Geologia e petrogênese do “Greenstone Belt” identidade: implicações sobre a evolução geodinâmica do terreno granito - “Greenstone” de Rio Maria, SE do Pará

This thesis deals to the geology and petrogenesis of the Identidade greenstone belt, located between Xinguara and Rio Maria towns, SE of Pará state. The data of this area permitted the discussion of the tectonic evolution of the gravite greenstone terrain of the Rio Maria region in the context of the Província Mineral de Carajás, SE of the Amazonian craton. The greenstone studied compose a synformal belt in the WNW-ESE direction, corresponding to one metavolcanic pile, formed predominantly by ultramafic schists (UM), basalts (BAS) and gabbros (GB) at the base, and hypabyssal dacitic rocks (DAC - ca. 2.94 Ga, Pb/Pb) at the top. The whole was intruded by metaplutonic rocks of Mesoarchean ages, the older one being quartz diorites, followed successively by granodiorites, trondhjemites / tonalites and leucogranites. The gneissic basement (GN - outcroping toward north and recognized for having an older fabric Sn-1/D1), the greenstone and the metagranitoids were intruded by hypabyssal rhyolitic (ca. 1.60 Ga, Rb/Sr) and basic dykes at the end of the Paleoproterozoic. The greenstone presents igneous structures and textures still recognized, although obliterated near the contacts with the metagranitoids and shear zones. The ultramafics occur as tremolitites, tremolite - talc schists and talc schists; the amphibole is very elongated and thin, commonly in parallel arrays, interpreted as ghosts of spinifex textures. The basalts are massive or pillowed and frequently variolitic. They show different degrees of recrystallization, with some relicts of hyalophitic, pilotaxitic and traquitoid textures. Clinoamphibole (actinolitic hornblende), epidotes and plagioclase (albite - andesine) are the most abundant minerais. The gabbros may be massives to porphyritics (plagioclase phenocrysts), still with some relicts of subophitic and granophyric textures. The dacites are porphyritic, with phenocrysts of quartz and plagioclase (oligoclase), besides hornblende and mafic clots (biotite, chlorite, opaque minerais, epidotes, sphene, apatite) in the less evolved samples. Concerning the metagranitoids, the leucogranites and trondhjemites have chloritized biotite, whereas the granodiorites and some tonalites comprise biotite or biotite + hornblende (also in quartz diorites). The greenstone and the metagranitoids were affected by one event of heterogeneous, ductile deformation, that evolved to mylonitic zones. The structural framework of the area is marked by a planar fabric (Sn//Sm/D2) in the WNW-ESE to E-W direction, with moderate to strong dips in a divergent fan. E-W, WNW-ESE or NW-SE stretching lineations, meso and asymmetric S-C microstructures, mica and clinoamphibole fishes, and rotation of o and i porphyroclasts indicated one megastructure resulting from a binary system with NW-SE shortening direction. The actual geometry of the greenstone would be derived from a dextral transpression, with the greenstone forming a positive flower structure. The transpressional regime favored the grow of transtensional cites and subsequent emplacement of granitic plutons on the NW contact, and extensional crenulation cleavage (Sn+1/D2) on the SW of the greenstone. Strain measurements displayed a ca. 60% shortening, subhorizontal extension of ca. 60 to 500% parallel to the greenstone trend, and vertical extension of ca. 101 to 280%. The strain ellipsoid may be oblate to prolate, with changes in density and rotation of the axis of maximum stretching (X) toward the mylonitic zones. The inversion of the deformation permitted the reconstruction of the original shape of the greenstone, that would be also elongated WNW-ESE, but with lesser eccentricity than today. These data, together with the quartz petrofabric, suggested that the deformation has been accommodated by pure and simple shear mechanisms, the final framework resulting essentially from the later. The last event (D3) are represented by faults and fractures which also affected the felsic and basic dykes. The paragenesis of the main metamorphic event (Mn/M2) is represented by static recrystallization, which modified some textures and almost ali minerais within the greenstone. The minerais formed phases were bluish green amphibole (actinolitic hornblende), epidotes, sphene and quartz in BAS and GB; tremolite, talc and chlorite in UM. The metagranitoids show transformations of plagioclase (saussurite, fine white mica), amphibole (to biotite and/or sphene) and biotite (to chlorite). The coexistence of hornblende + plagioclase (An>17) and/or actinolitic hornblende + chlorite in metabasic rocks shows that this event was of low pressures and temperatures in the transitional field of the greenschist and amphibolite facies. This episode should reflect a regional crustal heating produced by the plutonism at the end of the Mesoarchean, that obliterated the previous associations of ocean floor metamorphism. Slightly coeval to subsequently, it occurred one event of extensive dynamic recrystallization (Mm/M2) in the greenschist facies, specially within shear zones and lithological contacts. In these places, there are evidences of fluid incoming (schistose blastomylonites and abundant quartz veins) and remobilization of chemical elements (Al, Fe, Ca, K, Na, Rb, Sr, Zr). Finally, under lower PT conditions, it occurred a less expressive event related to crenulation cleavages and forming chlorite, epidotes and quartz (Mn+1/M2). The M2 event, as well as the one detected only in GN (M1 under amphibolite facies), was of ductile nature and cleary distinguished from the last one (D3/M3). The later was placed at the end of the Paleoproterozoic, being of hydrothermal character and associated to high crustal structures. The progressive evolution of the M2 metamorphism with its thermal peak predating the deformation suggested a counterclockwise P-T-t path, corresponding to the metamorphic evolution of Phanerozoic marginal basins. Some chemical analysis of the metavolcanic rocks permitted the definition of magmatic series and a discussion of petrogenetical modeling. It was possible to recognize three geochemical series, that is, from the older to the younger, komatiitic (UM), tholeiitic (BAS and GB) and calc-alkaline (DAC). The first one corresponds to peridotitic komatiites with MgO>18 weight % (volatile-free basis), with an enrichment trend in Al, such as in Geluk and Munro, and less calcic than the Barberton one. The light rare earth element patterns are irregular with (La/Sm)N ratios between 0.42 and 4.2 and negative Eu anomalies. The heavy rare earth elements seem less affected by post-eruptive processes, being plate or slightly fractionated (1.0quartz>hornblende>K-feldspar, with subordinated amount of biotite, magnetite, sphene, allanite and zircon. The source of the dacitic magma would be a tholeiite metamorphosed to the garnet amphibolite facies and somewhat enriched in light rare earth elements. The geodynamical model proposed admit the existence of a gneissic basement prior to 2.96 Ga. Between 2.96 and 2.90 Ga, the interplay of high geothermal gradients and lithospheric extension was responsible for extensive rifting, forming marginal basin systems, where extruded the komatiitic and tholeiitic rocks. At 2.94(?)-2.90 Ga, the DAC were generated from partia' melting of oceanic crust in subduction zone settings, and evolved by low pressure fractional crystallization. The same mechanisms that generated the DAC are extended also to the calc-alkaline plutonism, this one being responsible for the structural inversion of the greenstone, crustal thickening and final shape of the granite - greenstone terrain (dextral transpression ca. 2.88-2.86 Ga). The region still suffered a late episode (end of Eoarchean, 2.69-2.50 Ga) of (re)heating, registered only in sorne mineral, without any evidente of deformation and/or metamorphism. Finally, it occurred the intrusion of felsic (1.60 Ga, Rb/r) and basic dykes at the end of the Paleoproterozoic. The correlation with the actual understanding of the Província Mineral de Carajás permitted envisage that the Rio Maria granite - greenstone terrain was then configured at the moment of implantation of the Itacaiúnas Supergroup (ca. 2.76 Ga) and alkaline granitic plutonism at the Serra dos Carajás. So the sinistrai transpression that inverted that supergroup would correspond to a newer event, very distinct as regards as the dextral transpression of the Rio Maria region.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFINEP - Financiadora de Estudos e ProjetosEste trabalho trata da geologia e petrogênese do "greenstone belt" Identidade, situado entre as cidades de Xinguara e Rio Maria, SE do Estado do Pará. Os dados obtidos permitiram discutir a evolução geodinâmica do terreno granito - "greenstone" da região de Rio Maria, inserindo-a no contexto da Província Mineral de Carajás (PMC), SE do cráton Amazônico. O "greenstone" em lide compõe um cinturão "sinformal" direcionado WNW-ESE, correspondendo a um pacote metavulcãnico, com xistos ultramáficos (UM), basaltos (BAS) e gabros (GB) na base, e, no topo, rochas hipabissais dacíticas (DAC - ca. 2,94 Ga, Pb/Pb). O conjunto foi intrudido por metaplutônicas Mesoarqueanas, os tipos mais precoces sendo quartzo dioríticos, seguidos sucessivamente por granodioritos (com enclaves máficos), trondhjemitos / tonalitos e leucogranitos. O embasamento gnáissico (GN - aflorante a norte e reconhecido por conter uma fábrica mais antiga Sn-1/D1), o "greenstone" e os metagranitóides foram intrudidos no final do Paleoproterozôico por enxames de diques riolíticos (ca. 1,60 Ga, Rb/Sr) e diabásicos. O "greenstone" apresenta estruturas e texturas ígneas reconhecíveis, porém obliteradas em regiões de contato com metagranitóides e em zonas de cisalhamento. As ultramáficas ocorrem como tremolititos, tremolita - talco xistos e talco xistos; o anfibólio é bastante alongado e fino, comumente em arranjos paralelos, interpretados como fantasmas de texturas "spinifex". Os basaltos são maciços ou almofadados, freqüentemente variolíticos. Mostram diferentes graus de recristalização, sendo identificados restos de texturas hialofiticas, pilotaxíticas e traquitóides. Clinoanfibólio (hornblenda actinolítica), epídotos e plagioclásio (albita - andesina) são os minerais mais abundantes. Os gabros são maciços a porfiriticos, distinguindo-se relíquias de texturas subofiticas e granofiricas. Os dacitos são porfiríticos, com fenocristais de quartzo e plagioclásio (oligoclásio), além de hornblenda e nódulos máficos (biotita, clorita, opacos, epidotos, titanita, apatita) nas variedades menos evoluídas. Dentre os metagranitóides, os leucogranitos e trondhjemitos contêm biotita cloritizada, enquanto granodioritos e parte dos tonalitos portam biotita ou biotita + hornblenda (também em quartzo dioritos). O "greenstone" e os metagranitóides foram afetados por uma deformação dúctil, heterogênea, que evoluiu para zonas miloníticas. A estruturação da área é marcada por uma fábrica planar (Sn//Sm/D2) direcionada WNW-ESE a E-W, de mergulhos divergentes. Lineações de estiramento E-W, WNW-ESE ou NW-SE, meso e microestruturas assimétricas S-C, peixes de micas e de clinoanfibólios, e rotações de porfiroclastos a e 15 indicaram uma megaestrutura resultante de um binário com encurtamento NW-SE. A geometria atual do "greenstone" seria derivada de transpressão dextrógira, com o "greenstone" compondo uma estrutura em flor positiva. O regime transpressivo favoreceu a criação de regiões transtrativas, onde se alojaram plútons graníticos no NW, além de clivagens de crenulação extensional (Sn+i/D2) no SW. A quantificação da deformação revelou encurtamento da ordem de 60%, extensão subhorizontal, paralela ao "trend" do "greenstone", de 68 a 500%, e extensão vertical de 101 a 280%. O elipsóide de deformação variou de oblato a prolato, com mudanças de densidade e rotação do eixo de estiramento máximo (X) nas zonas miloníticas. A inversão da deformação permitiu reconstruir a forma original do "greenstone", que seria também alongada WNW-ESE, embora de excentricidade menor que a atual. Estes dados, juntamente com a petrofábrica do eixo c do quartzo, sugeriram que a deformação progressiva envolveu mecanismos de cisalhamento puro e simples, sendo o arcabouço final resultante deste último. Falhas e fraturas rúpteis diversas, afetando também diques riolíticos e diabásicos, marcaram o último evento (D3). As paragêneses minerais do metamorfismo principal (Mn/M2) originaram-se de recristalização estática, pré-tectônica, que modificou parte das texturas e quase totalmente a mineralogia das rochas do "greenstone". Formaram-se anfibólio verde azulado (hornblenda actinolítica), epídotos (pistacita predominante), titanita e quartzo em BAS e GB; tremolita, talco e clorita em UM. Saussuritização e sericitização de plagioclásio, biotitização de anfibólio, cloritização de biotita e transformação de hornblenda em titanita verificaram-se nos metagranitóides. A coexistência de hornblenda + plagioclásio (An> 17) e/ou hornblenda actinolítica + epidotos + clorita em rochas metabásicas mostrou que o evento supra foi de pressão baixa e temperaturas transicionais entre as fácies xisto verde e anfibolito. Este episódio essencialmente térmico refletiu o aquecimento crustal produzido pelo plutonismo do final do Mesoarqueano, tendo obliterado as associações prévias do metamorfismo de fundo oceânico. Ligeiramente concomitante a francamente subseqüente, houve um evento de recristalização dinâmica extensiva (Mm/M2) na fácies xisto verde, particularmente em zonas de cisalhamento e contatos litológicos. Em tais locais, existem evidências de aporte de fluidos (blastomilonitos xistosos e abundantes veios de quartzo) e remobilização da maioria dos elementos químicos (Al, Fe, Ca, K, Na, Rb, Sr, Zr). Em condições PT ainda menores, deu-se finalmente a ação de um evento discreto, relacionado com crenulações e formando clorita, epídotos e quartzo (Mn+1/M2). O evento M2, bem como aquele detectado somente em GN (M1 em fácies anfibolito), foram de natureza dúctil, o que os distinguiu nitidamente do último episódio (D3/M3). Este foi posicionado no final do Paleoproterozóico, tendo caráter hidrotermal e associado á feições rúpteis de alto nível crustal. A evolução progressiva do metamorfismo M2, com pico térmico precoce ao pico da deformação, sugeriu uma trajetória P-T-t anti-horária, correspondente á evolução metamórfica de bacias marginais fanerozóicas. Algumas análises químicas de rochas metavulcânicas permitiram a definição de séries magmáticas e discussão de modelos petrogenéticos. Reconheceram-se três séries geoquímicas, a saber, da mais antiga para a mais nova, komatiítica (UM), toleitica (BAS e GB) e cálcio-alcalina (DAC). A primeira corresponde a komatiitos peridotíticos, com MgO>18% em peso (base anidra), com um "trend" de enriquecimento em Al, tal como em Geluk e Munro, e menos cálcico do que Barberton. Os padrões de terras raras leves são irregulares, com razões (La/Sm)N entre 0,42 e 4,2 e anomalias negativas de Eu. Os terras raras pesadas pareceram menos afetados por processos pós-eruptivos, sendo planos ou ligeiramente fracionados (1,0quartzo>hornblenda>K-feldspato, com quantidades accessórias de biotita, magnetita, titanita, alanita e zircão. A fonte do magma dacítico seria crustal do tipo toleíto metamorfisado em fácies granada anfibolito e ligeiramente enriquecido em terras raras leves. No modelo geodinâmico proposto, já existia um embasamento gnáissico antes de 2,96 Ga. Entre 2,96 e 2,90 Ga, a conjugação de alto gradiente geotérmico com extensão litosférica provocou o rifteamento continental, formando bacias marginais, onde se daria a extrusão de komatiitos e toleítos. Em torno de 2,94(?)-2,90 Ga, geraram-se os DAC através de fusão de crosta oceânica em zonas de subducção, evoluindo por fracionamento a baixas pressões. Os mesmos mecanismos geradores dos DAC também seriam responsáveis pelo plutonismo cálcio-alcalino, culminando com a inversão estrutural do "greenstone", espessamento crustal e forma final do terreno granito - "greenstone" (transpressão dextrógira ca. 2,88-2,86 Ga). A região sofreu ainda um episódio de (rea)quecimento, detectado a nível de minerais, sem deformação e metamorfismo correlatos, ao final do Eoarqueano (2,69-2,50 Ga), e intrusão de enxames de diques riolíticos (1,60 Ga, Rb/Sr) e diabásicos ao final do Paleoproterozóico. A correlação com o conhecimento atual da PMC permitiu admitir que o terreno granito - "greenstone" de Rio Maria já estava configurado quando da implantação do Supergrupo Itacaiúnas (ca. 2,76 Ga) e da granitogênse alcalina na Serra dos Carajás. Assim, a transpressão sinistrógira que inverteu aquele supergrupo corresponderia a um evento posterior e bem distinto da transpressão dextrógira da região de Rio Maria