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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 29-Sep-2023
metadata.dc.creator: PEREIRA, Fábio dos Santos
metadata.dc.contributor.advisor1: LAFON, Jean Michel
metadata.dc.contributor.advisor-co1: ROSA, Maria de Lourdes da Silva
Title: Evolução crustal do setor Sul da Província Borborema: Domínio Macururé, sistema Orogênico Sergipano, nordeste do Brasil
metadata.dc.description.sponsorship: 
Citation: PEREIRA, Fábio dos Santos. Evolução crustal do setor Sul da Província Borborema: Domínio Macururé, sistema Orogênico Sergipano, nordeste do Brasil. Orientador: Jean Michel Lafon. Coorientadora: Maria de Lourdes da Silva Rosa. 2023. XX, 239 f. Tese (Doutorado em Geoquímica e Petrologia) - Programa de Pós-graduação em Geologia e Geoquímica, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16334. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: O Sistema Orogênico Sergipano (SOS), localizado no setor sul da Província Borborema, e parte de um extenso orogeno Brasiliano/Pan-Africano estruturado durante a amalgamação do supercontinente Gondwana, que se prolonga pela parte central da África ate Camarões. Seis domínios compõem o SOS: Estancia, Vaza Barris, Macururé, Maranco, Poço Redondo e Canindé. O Domínio Macururé estende-se por cerca de 350 km desde a costa de Sergipe ate a cidade de Macururé na Bahia e compõe-se por uma sequencia de quartzitos sobrepostos por um espesso pacote de filitos, xistos, metarritmitos e metagrauvacas, com intercalações de níveis de anfibolitos e rochas calciossilicaticas. Essas rochas foram metamorfizadas em condições das facies xisto verde a anfibolito e intrudidas por abundantes granitos e rochas máficas. Nesse trabalho, novos dados geoquímicos, geocronológicos U-Pb (zircão e titanita) e isotópicos (Rb-Sr, Sm-Nd e Pb-Pb em rocha total e Lu-Hf em zircão) das principais unidades constituintes do Domínio Macururé permitiram refinar a estratigrafia local e avançar no entendimento sobre as fontes e processos envolvidos na geração das rochas magmáticas. Dados isotópicos U-Pb em zircões detríticos extraídos de quartzitos forneceram dois picos principais entre 1980-1950 e 1000-910 Ma, consistentes com a Orogenia Riaciana (2,2-1,9 Ga) e o evento Cariris Velhos (1,0-0,9 Ga). As idades paleoproterozoicas são similares aquelas observadas no embasamento da Província Borborema, que esta representado na área de estudo pelo Domo Jirau do Ponciano e pelo Complexo Arapiraca. Valores negativos a positivos de εHf(t) de -15,6 a +0,5 e idades modelo Hf-TDMC entre 2,5 e 3,5 Ga foram obtidos para os grãos dessa população, sugerindo extensivo retrabalhamento de crosta arqueana durante os períodos Riaciano-Orosiriano. Os grãos de idade cedo neoproterozoica mostram composição de Hf subcondritica a supercondritica com valores de εHf(t) entre -12,3 e +7,7 e idades modelo crustais Hf-TDMC de 2,5 a 1,3 Ga, sugerindo adição de material juvenil e retrabalhamento de crostas preexistentes durante o evento Cariris Velhos. Contribuições menos abundantes do Mesoproterozoico (1120-1040 Ma) e Neoproterozoico tardio (880-740 Ma) sugerem que a deposição dos sedimentos do Domínio Macururé ocorreu antes da Orogenia Brasiliana. Três grupos de rochas magmáticas puderam ser individualizados com base em aspectos de campo, petrográfico e geoquímicos. (i) As rochas plutônicas mais antigas da região são dioritos e gabros, com subordinada ocorrência de hornblenditos cumulaticos. Elas geralmente apresentam foliação tectônica bem desenvolvida, marcada pela orientação de plagioclasio, hornblenda e biotita, bem como evidencias de deformação no estado solido, o que sugere uma colocação em estagio pre- a cedocolisional entre 643 e 628 Ma. Dados geoquímicos de elementos maiores e traços revelam uma natureza magnesiana e afinidade com as suítes cálcio-alcalinas de alto potássio e shoshoniticas. Os espectros de elementos terras raras (ETR) e multielementares mostram enriquecimento em ETR leves e elementos litofilos de grande íon (LILE), com importantes anomalias negativas em Ti-Nb-Ta, que são tipicamente associadas a ambientes de subduccao. Os dados isotópicos de rocha total indicam uma assinatura evoluída com razoes subcondriticas de Nd (εNd(t) = -2,0 a -5,2) e radiogenicas de Sr (87Sr/86Sr(t) = 0,708-0,710) e Pb (206Pb/204Pb = 18,50-19,18; 207Pb/204Pb = 15,69-15,77; 208Pb/204Pb = 38,54-40,04), implicando derivação a partir de uma fonte mantelica enriquecida. As elevadas razões 87Sr/86Sr(t) e Rb/Sr em associação com as baixas razoes Sr/Th e Ba/Rb sugerem que o enriquecimento da fonte mantelica ocorreu em resposta a introdução de sedimentos através de processos de subduccao, levando a formação de flogopita como principal fase metassomatica. Idades modelo Hf-TDMC entre 2,47 e 2,09 Ga sugerem que o enriquecimento do manto litosferico abaixo da Província Borborema Sul ocorreu durante os eventos acrescionarios da Orogenia Riaciana. A incorporação de sedimentos pelos peridotitos mantelicos provocou aumento das razoes elementares Rb/Sr e (U-Th) /Pb, e diminuição das razoes Sm/Nd e Lu/Hf, resultando na assinatura crustal das rochas máficas. (ii) Granodioritos, monzogranitos e sienogranitos leucocraticos com biotita e muscovita ocorrem como stocks e sheets. Essas rochas exibem foliação magmática definida pela orientação de micas e enclaves surmicaceos, que e paralela a xistosidade das encaixantes, sugerindo colocação sincrônica ao evento colisional entre 630 e 624 Ma. Os leucogranitos são metaluminosos a fortemente peraluminosos, de natureza cálcio-alcalina de alto potássio e assinatura magnesiana a ferrosa. Os valores de εNd(t) e idades modelo Nd-TDM sobrepõem aos das rochas encaixantes, sugerindo derivação a partir de protolitos dominantemente sedimentares. (iii) Monzonitos, quartzo-monzonitos, granodioritos e granitos constituem o grupo magmático mais jovem, que apresenta idades de cristalização entre 625 e 603 Ma. Essas rochas são majoritariamente isotrópicas e cortam a foliação regional, indicando uma colocação tardia em relação ao evento colisional. O caráter metaluminoso, magnesiano, filiação calcioalcalina de alto potássio e shoshonitica são similares às composições de líquidos obtidos em experimentos de fusão de protolitos basalticos moderadamente enriquecidos em elementos incompatíveis. Dados isotópicos Lu-Hf fornecem valores de εHf(t) entre -8,3 a -4,0 e idades modelo Hf-TDMC oscilando de 1,77 a 2,03 Ga, indicando retrabalhamento de crosta continental antiga, possivelmente relacionada ao evento Cariris Velhos. A integração dos dados geoquímicos e isotópicos com aqueles disponíveis na literatura permite inferir que a evolução geodinâmica neoproterozóica do SOS ao longo da margem ocidental do Gondwana pode ser explicada por uma extensão litosferica do embasamento da Província Borborema, seguido por inversão da bacia e colisão continental.
Abstract: The Sergipano Orogenic System (SOS), located in the southern Borborema Province, is part of a large Brasiliano/Pan-African orogen structured during the Gondwana supercontinent assembly, which spread out to central Africa up to Cameroon. Six domains compose the SOS, namely Estancia, Vaza Barris, Macurure, Maranco, Poco Redondo, and Caninde. The Macurure Domain stretches 350 km from the Sergipe coast to Macurure City, Bahia state. It consists of a succession of quartzites overlaying by a thick package of phyllites, schists, metarhytmites, and metagraywacke, with intercalations of amphibolite and calc-silicate rocks. The rocks were metamorphosed under greenschist-amphibolite facies and intruded by numerous late Cryogenian-Ediacaran granites and mafic plutons. In this work, new geochemical, U-Pb geochronological (zircon and titanite), and isotopic (whole-rock Rb-Sr, Sm-Nd, and Pb-Pb and in situ zircon Lu-Hf) results from the main units composing the Macurure Domain allowed to refine the local stratigraphy and improve the comprehension about sources and processes involved in the generation of the magmatic rocks. U-Pb isotope analyses on detrital zircon from quartzites yielded two main peaks in the ranges of 1980-1950 Ma and 1000-910 Ma, consistent with the Rhyacian Orogeny (2.2-1.9 Ga) e Cariris Velhos event (1.0-0.9 Ga). Paleoproterozoic dates overlap those observed in the Provincia Borborema basement, represented in the study area by the Jirau do Ponciano Dome and Arapiraca Complex. Negative to slightly positive εHf(t) values between -15.6 and +0.5 and Hf-TDMC model ages from 2.5 to 3.5 Ga characterize this population, suggesting extensive reworking of the Archean crust during the Rhyacian-Orosirian periods. Early Neoproteozoic zircon grains display sub- to superchondritic Hf isotope composition (-12.3 to +7.7) and Hf-TDMC model ages from 2.5 to 1.3 Ga, implying the addition of juvenile material and reworking of preexistent crusts during the Cariris Velhos event. Less abundant Mesoproterozoic (1120-1040 Ma) and late Neoproterozoic (880-740 Ma) zircon populations suggest that the sediment deposition took place before the Brasiliano Orogeny. The groups of magmatic rocks were individualized based on field, petrographic, and geochemical features. (i) The oldest plutonic rocks in the area are diorites and gabbros, with minor cumulate hornblendites. They generally show evidence of solid-state deformation and well-developed tectonic foliation, defined by the plagioclase, hornblende, and biotite orientations. These features point to emplacement in a pre- to early-collisional stage between 643 and 628 Ma. Geochemical data reveal a magnesian nature and affinities with the high-K calc-alkaline and shoshonite magmatic series. REE and multielement spectra exhibit enrichment in light REE and large ion lithophile elements, with deep troughs at Ti-Nb-Ta, typically interpreted as a subduction setting signature. Whole-rock isotope data indicate an evolved signature with subchondritic Nd (εNd(t) = -2.0 a -5.2) e radiogenic Sr (87Sr/86Sr(t) = 0.708-0.710), and Pb (206Pb/204Pb = 18.50-19.18; 207Pb/204Pb = 15.69-15.77; 208Pb/204Pb = 38.54-40.04), indicating derivation from an enriched mantle source. High 87Sr/86Sr(t) and Rb/Sr ratios, together with low Sr/Th and Ba/Rb ratios, suggest that the enrichment episode occurred in response to the introduction of sedimentary components in the mantle via subduction processes, leading to the formation of phlogopite as the main metasomatic phase. Hf-TDMC model ages between 2.47 and 2.09 Ga suggest that the enrichment of the lithospheric mantle beneath the southern Borborema Province occurred during the accretionary events of the Rhyacian Orogeny. Incorporating sediments by the mantle peridotites may have led to increasing Rb/Sr, (U-Th)/Pb coupled with decreasing Sm/Nd and Lu/Hf ratios, which resulted in the time-integrated crustal signature observed in the mafic rocks. (ii) Biotite- and muscovite-bearing leucocratic granodiorites, monzogranites, and syenogranites outcrop as stocks and sheets. They show magmatic foliation marked by the orientation of micas and surmicaceous enclaves, parallel to the schistosity of country rocks, indicating synchronous emplacement to the collisional event between 630 and 624 Ma. Leucogranites are metaluminous to strongly peraluminous, high-K calc-alkaline, and magnesian to ferroan. εNd(t) values and Nd-TDM model ages overlap those of their host5 rocks, suggesting derivation from mostly sedimentary protholiths. (iii) The younger group consists of monzonites, quartz-monzonites, granodiorites, and granites, with crystallization ages from 625 to 603 Ma. They are predominantly isotropic and truncate the regional foliation of the country rocks, indicating a late emplacement relative to the collisional event. The metaluminous and magnesian signatures, with high-K calc-alkaline and shoshonite filiations, resemble the composition of experimental liquids obtained by partial melting of basalt protoliths moderately enriched in incompatible elements. Lu-Hf isotope data provided subchondritic εHf(t) values between -8.3 and 4.0 with Hf-TDMC model ages from 1.77 to 2.03, indicating the reworking of ancient continental crust, possibly related to the Cariris Velhos event. The geochemical and isotopic data of this study, together with those available in the literature allows us to infer that the Neoproterozoic geodynamic evolution of the SOS along the western Gondwana margin can be explained by a lithospheric extension of the Borborema Province basement, followed by basin inversion, and continental collision.
Keywords: Orogenia Brasiliana/Pan-Africana
Gondwana Ocidental
Província Borborema
Brasiliano/Pan-African Orogeny
Western Gondwana
Borborema Province
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: GEOQUÍMICA E PETROLOGIA
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: GEOCRONOLOGIA E GEOQUÍMICA ISOTÓPICA
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Geociências
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG

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