliano Cycle reactivated this region and the old structural surfaces pulling the old complexes to lower positions in the crust were they, and the envolving sialic crust, were heated and granulitized approximately at the same time that occurred the crustal rupture at West giving rise to the neoproterozoic ocean in the Porangatu area at north and the Arenopolis-Jaupaci area at South. The now epicontinetal Bambui basin was already installed at cratonic areas. The clockwise path metamorphism developped low to medium pressure metamorphic paragenesis with the termic peak at 700 to 950⁰C and 5 to 8,5kbar, corresponding to 15 to 25 km depth in the crust what precludes the granulitization at lower levels of a duplicated normal crust.
These sialic blocks were occurred the granulitization worked as passive margin and probably were locally or periodically exposed because of the diapiric tectonics promoted by granitic anatexis and/or granultic metamorphism heating the sialic rocks.
With the changing of the tectonics from extensional to compressional occurred the oceanic closure with island arc structures overthrusting the borderland and flexuring the crust. The older faults were reworked and the strong vergence directed to the east was in part conditioned into transference blocks giving rise to structural inflections as the Pireneus Megainflection with fan shaped (oroclines) frontal and lateral escapes in the suprastructure.
The obduction of the granulitic crust proceeded during nappe tectonics in two steps recorded by retrometamorpic paragenesis:
1) in the high to medium amphibolite facies when couppled with the anorthositic massifs in the northern segment and with the Santa Bárbara anorthositic Complex and associated gabbro, diorite, monzonite and granite rocks at South;
2)in the epidote-amphibolite to green schist facies typomorphic of the proterozoic metassedimentary cover. This facies represents the final allochtonous movement of the granulites during the maxima compression at ~640Ma ago.
During the final uprising movements occurred fast erosion of the belt with deposition of the terrigenous sedimentation (Tres Marias Formation) in the foreland and the cooling of the metamorphic core complexes. Probably the pseudotachilite veins where formed during seismic events in these final stages when the granulites where already placed in the elastic levels of the crust.