Ocorrência de rochas da fácies granulito no Cinturão Mineiro, Minas Gerais, Brasil

Occurrence of granulite-facies rocks in the Mineiro Belt, Minas Gerais, Brazil

GEOCIÊNCIAS

Ocorrência de rochas da fácies granulito no Cinturão Mineiro, Minas Gerais, Brasil

Occurrence of granulite-facies rocks in the Mineiro Belt, Minas Gerais, Brazil

Newton Souza Gomes^I; Hanna Jordt Evangelista^II; Edgar Batista de Medeiros Júnior^III; Raphael Carneiro Filippo^IV; Luciano Fernandes Germano^V

^IDEGEO/Escola de Minas/UFOP. E-mail: [e-mail]

^IIDEGEO/Escola de Minas/UFOP. E-mail: [e-mail]

^IIIAluno de Doutorado PECRN do DEGEO/Escola de Minas/UFOP. E-mail: [e-mail]

^IVAluno de Graduação do DEGEO/Escola de Minas/UFOP. E-mail: [e-mail]

^VAluno de Graduação do DEGEO/Escola de Minas/UFOP. E-mail: [e-mail]

RESUMO

Na região de Lagoa Dourada, inserida no Cinturão Mineiro, ocorrem granitóides paleoproterozóicos, que intrudem seqüências supracrustais arqueanas do greenstone belt Rio das Velhas. Os granitóides são cortados por rochas máficas anfibolitizadas, que portam xenólitos de granulitos. Trata-se de granulitos máficos caracterizados pela textura granoblástica e pela paragênese ortopiroxênio-clinopiroxênio-anfibólio-plagioclásio. Como fases secundárias, registram-se actinolita, cummingtonita, carbonato, epídoto, granada e quartzo. Determinações geotermométricas baseadas nos pares minerais ortopiroxênio-clinopiroxênio e anfibólio-plagioclásio produziram valores de temperatura entre 700 e 853ºC. As fases secundárias são produtos de um processo metamórfi co posterior.

Palavras-chave: Cinturão Mineiro, granulitos máficos, química mineral, geotermometria.

ABSTRACT

Paleoproterozoic granitoids intruding the Archean greenstone belt of Rio das Velhas are found in the region of Lagoa Dourada, which belongs to the Mineiro Belt. The granitoids are cut by amphibolitized mafi c rocks which contain xenoliths of granulite facies rocks. The rocks are mafi c granulites, characterized by their granoblastic texture and by parageneses orthopyroxene-clinopyroxene-amphibole-plagioclase. As secondary minerals, actinolite, carbonate, epidote, cummingtonite, garnet and quartz can be found. Geothermometric determinations based on the mineral pairs orthopyroxene-clinopyroxene and amphibole-plagioclase yielded temperature values between 700ºC and 853ºC. The secondary mineral phases are interpreted as a result of a younger metamorphic event.

Keywords: Mineiro Belt, mafic granulites, mineral chemistry, geothermometry.

1. Introdução

A região austral do Cráton do São Francisco compreende um núcleo de idade arqueana bordejado pelo Cinturão Mineiro, que constituiu palco de intenso plutonismo no alvorecer de evento orogenético de idade paleoproterozóica. Na região de Lagoa Dourada, que se insere nesse cinturão, Martins (2008) descreve o tonalito homônimo, ao qual atribuiu, com base em datações radiométricas de U/Pb em zircões, idade de cristalização de 2,337 ± 6 Ga. Seixas (2009 - comunicação verbal) reporta idades em torno de 2,340 ± 7 Ga em granitóides semelhantes, que afloram ao longo da Ferrovia do Aço a oeste da cidade de Lagoa Dourada. Esses granitóides, cuja origem estaria relacionada à fase compressiva da orogênese transamazônica (Noce et al., 2000), intrudem, na região de Lagoa Dourada, seqüências supracrustais arqueanas, do tipo greenstone belt, metamorfizadas em condições da fácies xisto verde. Os granitóides são cortados por rochas máficas, as quais foram metamorfizadas nas condições da fácies xisto verde a anfibolito. Em trabalhos de mapeamento geológico na escala 1:10.000 (Germano & Filippo, 2008), rochas metamórficas de fácies granulito foram identificadas em três afloramentos na Quadrícula 42-22-11, da Folha de Serra do Camapuã (SF.23-X-A-V-4). Nesse artigo, são apresentados os resultados de determinações geotermométricas, que indicam a ocorrência inédita de rochas da fácies granulito, nessa porção do Cinturão Mineiro, constituída, essencialmente, por rochas granitóides de idade paleoproterozóica.

2. Geologia regional

O Cinturão Mineiro constitui-se de uma faixa de rochas de idade arqueana a paleoproterozóica de direção aproximada NE-SW, que bordeja o sul do Cráton do São Francisco, desde as imediações da cidade de Conselheiro Lafaiete, ao norte, até a cidade de Lavras, ao sul (Figura 1). Segundo Teixeira et al. (2008), os domínios arqueanos reúnem granulitos, charnockitos, enderbitos, anortositos, gabros e gnaisses migmatíticos dos complexos do Bonfim, Passa Tempo e Campo Belo, além de rochas metaultramáficas e metassedimentares do greenstone belt Rio das Velhas, de idade arqueana e dos greenstones belts Rio das Mortes, Nazareno e Dores de Campos, de idades paleoproterozóicas. A zona de cisalhamento de Lenheiros, que se estende na direção NE-SW, constitui a principal feição estrutural do Cinturão Mineiro e separa as rochas plutônicas que intrudem o greenstone Rio das Mortes, a norte, daquelas que cortam o greenstone de Nazareno, a sul (Figura 1). A evolução do Cinturão Mineiro está intimamente relacionada à Orogenia Transamazônica, cujos processos compressivos produziram um extraordinário volume de rochas ígneas ácidas de composição metaluminosa a peraluminosa e de tendência calcioalcalina (Ribeiro et al., 1995). Pires (1977) foi um dos primeiros a identificar plútons tonalíticos a granodioríticos intrusivos em seqüências metavulcanosedimentares na região de Congonhas do Campo. Grossi Sad et al. (1983) descreveram o Batólito Alto Maranhão e observaram, também, o contato intrusivo em rochas do Grupo Nova Lima. Noce (1995) obtém idade U/Pb de 2130 ± 2 Ma para os biotita-hornblenda tonalitos do Batólito do Alto Maranhão, enquanto Seixas e Bars (2004) determinaram, também pelo método U/Pb em zircões, idades de 2195 ± 18 Ga como idade de cristalização para o plúton de Congonhas. Estudos geocronológicos desenvolvidos por Cherman (2002),Cherman e Valença (2005), Ávila et al. (2003, 2005 e 2006) determinaram idades de cristalização entre 2121 ± 7 Ga e 2255 ± 6 Ga para diversos granitóides do Cinturão Mineiro. Recentemente, Martins (2008) e Seixas (2009) reportam, com base em datações U/Pb em zircões, idades inéditas de 2337 ± 6 e 2340 ± 7 Ga para os granitóides da região de Lagoa Dourada, que ocorrem a leste e a oeste da área estudada nesse trabalho.

3. Materiais e métodos

Dos três afloramentos de rochas granulíticas foram confeccionadas lâminas delgado-polidas para estudos ao microscópio petrográfico e determinações com microssonda eletrônica. As análises de microsssonda foram realizadas no Laboratório de Microanálises do Instituto de Física da Universidade Federal de Minas Gerais, utilizando-se um equipamento da marca JEOL, modelo JCXA - 8900 RL, que operou com uma aceleração de 15 Kv e corrente de feixe de 20 nA. Os padrões utilizados nas análises pertencem à coleção Ian Steele. Como não foram utilizados padrões específicos para análise de cada uma das fases minerais, os resultados das análises de piroxênio e granada ficaram um pouco acima de 100%. As lâminas delgado-polidas foram metalizadas com uma película de carbono, para a análise dos seguintes minerais: plagioclásio, ortopiroxênio, clinopiroxênio, anfibólio e granada. Para o cálculo da forma estrutural dos minerais, resultados da microssonda foram trabalhados com o auxílio do Programa Minpet 2.0. Os cálculos geotermométricos foram efetuados utilizando-se os trabalhos de Wood e Banno (1973), Kretz (1982) e Holland e Blundy (1994).

4. Geologia local

O mapeamento geológico da área, na escala 1:10.000, revelou, segundo Germano e Fillipo (2008), a existência de quatro litotipos, designados como metatonalito A, metatonalito B, anfibolito e granulito máfico (Figura 2). Os tonalitos exibem textura holocristalina, fanerítica fina a média e apresentam-se levemente foliados. O metatonalito A se distingue do metatonalito B pelos teores mais elevados de anfibólio, que chegam a atingir 25 % em volume. Segundo Germano e Filippo (op. cit.), as rochas possuem caráter peraluminoso a metaluminoso, semelhante ao observado por Martins (2008), nos tonalitos da região de Lagoa Dourada. Os anfibolitos apresentam trama nematoblástica e portam corpos de rochas granulíticas. Em virtude do elevado grau de intemperismo das rochas, não foi possível estabelecer, com segurança, a natureza dos contatos litológicos.

5. Petrografia

Os litotipos de fácies granulito descritos nesse trabalho podem ser classificados como granulitos máficos, segundo recomendação da União Internacional de Ciências Geológicas, Subcomissão de Sistemática de Rochas Metamórficas (IUGS/SCMR), em Fettes e Desmons (2007). A rocha apresenta texturas granoblástica (Figura 3A e B) e poiquiloblástica (Figura 3C). O litotipo é constituído por plagioclásio (cerca de 30% em volume), hornblenda (25%), clinopiroxênio (20%), ortopiroxênio (15%), pelos minerais acessórios apatita e minerais opacos, que somam cerca de 3%, além de minerais de origem secundária, como: actinolita, cummingtonita, granada, quartzo, epídoto, sericita, carbonatos, que juntos perfazem cerca de 7%. O plagioclásio tem a composição que varia entre a andesina e a labradorita, ocorrendo em cristais anédricos, com dimensão em torno de 0,8 mm. Observa-se incipiente saussuritização, responsável pela geração de epídoto e carbonato. Em amostras intemperizadas, nota-se a formação secundária de sericita e alofana, mormente na borda ou ao longo dos planos de clivagem dos plagioclásios. Três tipos de anfibólio são observados na rocha: o mais abundante apresenta coloração verdeamarronzada e forma cristais de até 4 mm, que contêm inclusões poiquiloblásticas de piroxênios e plagioclásio (Figura 3C). Alguns cristais exibem uma substituição incipiente por carbonato. As outras variedades de anfibólio são cummingtonita e actinolita. A actinolita é mais comum, possui coloração fortemente esverdeada e ocorre na forma de delgadas bordas da ordem de 0,02 mm de largura (Figura 3D), associada à cummingtonita, em torno de minerais opacos, hornblenda ou piroxênios. A cummingtonita ocorre de forma análoga, gerando bordas incolores, e, às vezes, ocorre associada à actinolita, em torno do ortopiroxênio (Figura 3E). O ortopiroxênio possui composição que varia entre a de Fe-hiperstênio e de ferrosilita. Forma cristais prismáticos, subédricos, que exibem pleocroísmo verde-pálido a rosa-acastanhado e amarelado. Os cristais exibem exsolução de clinopiroxênio e contêm inclusões poiquiloblásticas de anfibólio e plagioclásio. O clinopiroxênio possui composição entre diopsídio e hedenbergita, formando cristais de até 3 mm de dimensão, que portam inclusões de anfibólio e plagioclásio. São frequentes a exsolução de ortopiroxênio e uma concentração de minerais opacos, gerados, provavelmente, por processos de oxidação, que se dispõem paralelamente aos planos de geminação polissintética do mineral. Os minerais opacos juntamente com a apatita constituem pequenos cristais euédricos dispostos instersticialmente na rocha. A granada é, provavelmente, de origem secundária, pois ocorre sob a forma de auréolas em torno dos minerais opacos e do anfibólio (Figura 3F). O epídoto ocorre, também, sob a forma de cristais aciculares, que se dispõem ao longo de microfraturas da rocha. O quartzo é extremamente raro e interpretado como produto de remobilização pelo fato de ocorrer preenchendo microfraturas da rocha. Como produto da alteração intempérica, registra-se, ainda, a presença de limonita, que forma delgados filmes ao longo de microfraturas da rocha.

Os anfibolitos encaixantes apresentam textura nematoblástica, caracterizada por uma incipiente orientação de hornblenda, cujo teor perfaz cerca de 60% em volume da rocha e forma cristais prismáticos subédricos com inclusões de quartzo. Plagioclásio contribui com 25% da composição da rocha e ocorre em cristais fortemente saussuritizados. Titanita é a principal fase acessória, contribui com cerca de 3% da composição da rocha e ocorre, tanto em diminutos cristais losangulares, como também na forma de delgadas auréolas em torno dos minerais opacos. Apatita é bastante rara (1%) e forma pequenos cristais euédricos. Como fases secundárias, registram-se, além de epídoto, biotita e clorita.

6. Química Mineral

Na Tabela 1, são mostrados os resultados das análises de microssonda dos ortopiroxênios, bem como a fórmula estrutural calculada com base em 6 oxigênios, resultando em teores da molécula de enstatita variando de 37 a 39% (Figura 4A). O somatório dos teores de CaO, Al₂O₃, TiO₂ e K₂O não perfaz 3,0% em peso da composição do mineral. As análises de microssonda mostram que os clinopiroxênios possuem uma composição química, entre a do diopsídio e a da hedenbergita (Figura 4A). A plotagem dos dados de microssonda, no diagrama proposto por Leake et al. (1997), mostra que a composição do anfibólio de coloração amarronzada varia da hornblenda ferrosa à hornblenda tschermackítica (Figura 4B). Foi possível, também, caracterizar como cummingtonita a variedade de anfibólio incolor, que ocorre associada à actinolita sob a forma de aureólas simplectíticas em torno dos cristais de ortopiroxênio (Figura 4C). A composição dos plagioclásios é, relativamente, homogênea e varia entre a de andesina e a de labradorita (Figura 4D). Medeiros Júnior (2009) também reporta plagioclásios com teores de anortita elevados, de até 87%, em granulitos máficos do Complexo Acaiaca. As granadas são ricas em almandina e apresentam uma composição homogênea, observandose, entretanto, pequenas variações entre os teores de grossularita e piropo nos cristais analisados.

7. Geotermometria

As rochas de fácies granulito são caracterizadas pela paragênese plagioclásio + ortopiroxênio + clinopiroxênio ± hornblenda. Segundo De Ward (1965), a ausência de granada em equilíbrio com essa associação mineral indica que esses granulitos foram gerados em condições de pressão relativamente baixas. Para a caracterização da temperatura durante o processo metamórfico que deu origem a essas rochas, foram utilizados os geotermômetros ortopiroxênio-clinopiroxênio, nas calibrações de Wood e Banno (1973) e de Kretz (1982), fundamentadas no intercâmbio de Fe-Mg entre as fases minerais do geotermômetro, e hornblenda-plagioclásio de Holland e Blundy (1994), tendo-se, como base, as reações:

A) edenita + 4quartzo = tremolita + albita

B) edenita + albita = richterita + anortita.

As temperaturas obtidas pelo geotermômetro ortopiroxênio-clinopiroxênio, sob condições de pressão de 5 kbar, utilizando-se a calibração de Wood e Banno (1973) variam de 721 a 853ºC. A calibração de Kretz (1982) apresenta um intervalo de variação nos valores de temperatura menor, variando de 754 a 836ºC. Observa-se que as temperaturas médias obtidas nas duas calibrações são semelhantes, caracterizando condições de temperatura ao redor de 800ºC. Utilizando-se o geotermômetro hornblenda-plagioclásio proposto por Holland e Blundy (1994), observa-se que, sob condições de pressão de 5 kbar, as temperaturas obtidas variam de 700 a 773ºC e que, sob condições de 10 kbar, variam de 716 a 835ºC. Lembrando-se de que a paragênese mineral presente nessas rochas é típica de condições de pressão relativamente baixas, as temperaturas médias a 5 kbar, que estão em torno de 750ºC, são mais condizentes para caracterizar o metamorfismo que deu origem a esses granulitos. As temperaturas obtidas pelos geotermômetros ortopiroxênio-clinopiroxênio e hornblenda-plagioclásio não apresentam grande discrepância. As temperaturas relativamente mais altas obtidas pelo primeiro geotermômetro caracterizam as condições de temperatura mais próximas ao pico metamórfico, em torno de 800ºC.

8. Discussão dos resultados

Os terrenos granulíticos, embora apresentem uma ampla distribuição no registro geológico, que se estende do Arqueano (Harley, 1985) ao Terciário (Dropp & Burche-Nurminen, 1984), encontram-se, em função das elevadas condições de temperatura indispensáveis para a sua formação, restritos, basicamente, a cinco tipos de contextos geológicos. As formas clássicas de ocorrência de rochas granulíticas incluem os maciços granulíticos (Rötzler & Romer, 2001), faixas encaixadas em cinturões orogênicos do tipo alpino (Montanini & Harlov, 2006), boudins com dimensões métricas em terrenos metamórficos da fácies eclogito (Zhang et al., 2009), nódulos centimétricos em pipes kimberlíticos (Rogers, 1977), além de xenólitos em rochas magmáticas de filiação mantélica (Stosch & Lugmair, 1984).

A área estudada está inserida em um contexto geológico regional caracterizado pela ocorrência de rochas máficas anfibolitizadas com características mineralógicas e texturais idênticas às das rochas metamáficas identificadas, nesse trabalho, como encaixantes dos corpos granulíticos (Santos & Veiga, 2008; Costa & Cinquini, 2008). A ausência de evidências de metamorfismo de fácies granulito, tanto nas rochas máficas, como nos granitóides da região, permite inferir que os pequenos corpos granulíticos investigados nesse trabalho corresponderiam a xenólitos transportados durante a colocação dos magmas máficos. Um outro evento metamórfico que transformou as intrusivas máficas em anfibolitos atuou sobre os granulitos máficos, gerando a paragênese formada por actinolita, cummingtonita, epídoto, carbonato e quartzo. Os granulitos máficos representariam nódulos reliquiares que, originalmente, possuíam dimensão maior e foram, parcialmente, preservados do metamorfismo. A ausência de textura ígnea combinada com os valores obtidos nos cálculos geotermométricos é que permite concluir que esses litotipos foram submetidos a condições metamórficas de fácies granulito.

9. Conclusões

A observação da trama granoblástica e da paragênese mineral composta, essencialmente, por ortopiroxênio, clinopiroxênio, hornblenda e plagioclásio, permitiu reconhecer as rochas como pertencentes à fácies granulito. As rochas foram classificadas como granulitos máficos, segundo classificação de Fettes e Desmons (2007). As análises de microssonda revelaram que os piroxênios possuem composição constante e ausência de zonamento. Os plagioclásios possuem composição que varia entre a da andesina e a da labradorita. Três variedades de anfibólio, a hornblenda marrom, a cummingtonita e a actinolita, foram reconhecidas, sendo as duas últimas de origem secundária. As granadas possuem altos teores dos membros almandina e grossularita e baixos teores do componente espessartita e, pelo fato de formar auréolas em torno de fases opacas, foram interpretadas como de origem secundária. Os cálculos geotermométricos forneceram valores de temperatura entre 700 e 853ºC, típicos da fácies granulito de baixa pressão. A paragênese mineral epídoto-carbonatocummingtonita-actinolita-quartzo foi interpretada como resultante de um outro processo metamórfico, que anfibolitizou as rochas máficas portadoras dos xenólitos granulíticos.

10. Agradecimentos

Ao Professor Renato de Moraes, pelas observações pertinentes, que muito contribuíram para melhoria desse artigo, os sinceros e indeléveis reconhecimentos dos autores.

11. Referências bibliográficas

Artigo recebido em 27/08/2009 e aprovado em 19/03/2010.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  14 Set 2010
• Data do Fascículo
  Set 2010

Histórico

• Aceito
  19 Mar 2010
• Recebido
  27 Ago 2009