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metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 13-Aug-2025
metadata.dc.creator: NERI, Arthur Santos da Silva
metadata.dc.contributor.advisor1: DALL’ AGNOL, Roberto
Title: Petrografia e evolução crustal da porção sul do Domínio Pacajá, Cráton Amazônico: evolução policíclica do Mesoarqueano ao Riaciano
metadata.dc.description.sponsorship: 
Citation: NERI, Arthur Santos da Silva. Petrografia e evolução crustal da porção sul do Domínio Pacajá, Cráton Amazônico: evolução policíclica do Mesoarqueano ao Riaciano. Orientador: Roberto Dall' Agnol. 2025. xxxv, 385 f. Tese (Doutorado em Geoquímica e Petrologia) - Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17668 . Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: A integração de dados de campo, petrográficos, mineralógicos, geoquímicos, geocronológicos (U-Pb em zircão, monazita e titanita) e isotópicos (Sm-Nd em rocha total e Lu-Hf em zircão) na porção sul do Domínio Bacajá permitiu a identificação e caracterização de novas unidades de granitoides e charnockitos, previamente englobadas no Complexo Cajazeiras. Essas descobertas permitiram redefinir a estratigrafia da região e avançar no conhecimento sobre as condições de cristalização, origem e evolução das rochas magmáticas e metamórficas ortoderivadas. Um evento magmático riaciano de longa duração (~70 Ma) ocorreu na área com início em ~2,12 Ga e término em ~2,05 Ga. Neste evento foram cristalizados os granitos Bandeirante (2,12 Ga, εHf(t) = -6,5 a -4,6, εNd(t) = -3,40); Alto Rio Preto (2,10-2,06 Ga, εHf(t) = - 10,2 a -6,3, εNd(t) = -8,96 a -2,80); os charnockitos Maravilha (2,09 Ga, εHf(t) = - 9,2 a -8,2, εNd(t) = -3,01 a -1,91) e Serra Azul (2,07 Ga, εHf(t) = -8,8 a -5,8, εNd(t) = -6,44 a -4,71); e granito Bernardino (2,05 Ga, εNd(t) = -6,71). Em termos geoquímicos, as unidades são cálcio-alcalinas e magnesianas (granitos Alto Rio Preto e Bernardino e Charnockito Serra Azul), e variam para cálcicas ou álcali-cálcicas e ferrosas (Granito Bandeirante e Charnockito Maravilha). Os granitoides são metaluminosos a fracamente peraluminosos, com exceção do granito Bernardino, que é fortemente peraluminoso. Os isótopos de Nd e Hf indicam uma fonte crustal com valores de épsilon fortemente negativos e idades modelo majoritariamente arqueanas, com grande diferença em relação às idades de cristalização, sugerindo longo período de residência crustal. Esses granitoides foram formados durante a colisão entre os domínios Bacajá e Carajás, durante a Orogenia Transamazônica, em um ambiente tardi- a pós-colisional. A delaminação da crosta espessada foi o provável mecanismo responsável pela fusão parcial da crosta para geração dos magmas. As assinaturas de Nd e Hf revelam uma compartimentação crustal coerente entre os domínios Bacajá, Lourenço, Carecuru (Cráton Amazônico) e Bauolé-Mossi (Cráton Oeste Africano), sugerindo que esses segmentos estiveram justapostos durante a amalgamação do supercontinente Columbia. O Granito Alto Rio Preto é composto por monzogranitos e restritos granodioritos-tonalitos com epidoto magmático. Ele foi colocado a pressões entre 0,4 e 0,7 GPa, cristalizou em temperaturas entre 949 e ~640 ºC, evoluiu sob condições oxidantes (NNO±0,5 a ±1), com teor inicial de H2O <4 a 6 % em peso. A preservação do epidoto é atribuída a uma interação complexa entre altas pressões de geração, ambientes oxidantes e elevada quantidade de água no magma, somada à baixa densidade e viscosidade que facilitaram a rápida ascensão dos magmas (4-5 km/ano) através da crosta, impedindo a total dissolução do epidoto. A integração e dados de campo e petrográficos sugerem que esse granito representa uma intrusão sintectônica. Esse granito apresenta afinidade com as séries cálcio alcalinas de alto K. O magma parental da fácies monzograníticas foi gerado a partir da fusão por desidratação de fonte basáltica a 0,99 GPa e 865 °C deixando um resíduo anfibolítico. Eles representam um exemplo de granitoides formados pelo retrabalhamento crustal da crosta máfica inferior, não contribuindo para o crescimento crustal na zona de colisão entre os domínios Bacajá e Carajás. O Charnockito Maravilha é composto por duas associações petrográficas: (i) monzonito-granito-charnockito e (ii) granodiorito-monzogranito, que podem ou não conter ortopiroxênio e/ou faialita + quartzo de origem ígnea. A associação (i) cristalizou em temperaturas entre 1052 e ~680 ºC, e evoluiu em condições reduzidas (FMQ±0,5), com teor de água inicial no magma ≤3 wt%; a (ii) cristalizou em temperaturas entre 918 e ~680 °C, evoluiu em condições oxidantes (NNO±0,5), com teor inicial de água de ~ 3-4 wt%. Ambas as associações foram colocadas a pressões entre 0,3 e 0,6 GPa. O Charnockito Serra Azul é composto por tonalitos, granodioritos e granitos que podem ou não conter ortopiroxênio ígneo. Foi colocado a pressões entre 0,3 e 0,6 GPa, temperaturas entre 1078 e ~700 °C, evoluiu em condições oxidantes (NNO±0,7 a ±2) e com teor de água inicial de ~ 2 a 3 % em peso. Os dados termodinâmicos indicam que faialita é uma fase restrita a baixas pressões (≤0,3 GPa) e condições reduzidas (FMQ -2 a -0,6), mas que pode cristalizar em presença de teores significativos de água. Por outro lado, ortopiroxênio pode cristalizar a pressões variadas (0,1 a 1 GPa) em condições reduzidas a oxidadas (FMQ-2 a NNO+2,5) e com quantidades moderadas de água (~5,2 a 6,5 %). O Complexo Cajazeiras é composto por ortognaisses tonalíticos a monzograníticos cristalizados em 2,97-2,94 Ga, com posterior perda de Pb/metamorfismo em 2,80-2,81 Ga e 2,21-2,01 Ga. Na área estudada, apresentam afinidades geoquímicas com rochas sanukitoides s.l. (V ≥ 40 ppm, Cr ≥ 39 ppm, Ba+Sr >1400 ppm) representando o magmatismo sanukitoide mais antigo do Cráton Amazônico e o segundo mais antigo do mundo. Os isótopos de Nd e Hf (εNd(t) +0,65; εHf(t) +0,5 a +2,5) indicam contribuição juvenil e curto período de residência crustal com idades modelos muito próximas às de cristalização. A ocorrência de rochas sanukitoides sugere que o manto já estava metassomatizado no Mesoarqueano. Tais ortognaisses foram metamorfisados em fácies anfibolito superior a granulito. O pico do metamorfismo é marcado pela assembleia clinopiroxênio-anfibólio-biotita-quartzo-magnetitailmenita-líquido que marca início de fusão parcial, e foi formada a ~0,52–0,55 GPa/760–790 °C, por volta de 2,21 Ga; o resfriamento em direção ao solidus ocorreu entre 2,10 e 2,08 Ga, e o retrometamorfismo é marcado por anfibólio-biotita-quartzo-magnetita-ilmenita-H₂O, desenvolvido a ~0,40–0,48 GPa/600–650 °C, em torno de 2,01 Ga.
Abstract: The integration of field, petrographic, mineralogical, geochemical, geochronological (U-Pb in zircon, monazite, and titanite), and isotopic data (Sm-Nd in whole rock and Lu-Hf in zircon) undertaken in the southern portion of the Bacajá Domain enabled the identification and characterization of new granitoid and charnockitic units previously encompassed within the Cajazeiras Complex. These discoveries allowed a redefinition of the regional stratigraphy and advancing the understanding of the crystallization conditions, origin, and evolution of magmatic and metamorphic orthoderived rocks. A long-lived Rhyacian magmatic event (~70 Ma) was recognized, beginning around 2.12 Ga and lasting until 2.05 Ga. During this interval, the following units were identified: Bandeirante (2.12 Ga, εHf(t) = -6.5 to -4.6, εNd(t) = -3.40); and Alto Rio Preto (2.10-2.06 Ga, εHf(t) = -10.2 to -6.3, εNd(t) = -8.96 -2.80) granites; Maravilha (2.09 Ga, εHf(t) = - 9.2 to -8.2, εNd(t) = -3.01 to -1.91) and Serra Azul (2.07 Ga, εHf(t) = -8.8 to -5.8, εNd(t) = -6.44 to -4.71) charnockites; Bernardino granite (2.05 Ga, εNd(t) = -6.71). Geochemically, the units are mostly high-K calc-alkaline and magnesian (Alto Rio Preto and Bernardino granites, Serra Azul charnockite), transitioning to calcic or alkali-calcic and ferroan (Bandeirante granite and Maravilha charnockite, respectively). They range from metaluminous to weakly peraluminous, except the Bernardino granite, which is strongly peraluminous. The Nd-Hf isotopic integration indicates a crustal source with strongly negative epsilon values and Archean model ages, with a marked contrast to crystallization ages, pointing to long crustal residence times. These granitoids were generated by the collision between the Bacajá and Carajás domains in a late- to post-collisional setting during the Transamazonian Orogeny. Crustal thickening and subsequent delamination are interpreted as the main mechanisms responsible for partial melting and generation of these magmas. The Nd-Hf isotopic signatures reveal a coherent crustal compartmentalization between the Bacajá, Carecuru and Lourenço (Amazonian Craton) and Bauolé-Mossi domains (West Africa Craton), suggesting that these segments were juxtaposed during the amalgamation of the Columbia supercontinent. The Alto Rio Preto granite is composed of epidote-bearing granites and granodiorites-tonalites. This granite was emplaced at pressures of 0.4-0.7 GPa and temperatures between 949 and ~640 ºC, evolved under oxidizing conditions (NNO±0.5 to ±1), with initial water contents of ~2-6 wt%. The preservation of magmatic epidote results of a complex interaction between generation and emplacement pressures, oxidizing conditions and water content in the magma, combined with low density and viscosity that facilitated rapid magma ascent (4-5 km/year) through the crust, preventing complete epidote dissolution. Field and petrographic data suggest that this granite represents a syntectonic intrusion, with geochemical affinities with high-K calc-alkaline series. The parental magma of the monzogranitic facies was derived from dehydration melting of a basaltic source at 0.99 GPa and 865 °C leaving an amphibolite residuum. These granitoids represent an example of crustal reworking of lower mafic crust and do not contribute to net crustal growth in the collisional zone between the Bacajá and Carajás domains. The Maravilha charnockite comprises two petrographic associations: (i) monzonite-granite-charnockite and (ii) granodiorite-monzogranite, with or without igneous orthopyroxene and fayalite + quartz. The (i) association crystallized at temperatures between 1052 and ~680 °C, and evolved under reducing (FMQ±0.5), with ≤3 wt% initial water contents. The (ii) crystallized at temperatures between 918 and ~680 °C and evolved under oxidizing conditions (NNO±0.5), with ~4 wt% initial water contents. Both associations were emplaced at pressures between 0.3 and 0.6 GPa The Serra Azul charnockite consists of tonalites, granodiorites, and rare granites, with or without igneous orthopyroxene. These rocks were emplaced at pressures 0.3-0.6 GPa, temperatures between 1078 and ~700 ºC, and evolved under oxidizing conditions (NNO±0.7 to ±2), with initial water contents ~ 2-3 wt%. Thermodynamic data indicate that fayalite is restricted to low pressures (≤0.3 GPa) and reduced conditions (FMQ -2 to -0.6), but it can crystallize under water-rich conditions (2.3 to 6.2 wt%, possibly up to 9 wt%). In contrast, orthopyroxene can crystallize over a wide pressures range (0.1-1 GPa), from reduced to oxidizing conditions (FMQ-2 to NNO+2.5), and under moderate water contents (~5.2 to 6.5 wt%). The Cajazeiras Complex comprises tonalitic to monzogranitic orthogneisses crystallized at 2.97-2.94 Ga, followed by Pb-loss/metamorphism at 2.80–2.81 Ga and Paleoproterozoic metamorphism 2.21-2.01 Ga. These rocks show geochemical affinities with sanukitoid s.l., representing the oldest sanukitoid magmatism in the Amazonian Craton and the second oldest worldwide. The Nd-Hf data (εNd(t) +0.65; εHf(t) +0.5 to +2.5) suggest a juvenile contribution and short crustal residence time, with model ages close to the crystallization age. The discovery of these rocks implies that the mantle was already metasomatized in the Mesoarchean and opens possibilities for the presence of other typical Archean rocks in the basement of the domain. These orthogneisses were metamorphosed under upper amphibolite to granulite facies. The metamorphic peak was marked by the assemblage clinopyroxene-amphibole-biotite-quartzmagnetite- ilmenite-melt, under conditions of ~0.52–0.55 GPa/760–790 °C at ~2.21 Ga. Cooling toward the solidus occurred at ~ 2.10-2.08 Ga, and retrograde metamorphism is represented by the amphibole-biotite-quartz-magnetite-ilmenite-H₂O assemblage, developed under ~0.40–0.48 GPa/600–650 °C at ~2.01 Ga.
Keywords: Granitoides
Charnockitos
Sanukitoides
Isótopos de Nd-Hf
Domínio Bacajá
Granitoids; Charnockites; Sanukitoids; Nd-Hf isotopes; Bacajá Domain
Granitoids
Charnockites
Sanukitoids
Nd-Hf isotopes
Bacajá Domain
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: GEOQUÍMICA E PETROLOGIA
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: PETROLOGIA E EVOLUÇÃO CRUSTAL
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.uri: Disponível na internet via correio eletrônico: bibgeociencias@ufpa.br
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