UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA / INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

TESE DE DOUTORADO N^o 090

JOSENEUSA BRILHANTE RODRIGUES

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DATA DA DEFESA: 05/09/2008
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: Geologia Regional
ORIENTADOR: Prof.  Márcio Martins Pimentel (UnB)
EXAMINADORES: Prof. Márcio Martins Pimentel (UnB); Prof. Roberto Ventura Santos (UnB); Dr. Luiz Carlos da Silva (UnB/CPRM); Prof. Aroldo Misi (UFBA); Profa. Marli Babinski (USP); Prof. Reinhardt Adolfo Fuck (UnB-suplente)

Palavras-chave:  Proveniência; Grupos Canastra, Ibiá, Vazante e Bambuí; LA-ICP-MS; Idades U-Pb de zircão detrítico, Faixa Brasília, Idades Modelo Sm-Nd

RESUMO

Esta tese visa investigar a origem dos detritos dos grupos Canastra, Vazante, Ibiá e Bambuí além da Formação Jequitaí. Análises integradas de U-Pb em zircões detríticos via SHRIMP e LAM-ICP-MS e Sm-Nd em rocha total permitiram determinar limites deposicionais, indicar possíveis fontes de sedimentos e fornecer elementos para interpretações tectônicas. O Grupo Canastra constitui uma seqüência regressiva de margem passiva, composta principalmente por rochas metapelíticas e metapsamíticas metamorfizadas em fácies xisto verde incluindo filito, metarritmito, quartzito e restritas intercalações de calcário e filito carbonático. O Grupo Vazante representa uma seqüência detrito-carbonática constituída principalmente por quartzitos, ardósias, conglomerado, siltito e dolomitos estromatolíticos. O Grupo Ibiá apresenta  localmente um diamictito basal recoberto por filitos e calci-xistos, que são os principais constituintes do grupo. A Formação Jequitaí é uma unidade glacial, representada principalmente por diamictitos, que ocorre cobrindo vastas áreas do Cráton São Francisco e com algumas exposições na Faixa Brasília. Suas rochas são recobertas por carbonatos do Grupo Bambuí, o qual representa uma seqüência carbonática-siliciclástica com crescente componente detrítico para o topo. Os dados U-Pb em zircão permitiram identificar as populações ou grãos detríticos mais jovens das unidades e estabelecer os limites máximos para deposição que são de 1030, 935, 640, 880 e 610 Ma para os Grupos Canastra, Vazante, Ibiá, Formação Jequitaí e Grupo Bambuí, respectivamente. De maneira geral foi observada pouca contribuição de terrenos arqueanos nos sedimentos estudados. O Cráton São Francisco-Congo revelou-se um importante fornecedor de detritos, especialmente para os grupos Canastra e Vazante. Já os dados dos grupos Ibiá e Bambuí evidenciaram a considerável presença de rochas da Faixa Brasília no suprimento de sedimentos. Dentre as amostras analisadas para U-Pb, somente as do Grupo Canastra não apresentaram grãos Neoproterozóicos. O espectro de idades dos grãos detríticos apresentados pelo Grupo Canastra inclui um largo intervalo de idades (1030-2996 Ma), com significativo componente Paleoproterozóico (~1,8 e ~2,1 Ga) e uma importante fonte Mesoproterozóica (1,1-1,2 Ga) para a Formação Paracatu. Estes resultados associados aos dados Sm-Nd, que forneceram TDM superiores a 1,9 Ga, são consistentes com o ambiente de uma margem continental passiva para o Grupo Canastra. As formações do Grupo Vazante forneceram padrões variados de idade U-Pb de zircões detríticos em um intervalo de 935 a 3520 Ma, porém de maneira geral terrenos de ~2,1 Ga constituem a principal fonte de sedimentos de boa parte das formações. A população mais jovem (~950 Ma) ocorre apenas nas unidades basais do Grupo Vazante, sugerindo que esta fonte foi isolada ou recoberta durante a evolução da bacia. No entanto, dados Sm-Nd revelam a participação de terrenos jovens em praticamente em todo o grupo, em especial na Formação Lapa (TDM de 1,67 a 2,00 Ga). A Formação Serra do Garrote apresentou predominância de fontes Paleoproterozóicas, tanto nas análises Sm-Nd como nas U-Pb. O topo do grupo é marcado por uma significativa mudança de fontes. Nas formações Morro do Calcário e Lapa um forte pico de idades entre 1,1-1,2 Ga representa a principal fonte, seguido por pequenas contribuições Paleoproterozóicas. Terrenos do Cráton São Francisco-Congo são considerados as principais fontes dos sedimentos do Grupo Vazante, que pode ser interpretado como uma seqüência associada a uma margem continental passiva. Os dados Sm-Nd da Formação Lapa não são totalmente compatíveis com esta interpretação e podem indicar a aproximação de terrenos significativamente mais jovens, tais como o Arco Magmático de Goiás. Os zircões do diamictito do Grupo Ibiá apresentaram idades entre 936 e 2500 Ma. Em contraste, os calcifilitos que sobrepõem os diamictitos revelam a dominante proveniência de fontes Neoproterozóicas, com importantes picos em 665, 740 e 850 Ma. Os dados Sm-Nd apresentam comportamento bimodal, com intervalos de TDM de 1,16-1,46 e 1,58-2.01 Ga. Terrenos do Cráton São Franciso e Arco Magmático de Goiás são as mais prováveis fontes do grupo, que possivelmente representa uma seqüência do tipo fore-arc. A distribuição de idades dos zircões detríticos dos diamictitos da Formação Jequitaí indicam fontes Paleoproterozóicas dominantes (2,0-2,2 Ga) assim como fontes Mesoproterozóicas e Neoproterozóicas (~880 Ma). Estes dados sugerem detritos provavelmente derivados dos Cráton São Francisco-Congo. Os dados Sm-Nd e U-Pb de grãos detríticos do Grupo Bambuí demonstraram grande variação longitudinal e temporal em suas fontes. Os padrões de idades de zircão e monazitas do Conglomerado Carrancas são idênticos aos encontrados em rochas do Complexo Belo Horizonte, o que indica que os sedimentos derivam de uma fonte local. As análises U-Pb de amostras da região da Serra de São Domingos revelaram a principal contribuição de fontes Paleoproterozóicas assim como importante aporte de material Neoproterozóico e um pequeno componente arqueano. As amostras do segmento sul do grupo apresentaram padrão simples de idades, com a dominante presença de zircões Neoproterozóicos (principalmente ~640 Ma). Os dados Sm-Nd apontam a crescente contribuição de material juvenil para o topo do grupo, com idades modelo variando de ~2,5 Ga para a Formação Sete Lagoas a ~1,5 Ga para Formação Três Marias. O conjunto de dados corrobora a interpretação de que o Grupo Bambuí representa uma bacia foreland, com sedimentos originais derivados principalmente de rochas da Faixa Brasília e subordinamente do Cráton São Francisco-Congo. As idades dos zircões detríticos da seqüência superior da Formação Sete Lagoas (com importante componente de 610-640 Ma) em associação a dados previamente publicados de Pb-Pb de ca. 740 Ma da seqüência inferior, reforçam a sugestão baseada em dados geofísicos de que a seqüência inferior não pertença ao Grupo Bambuí.

     
UNIVERSITY OF BRASILIA / INSTITUTE OF GEOSCIENCES

PhD THESIS N^o 090

DATE OF ORAL PRESENTATION: 05/09/2008
TOPIC OF THE THESIS: Regional Geology
SUPERVISOR: Prof. Márcio Martins Pimentel (UnB)
COMMITTEE MEMBERS: Prof. Márcio Martins Pimentel (UnB); Prof. Roberto Ventura Santos (UnB); Dr. Luiz Carlos da Silva (UnB/CPRM); Prof. Aroldo Misi (UFBA); Prof. Marli Babinski (USP); Prof. Reinhardt Adolfo Fuck (UnB-alternate)

KeyWords: Provenance; Canastra, Ibiá, Vanzante and Bambuí groups; LA-ICP-MS; U-Pb detrital zircon ages; Brasília Belt, Sm-Nd Model Ages

ABSTRACT

Meso- to Neoproterozoic sedimentary/metasedimentary units of southern Brasília Belt and São Francisco-Congo Craton had their provenance investigated in this thesis. The Canastra, Vazante, Ibiá and Bambuí groups and the Jequitaí Formation were studied. Integrated whole-rock Sm-Nd models ages and in situ (LAM-ICPMS and SHRIMP) U-Pb zircon analyses allowed the determination of depositional limits, pointed out possible sources and furnished elements for tectonic interpretation. The Canastra Group constitutes a regressive sedimentary sequence composed mainly of metapelitic and metapsammitic greenschist-facies rocks. These include phyllite, metarhythmite and quartzite with minor intercalations of limestone as well as carbonaceous and carbonatic phyllite. The Vazante Group comprises a marine detrital-carbonatic sequence composed mainly of quartzite, slate, conglomerate, metasiltstone and dolomite with abundant stromatolitic structures. The Ibiá Group is formed by a basal diamictite followed upwards by metapelitic rocks (phyllites and calc-schists). The Jequitaí Formation is a glacial unit covering large areas of the São Francisco Craton and is also exposed within the Brasília Belt. It is overlain by the carbonatic Sete Lagoas Formation, the basal unit of the Bambuí Group which represents a carbonate-siliciclastic sequence with upward increase of the detritic component. The U-Pb zircon data allow the identification of the youngest detrital grains of the studied unit and the establishment of the maximum depositional ages. These are 1030, 925, 640, 610 and 880 Ma for the Canastra, Vazante, Ibiá and Bambuí groups and the Jequitaí Formation, respectively. Few contributions of Archean terrains were observed. The São Francisco-Congo Craton was identified as an important supplier of detritus, in particular for the Canastra and Vazante groups. Conversely, data from the Ibiá and Bambuí groups emphasise the strong contribution from the Brasília Belt. The Canastra Group was the only unit that did not show Neoproterozoic grains. The provenance signature of the Canastra Group comprises a wide range of detrital zircon ages (1030-2996 Ma) with a significant Paleoproterozoic component (~1.8 and ~2.1 Ga) and an important Mesoproterozoic source (1.1- 1.2 Ga), specially for the Paracatu Formation. This is consistent with a passive margin setting for the deposition of the Canastra sediments. The U-Pb detrital zircon signatures vary significantly among the formations (925- 3520 Ma) but, in general, 2.1 Ga terrains constitute the main source in most formations. The youngest population (ca. 950 Ma) only occurs at the lowest stratigraphic units of the Vazante Group. However Sm-Nd data reveals the contribution of young terrains in all groups, in particular in the Lapa Formation (TDM of 1.67-2.00 Ga). The Sm-Nd and U-Pb data for the Serra do Garrote Formation showed predominance of the Paleoproterozoic source. The top of the group is marked by significant change of sources; the pattern found in the Morro do Calcário and Lapa formations show a main age peak at 1.1-1.2 Ga and other small Paleoproterozoic contributions. The results suggest that Paleo- and Mesoproterozoic terrains within the São Francisco-Congo Craton represent the main sources of detrital sediments for the Vazante Group. Therefore, it may be interpreted as a passive margin sequence developed along the western margin of that continent. Slightly younger model ages in the upper Lapa Formation, however, are not entirely consistent with derivation solely from the craton and may indicate contribution from younger sources such as the Neoproterozoic Goiás Magmatic Arc to the west. Zircon grains from the diamictite of the Ibiá Group present ages raging from 936 to 2500 Ma. In contrast, the overlying calciphyllite of the Rio Verde Formation reveals a dominant Neoproterozoic provenance pattern with important peaks at 665, 740 and 850 Ma. The Sm-Nd data show a bimodal behaviour with intervals at 1.16-1.46 and 1.58-2.01 Ga. The São Francisco-Congo Cranton and Goiás Magmatic Arc are, most probably, the two main source regions for the Ibiá Group which may represent, therefore, a former fore-arc sedimentary sequence. The age distribution of the detrital zircon grains of the Jequitaí rocks indicates a dominant Paleoproterozoic source (2.0-2.2 Ga) as well as minor Mesoproterozoic and early Neoproterozoic (~880 Ma) components. These are all probably derived from the São Francisco Craton. The Sm-Nd and detrital zircon for the Bambuí Group demonstrate longitudinal and temporal variation of the source areas. The patterns observed in zircon and monazite from Carrancas Conglomerate are identical to those found in the Belo Horizonte Complex which indicates a local source. Rocks exposed in the northern area showed major contribution from Paleoproterozoic sources as well as an important component from Neoproterozoic ages and a small Archean population. Samples from the southern part of the group show a simple age pattern with the dominant presence of Neoproterozoic zircons (mainly ca. 640 My). The Sm-Nd data show an increasing contribution derived from younger materials upward in the stratigraphic sequence. TDM ages vary from ca. 2.5 Ga at the bottom to values around 1.5 Ga at the top. The data reinforce the interpretation that the Bambuí Group represents a foreland basin with the original sediments being derived mainly from the Brasília Belt, to the west. However, some contribution from the São Francisco Craton is not discarded. The detrital zircon age of the upper sequence (with 610-640 Ma population) associated with the previously published Pb-Pb isochronic ages of ca. 740 Ma of the lower sequence reinforce the suggestion, based on geophysical data, that the lower sequence does not belong to Bambuí Group.