UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA / INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 082

ROGÉRIO SILVESTRE PEREIRA

DATA DA DEFESA: 01/11/2007
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Geologia Regional
ORIENTADOR: Prof. Reinhardt Adolfo Fuck (UnB)
EXAMINADORES:  Prof. Prof. Augusto César Bittecourt Pires (UnB); Prof. José Affonso Brod (UnB); Prof. Johildo Salomão Figueiredo Barbosa (UFBA); Dr. Luiz Augusto Bizzi – BHP Billiton

Palavras-chave:  Arqueano, cráton, placa continental, geofísica, litosfera, kimberlito, geocronologia, diamante, prospecção.

RESUMO

O Cráton do São Francisco constitui extensa região estável localizada na porção centro-leste do continente sul-americano, guardando em seu bojo terrenos arqueanos, que foram soldados e transformados durante eventos paleo- e neoproterozóico. Neste trabalho o desenvolvimento geológico do cráton foi analisado, considerando-se cenário geotectônico mais amplo, pertinente a paleoplaca continental, cujos limites definidos por dados gravimétricos se relacionam aos regimes extensionais diacrônicos neoproterozóicos que levaram à fragmentação do Supercontinente Rodínia.

Neste contexto a individualização do Cráton do São Francisco se deu no interior da paleoplaca continental durante a orogenia Brasiliana, quando as inversões causadas pelas colisões ou fechamentos das bacias geraram cinturões orogênicos marginais que moldaram o antepaís do São Francisco.

Análises integradas de dados geofísicos, geoquímicos e datações aplicadas aos terrenos arqueanos que ocorrem no cráton sugerem a presença de núcleos cratônicos arqueanos preservados da ação de retrabalhamento paleo- e neoproterozóico que atuaram no cráton. Dados de microssonda eletrônica em minerais provenientes de kimberlitos localizados nestas regiões mostram a presença de grãos situados no intervalo de temperaturas próprias do campo de estabilidade do diamante. A recuperação de micro e macrodiamante em determinadas intrusões consubstanciam os dados.

A maioria das centenas de kimberlitos e rochas relacionadas identificadas no Cráton do São Francisco ocorrem na porção sul, abrangendo o oeste de Minas Gerais e áreas menores em Goiás e São Paulo. Concentradas principalmente nas regiões de Coromandel, Romaria e Três Ranchos, as intrusões mostram idades entre 75 e 120 Ma e estão associadas ao desenvolvimento do alto estrutural denominado Alto Paranaíba.

Ao que tudo indica, anomalias gravimétricas positivas alongadas e magnéticas coincidentes, bem como dados morfoestruturais, caracterizam a implantação de outro sistema extensional na região, desta feita orientado sudoeste-nordeste, ortogonal, portanto, ao desenvolvimento noroeste-sudeste do sistema Alto Paranaíba. Intrusões discretas, minerais kimberlíticos e diamantes ocorrem ao longo da estrutura.

Populações únicas de diamantes provenientes de fontes primárias conhecidas ou tidas como próximas de depósitos diamantíferos mostram que na região do Alto Paranaíba as condições de manto variam em distâncias relativamente curtas. Por exemplo, os diamantes pequenos e cúbicos típicos de ambiente mantélico no limite do campo de estabilidade grafita-diamante encontrados em Romaria e Três Ranchos desaparecem completamente em Coromandel, algumas dezenas de quilômetros a leste, onde prevalece população completamente distinta formada por diamantes grandes e dodecaédricos. Mais ao sul, o kimberlito denominado informalmente Canastra 01 aparentemente também amostrou região de manto distinta em que predomina diamante na forma octaédrica.

Possivelmente a litosfera na porção sul do Cráton do São Francisco foi afetada pelas colisões ou fechamento de bacias ao longo da Faixa Brasília no Neoproterozóico e posteriormente durante o desenvolvimento do Alto Paranaíba em que a litosfera foi sensivelmente adelgaçada como mostram as análises das intrusões do Cretáceo inferior e superior.

Na porção norte do Cráton do São Francisco as intrusões kimberlíticas ocorrem nos blocos arqueanos Serrinha e Gavião. Ao contrário da porção sul, os kimberlitos predominam sobre as rochas relacionadas e as idades são proterozóicas ao invés de cretáceas. No Bloco Serrinha os kimberlitos da província denominada informalmente Braúna, situada na porção central do bloco, amostraram litosfera espessa, cuja base apresentava na época das intrusões condições favoráveis à preservação de diamante. Minerais recuperados em kimberlitos localizados nas zonas mais externas do Bloco Serrinha indicam adelgaçamento da litosfera, causado, provavelmente, por retrabalhamento durante as orogenias proterozóicas.

No Bloco Gavião, ainda na porção norte do cráton, afloramentos de kimberlitos estão sujeitos à erosão de unidades estratigráficas mais jovens que 1.152 Ma ou no mínimo das rochas que compõem a Formação Morro do Chapéu, topo do Grupo Chapada Diamantina. Além do afloramento de pipe com cerca de cinco hectares e pequenos diques, outras intrusões foram identificadas na região por meio de levantamento aeromagnético e interceptadas por furos de sonda entre 159 e 246 metros de profundidade.    

     
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 082

DATE OF ORAL PRESENTATION: 01/11/2007
TOPIC OF THE THESIS: Regional Geology
SUPERVISOR:  Prof. Reinhardt Adolfo Fuck (UnB)
COMMITTEE MEMBERS: Prof. Prof. Augusto César Bittecourt Pires (UnB); Prof. José Affonso Brod (UnB); Prof. Johildo Salomão Figueiredo Barbosa (UFBA); Dr. Luiz Augusto Bizzi – BHP Billiton

KeyWords:  Archean, craton, continental plate, geophysic, lithosphere, kimberlite, geochronology, diamond, prospection.

ABSTRACT

The São Francisco Craton is a large stable area in the eastern portion of South America. Its basement comprises Archean terrains that were reworked and amalgamated during Paleoproterozoic tectonic events and later on affected marginally by the Neoproterozoic Brasiliano orogeny, during the amalgamation of West Gondwana. In this work the geological evolution of the São Francisco Craton is analyzed in a larger geotectonic scenario, referring to a continental paleo-plate, the limits of which are defined by gravimetric data, related to diachronic extension regimes that lead to Rodinia breakup in the early Neoproterozoic. In this context, individualization of the São Francisco Craton took place in the interior of the paleo-plate during the Brasiliano orogeny, when inversion due to collision and basin closing led to the formation of marginal orogenic belts, the evolution of which determined the limits of the São Francisco foreland.

Integration of geophysical, geochronologic and geologic data of Archean terrains in the northern and southern portions of the craton allowed outlining Archean cores that were preserved from Paleo- and Neoproterozoic reworking. Electron microprobe data on minerals from kimberlites intruded into the Archean cores show chemical compositions corresponding to temperature-pressure intervals typical of the diamond stability field. Recovery of micro- and macro-diamonds corroborate the evidence.

A large majority of hundreds of kimberlites and related rocks known in the São Francisco Craton were found in its southern portion, in western Minas Gerais and adjacent smaller areas in Goiás and São Paulo. Concentrated mainly in the Coromandel, Romaria and Três Ranchos areas, the intrusions are between 75 Ma and 120 Ma and are associated with the development of the Alto Paranaíba structural high.

Coinciding elongated magnetic and positive gravimetric anomalies, as well as morpho-structural data suggest another extensional system in the region, striking southwest-northeast, nearly perpendicular to the Alto Paranaíba system. Discrete intrusions, kimberlite minerals and diamonds occur along this structure.

Unique diamond populations from known primary sources or from sources believed to be close to diamond deposits indicate that mantle conditions in the Alto Paranaíba region varied over relatively short distances. For example, small cubic diamonds, which are typical of mantle environment close to the limit of the graphite-diamond stability fields found in Romaria and Três Ranchos, disappear completely in Coromandel, a few tenths of kilometers to the east, where a completely distinct population of large dodecahedral diamonds prevails. Southwards, the Canastra 01 kimberlite sampled an apparently different mantle region, where octahedral diamond is the dominant form. It appears that the lithosphere in the southern portion of the São Francisco Craton was reworked by collisions or closing of basins along what is now the Brasília Belt during the Neoproterozoic, and afterwards, during development of the Alto Paranaíba high, when the lithosphere was significantly thinned, as shown by analytical data from Early and Late Cretaceous intrusions.

In the northern portion of the São Francisco Craton kimberlite intrusions occur in the Archean Serrinha and Gavião blocks. In contrast with the southern portion of the craton, kimberlites predominate over related rocks, and their ages are Proterozoic instead of Cretaceous. Kimberlites of the Braúna province in the central part of the Serrinha block sampled a thick lithosphere, the base of which presented favorable diamond preservation conditions at the time of intrusion. Minerals recovered from kimberlites intruded into the border zones of the block indicate lithosphere thinning, supposedly caused by reworking during Proterozoic orogenies.

Exposure of kimberlites in the Gavião block, also in the northern portion of the craton, is dependent on the erosion of stratigraphic units younger than ca. 1152 Ma or at least of the rocks of the Morro do Chapéu Formation, which is the top unit of the Chapada Diamantina Group. Aside from the 5 ha kimberlite pipe outcrop and small dikes, other intrusions were identified in the area using aeromagnetic survey and drilling that intercepted the intrusions at depths of 159 and 246 m.