Modelagem metamórfica e geotermobarometria de elementos traço em metapelitos e quartzitos: exemplo de Nappe de Luminárias-MG

Abstract

A Nappe Luminárias corresponde a uma estrutura alongada de orientação NNE-SSW com cerca de 40 km de extensão, situada na porção sul do Orógeno Brasília (idade neoproterozoica), bordejando o Cráton do São Francisco. Tal estrutura é composta majoritariamente por metapelitos e quartzitos do Grupo Carrancas. O presente trabalho foca na caracterização metamórfica de metapelitos e quartzitos do Grupo Carrancas na Nappe Luminárias. Para tal, utiliza-se modelagem metamórfica através de pseudosseções (THERMOCALC), química mineral e os geotermômetros Zr em rutilo e Ti em quartzo. Com base na mineralogia e nas relações texturais e estruturais observadas em lâmina, foram identificadas paragêneses distintas nas porções norte, centro-norte e sul da Nappe Luminárias. Na porção norte, a paragênese é Cld+Chl+Ky+Rt+Qtz+Ms. Na porção centro-norte, ocorre a paragênese St+Grt+Rt+Qtz+Ms, com biotita, clorita e ilmenita retrometamórfica. A assembleia de pico metamórfico registrada nas rochas da porção sul é Grt+Ky+St+Rt+Qtz+Ms com biotita, clorita e ilmenita retrometamórfica. Os resultados indicam a presença de um gradiente metamórfico com condições variando de fácies xisto-verde na porção norte (560˚C e 10kbar) e centro-norte (610˚C e 12,5kbar) a fácies anfibolito / eclogito na porção sul (630˚C e 15kbar). As rochas metapelíticas da Nappe de Luminárias evoluíram através de trajetórias P-T-t horárias, que indicam aquecimento seguido de uma forte descompressão. Análises de elementos traço em grãos de rutilo derivados de quartzito indicam que os mesmos podem ser utilizados para cálculo de temperatura utilizando-se o geotermômetro Zr no rutilo. Todavia, os dados indicam que a homogeneização, ou reequilíbrio, da concentração de Zr em rutilos detríticos em quartzitos ocorre em temperaturas mais elevadas que nos metapelitos, em torno de 580˚C. Não foi observada sillimanita nas rochas estudadas. Estes dados colocam em dúvida a extensão da Zona de Interferência entre as Faixas Brasília e Ribeira até a região de Luminárias. Além disso, os dados de modelagem do presente trabalho mostram que seria necessária descompressão isotérmica de aproximadamente 8 kbar para a cristalização de sillimanita, o que é incompatível com a superposição da Faixa Ribeira sobre a Faixa Brasília, que levaria a um soterramento ainda maior das unidades.

The Luminárias Nappe is a 40 km long, NNE-SSW elongated structure, located in the southern portion of the Neoproterozoic Brasília Orogen, which borders the São Francisco Craton (Minas Gerais, Brazil). It is composed of high aluminium metapelites and quartzites from the Carrancas Group. The present work focuses on the metamorphic characterization of the metapelites and the quartzites of the Luminárias Nappe by means of pseudosection modelling, mineral chemistry and the Zr-in-rutile thermometer. In the northern portion, the paragenesis is Cld + Chl + Ky + Rt + Qtz + Ms. In the center-north portion, the paragenesis is St + Grt + Rt + Qtz + Ms, with retro-metamorphic biotite, chlorite and ilmenite. The metamorphic peak assembly recorded in rocks from the southern portion is Grt + Ky + St + Rt + Qtz + Ms with retro-metamorphic biotite, chlorite and ilmenite. Results indicate the presence of a metamorphic gradient with conditions increasing from green-schist facies in the northern portion (560˚C and 10kbar) and center-north (610˚C and 12,5kbar) to amphibolite / eclogite facies in the southern portion (630˚C and 15kbar). Metapelitic rocks of the Luminárias Nappe followed a clockwise P-T-t path, characterised by an initial heating stage that is followed by strong decompression. Analyses of trace elements in rutile grains derived from quartzite indicate that they can be used for temperature calculation using the geothermometer Zr in rutile. However, the data shows that the homogenisation, or reequilibration, of the Zr content detrital rutile in quartzites occurs at higher temperatures than in the metapelites, at about 580˚C. No sillimanite has not been described in the studied rocks. Therefore, it suggests that the Interference Zone between the Brasília and Ribeira belts does not extent to the Luminárias Nappe region. In addition, our modelling shows that it would be require an isothermal decompression of approximately 8 kbar for the crystallization of sillimanite, which is incompatible with the overlapping of the Ribeira Belt over the Brasilia Belt, which would lead to an even greater burial of the units.