Intrusões máficas-ultramáficas do domínio Rio Grande do Norte, província Borborema : ambiente tectônico e potencial para depósitos magmáticos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2015.Intrusões máfica-ultramáficas afloram de forma descontinua ao longo de um trend NNE-SSW de 32 km no Terreno Rio Piranhas, porção central do Domínio Rio Grande do Norte (Província Borborema). Estas intrusões permitem a abertura de uma nova janela para exploração de depósitos de Ni-Cu (PGE) na Província Borborema. As intrusões máfico-ultramáficas afloram em geral como pequenos corpos lenticulares (<500 metros de comprimento) constituídos por proporções variadas de wehrlito (Ol + Cpx + Chr cúmulus), clinopiroxenito (Cpx cúmulus) e troctolito (Ol + Pl cúmulus) hospedados principalmente em ortognaisses e migmatitos. A mineralogia e a textura primária das intrusões são caracterizadas por cristais bem desenvolvidos de granulação média a grossa, sem orientação preferencial, localizados nos núcleos das intrusões. Estas características magmáticas são obliteradas nas margens das intrusões, pela substituição gradativa em direção as bordas dos minerais primários por anfibólios, os quais marcam o contato com as rochas encaixantes e exibem uma foliação metamórfica bem definida. As encaixantes são constituídas principalmente por ortognaisses e migmatitos, subordinadamente anfibolitos e supracrustais. A paragênese metamórfica presente nos ortognaisse é composta por quartzo-microclina-plagioclásio-hornblenda indicativa de metamorfismo no fácies anfibolito. A composição da olivina cúmulus nas diferentes intrusões, e rochas, variam de Fo80,6 a Fo67.6. A composição mais primitiva de olivina é obtida em wehrlitos, indicando magma parental com composições moderadamente primitivas (Fo80,6 e ~ 2000 ppm de Ni). A composição do plagioclásio cúmulus em equilíbrio com a olivina cúmulus nos troctolitos apresenta elevados teores de An (An89,0 a An79,9) correlacionáveis com as composições de magma descritos em arcos magmáticos gerados em ambientes de subducção. A geoquímica de rocha total das máficas-ultramáficas é controlada principalmente por diferentes proporções de olivina, clinopiroxênio e plagioclásio. Na mesma intrusão composições químicas das amostras com minerais e texturas ígneas primárias preservadas são semelhantes às amostras com mineralogia totalmente transformada, indicando que a recristalização metamórfica não promoveu uma mudança significativa na composição dos elementos maiores. Os teores de Cr2O3 mostram uma significativa diferença entre as rochas máfica-ultramáficas. A combinação Mg # e Cr2O3 sugerem que as intrusões situadas na porção sul foram cristalizadas a partir de magmas saturados em cromita relativamente primitivos (Mg # entre 73,3 e 80,5), enquanto intrusões da parte norte foram geradas por magmas insaturados em cromita e mais fracionados (Mg # entre 57,0 e 68,7 ). Perfis dos elementos traços normalizados pelo condrito mostram que as rochas são fracionadas, evidenciado pelo enriquecimento relativo em íons de grande raio (large ion lithophile elements – LILE) e depleção relativa de elementos de alto campo de força (high field strength elements – HFSE). Várias amostras exibem pronunciadas anomalias negativas de Nb e Ta, estas anomalias são mais evidentes quando Nb e Ta são comparados com elementos adjacentes mais resistentes a alteração (por exemplo, Th e La). Perfis dos elementos traços são semelhantes para as mesmas litologias das diferentes intrusões. Idades U-Pb em zircão indicam que as intrusões máfica-ultramáficas foram cristalizadas em 2195 ± 5 Ma. Idades U-Pb em zircão das encaixantes ortognáissicas indicam cristalização a partir de magmas félsicos entre 2220-2230 Ma. Portanto ocorre uma estreita janela de tempo (cerca de 30 Ma) entre os eventos de plutonismo félsico e máfico. Idades U-Pb em zircão de rochas encaixantes incluem idades mais antigas (cerca de 2,50 - 2,71 Ga), indicando retrabalhamento crustal de rochas siderianas-arqueanas durante magmatismo máfico e félsico riaciano. Magmatismo máfico-ultramáfico e félsico (cálcio-alcalino) de 2,15 - 2,25 Ga é correlacionado a arcos magmáticos relatado em estudos anteriores no Terreno Rio Piranhas do Domínio Rio Grande do Norte. O magmatismo máfico-ultramáfico é interpretado como originado em arco magmático, possivelmente resultante da fusão parcial da cunha do manto acima da zona de subducção durante as fases finais da orogênese.A recently identified 32 km long NNE-SSW trending array of mafic-ultramafic intrusions occur in the paleoproterozoic Rio Piranhas terrain of the Rio Grande do Norte domain (Borborema Province). The cluster of mafic-ultramafic intrusions described in this study provides a new window for exploration for Ni-Cu-(PGE) deposits in the Borborema Province. The mafic-ultramafic intrusions outcrop as small lensoid bodies (< 500 meters long) hosted mainly by orthogneiss and migmatites. Mafic-ultramafic rocks of four intrusions investigated in detail consist of variable proportions of wehrlite (Ol + Cpx ± Chr cumulate), clinopyroxenite (Cpx cumulate) and troctolite (Ol + Pl cumulate). The primary igneous textures and mineralogy are partially replaced by amphibolite facies metamorphic assemblages and tectonic fabric. These intrusions usually consist of medium- to coarse-grained domains where primary magmatic textures and minerals are preserved, and medium-to fine-grained massive to foliated domains where metamorphic fabric and minerals prevail. Primary magmatic features predominate in the core whereas a metamorphic minerals and texture characterize the contact with host rocks. The later consist of orthogneiss and migmatite associated with minor amphibolite and supracrustal. Metamorphic parageneses of banded orthogneiss, consisting of microcline-quartz-plagioclase-hornblende, indicate amphibolite facies of metamorphism. The compositions of cumulate olivine in different intrusions and rocks types range from Fo80,6 to Fo67.6. The composition of the most primitive olivine in wehrlite indicates parental magmas with moderately primitive compositions (Fo80,6 and ~ 2,000 ppm Ni). The compositional range of cumulus plagioclase coexisting with cumulus olivine in troctolites is characterized by very high An content (An89,0 to An79,9), similar to magma compositions described in subduction-related magmatic arcs. The bulk compositions of mafic-ultramafic rocks are mainly controlled by different amounts of olivine, clinopyroxene and plagioclase. Chemical compositions of samples where primary igneous minerals and textures are preserved are similar to highly transformed samples from the same intrusion, thus supporting that the metamorphic recrystallization did not promoted a significant change in major element composition. Cr2O3 contents for mafic-ultramafic rocks from different intrusions are highly different. Combined Mg# and Cr2O3 contents suggest that the intrusions located in the south crystallized from relatively primitive (Mg# between 73.3 and 80.5) chromite saturated magmas, while intrusions located in the north crystallized from more fractionated chromite unsaturated magmas (Mg# between 57.0 and 68.7). Chondrite-normalized trace element profiles of mafic-ultramafic rocks are fractionated, as indicated by relative enrichment in large ion lithophile elements (LILE) and relative depletion high field strength elements (HFSE). Several samples have pronounced negative Nb and Ta anomalies, a feature that becomes more evident when Nb and Ta are compared with adjacent alteration-resistant elements (e.g., Th and La). Trace-element profiles are similar for similar rock types from different intrusions. U-Pb zircon ages indicate that mafic-ultramafic intrusions crystallized at ca. 2195±5 Ma. U-Pb zircon ages of host orthogneiss indicate that they crystallized from felsic magmas at ca. 2220-2230 Ma, thus providing a narrow window of time (ca. 30 Ma) for the reported events of felsic and mafic plutonism. U-Pb zircon ages of host rocks also include older ages (ca. 2.50-2.68 Ga) indicating that older crustal components are reworked during mafic and felsic magmatism. The mafic-ultramafic and felsic (calc-alkaline) magmatism is correlated with the ca. 2.15-2.25 Ga magmatic arc reported in previous studies of the Rio Piranhas terrain of the Rio Grande do Norte domain. The mafic-ultramafic magmatism is interpreted as originated in a magmatic arc, possibly resulting from partial melting of a mantle wedge above the subduction zone in final stages of the orogeny