O ambiente geodinâmico do greenstone belt Crixás: Petrogênese das rochas metaígneas e proveniência sedimentar

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2021.O greenstone belt Crixás é um dos principais componentes do Domínio Crixás-Goiás, porção central do Brasil, e compreende uma sequência metavulcânica ultramáfica-máfica sobreposta por uma sucessão metassedimentar associada a rochas magmáticas de composição intermediária. Neste trabalho, são apresentadas informações de campo e descrições de testemunhos de sondagem, integradas com dados petrográficos, geoquímicos e isotópicos (Sm- Nd, Re-Os e U-Pb) visando a caracterização das diferentes unidades tectonoestratigráficas, com foco nos processos petrogenéticos e na proveniência sedimentar do greenstone belt Crixás. As rochas metavulcânicas da base do greenstone englobam metakomatiitos que localmente preservam textura spinifex. Essas rochas apresentam composição química semelhante aos komatiitos depletados em AI, incluindo as baixas razões AI2O3/TÍO2, a depleção nos elementos terras raras pesados (ETRP) e as anomalias negativas em Zr-Hf. Os metabasaltos consistem de toleítos de alto Mg metamorfizados em fácies anfibolito e que apresentam padrões predominantemente planos de ETR e sistemática de elementos traço semelhante aos basaltos de platôs oceânicos fanerozóicos. Sugere-se que essas rochas foram formadas sob a ação de uma pluma mantélica heterogénea em um ambiente de platô oceânico, onde os komatiitos representam 0 magma gerado sob alta taxa de fusão parcial do manto em grandes profundidades, com retenção da granada como fase residual, e os basaltos representam 0 magma gerado em porções mais rasas do manto, associado a menores taxas de fusão parcial. A idade do vulcanismo ultramáfico-máfico ainda é imprecisa, porém estimada como sendo mesoarqueana (~3.0 - 2.8 Ga), com base em dados isotópicos publicados anteriormente. Dados Re-Os em rocha total em amostras de metakomatiito e metabasalto apresentados neste trabalho forneceram uma isócrona de 2609 ± 65 Ma, interpretada como reflexo de um evento neoarqueano que resetou a sistemática isotópica Re-Os original dessas rochas, possivelmente relacionado à fase final de cratonização do Domínio Crixás-Goiás, marcado pelo metamorfismo e intrusão dos granitos arqueanos mais jovens da região (~2.70 Ga). Os metakomatiitos e principalmente os metabasaltos estão comumente imbricados tectonicamente com metagrauvacas e filitos carbonosos, que predominam no topo da estratigrafia do greenstone. As rochas metassedimentares apresentam baixa maturidade mineralógica e textural. O baixo grau de selecionamento dos grãos e a ausência de transporte significativo dos sedimentos são denotados também pelas baixas razões Zr/Sc, indicando área-fonte proximal. A composição das metagrauvacas e dos filitos carbonosos se sobrepõe e sugere uma mistura de fontes félsicas e máficas, também coerente com 0 predomínio de fontes de composição intermediária relacionadas a arco magmático. Geocronologia U-Pb em zircão detrítico indica distribuição unimodal, com um pico em 2.2 - 2.1 Ga e proveniência apenas incipiente de fontes siderianas (~2.4 Ga) e arqueanas (~2.7 Ga). As rochas apresentam idades modelo Sm-Nd entre 2.44 e 2.34 Ga e valores aproximadamente condríticos a positivos de eNd calculados em t = 2.1 Ga (eNd = -0.27 a +1.25). Datação Re-Os em arsenopirita proveniente de sulfeto maciço hospedado em filitos carbonosos forneceu a idade de 2137 ±11 Ma. Essa idade é considerada uma idade mínima para a sedimentação no greenstone belt Crixás e é relativamente próxima à idade máxima de sedimentação calculada a partir da população de cristais de zircão detrítico mais jovens (2149 + 4 Ma). Propõe-se que os protólitos sedimentares foram depositados em uma bacia relacionada a um arco intraoceânico riaciano e derivaram da rápida erosão do próprio arco. Além disso, essas rochas são alóctones e foram transportadas tectonicamente sobre um embasamento arqueano (formado por terrenos granito-gnáissicos e vulcânicas ultramáficas e máficas) durante a colisão do arco magmático com um paleocontinente arqueano (referido como a proto-crosta do Domínio Crixás-Goiás). Registros desse arco magmático também estão localmente representados por meta-andesitos e metadioritos associados à sucessão metassedimentar do greenstone belt Crixás. A datação U-Pb em cristais de zircão provenientes de uma amostra de meta-andesito forneceu intercepto superior com idade de 2172.2 ± 12.7 Ma, interpretada como a idade do magmatismo intermediário. Os meta-andesitos e metadioritos apresentam idades modelo Sm-Nd em torno de 2.2 Ga e valores positivos de eNd inicial (+2.34 a +2.69). A orogênese em questão está inserida no contexto da amalgamação do Maciço de Goiás durante o Paleoproterozoico e compreende o principal período da mineralização aurífera na região do greenstone belt Crixás.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).The Crixás greenstone belt is one of the most important components of the Crixás- Goiás Domain, Central Brazil, and comprises an ultramafic-mafic metavolcanic sequence overlaid by a metasedimentary succession associated with magmatic rocks of intermediate composition. In this work, field information and description of drill cores, integrated with petrographical, geochemical, and isotopic (Sm-Nd, Re-Os, and U-Pb) data, are present to characterize the different tectonostratigraphic units, with focus on the petrogenetic processes and sediment provenance of the Crixás greenstone belt. Lower metavolcanic rocks encompass metakomatiites that locally present spinifex texture. These rocks have a chemical composition similar to the Al- depleted komatiites, including the low ratios of AI2O3/TÍO2, depleted patterns of HREE, and the negative anomalies of Zr-Hf. Metabasalts consist of amphibolite facies high-Mg tholeiites with mostly flat REE patterns and trace element systematics that resemble the Phanerozoic oceanic plateau mafic lavas. It is suggested that these rocks were formed above a heterogeneous mantle plume in an oceanic plateau setting, where the komatiites represent the magma generated at high degrees of partial melting at great depths, with residual garnet in the mantle source, whereas the basalts represent the magma generated at shallower depths and lower degrees of mantle melting. The age of the ultramafic-mafic volcanism is imprecise, though estimated in the Mesoarchean (~3.0 - 2.8 Ga), on the basis of previously published isotopic data. Whole rock Re-Os data of samples of metakomatiite and metabasalt presented here yielded an isochron of 2609 ± 65 Ma, interpreted to reflect a Neoarchean resetting event that overprinted the original Re-Os isotopic systematics of the rocks, possibly related to the late stages of the cratonization of the Crixás- Goiás Domain, marked by metamorphism and emplacement of the youngest Archean granites of the region (~2.70 Ga). The metakomatiites and especially the metabasalts are commonly tectonically imbricated with metagraywackes and carbonaceous phyllites that prevail at the top of the greenstone stratigraphy. Metasedimentary rocks have low mineralogical and textural maturity. Absence of significative sorting and recycling are also denoted by the low ratios of Zr/Sc, indicating a proximal source area. Composition of the metagraywackes and carbonaceous phyllites overlap and suggests a mixture of felsic and mafic sources, also consistent with arc related intermediate rocks. Detrital zircon U-Pb geochronology indicates a unimodal age spectra, with a peak at 2.2 - 2.1 Ga and incipient provenance of Siderian (-2.4 Ga) and Archean (~2.7 Ga) sources. Rocks have Sm-Nd model ages of 2.44 to 2.34 Ga and near-chondritic to positive eNd calculated at t = 2.1 Ga (eNd = -0.27 a +1.25). Re-Os dating of arsenopyrite from a massive sulfide hosted in carbonaceous phyllites yielded an age of 2137 ± 11 Ma. This age is considered a minimum sedimentation age in the Crixás greenstone belt and is relatively close to the maximum depositional age calculated from the youngest cluster of the detrital zircon U-Pb data (2149 ± 4 Ma). It is proposed that the sedimentary protoliths were deposited in a Rhyacian intraoceanic arc- related basin and derived from rapid erosion of the rising arc. Furthermore, these rocks are allochthonous and were tectonically transported onto an older Archean basement (formed of granite-gneissic terranes and ultramafic-mafic greenstone volcanic flows) during the collision between the magmatic arc and an Archean paleocontinent (referred as a proto-crust of the Crixás- Goiás Domain). Records of this magmatic arc are also locally represented by meta-andesites and metadiorites associated with the upper metasedimentary succession of the Crixás greenstone belt. U-Pb zircon geochronology of a meta-andesite sample yielded an upper intercept Concordia age of 2172.2 ± 12.7 Ma, interpreted as the age of the intermediate magmatism. Meta-andesites and metadiorites present Sm-Nd model ages of ~2.2 Ga and positive values of initial eNd (+2.34 to +2.69). The characterized orogenesis is inserted in the context of the Paleoproterozoic amalgamation of the Goiás Massif and encompasses the main period of gold mineralization in the region of the Crixás greenstone belt