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Tourmaline and rutile as indicators of a magmatic-hydrothermal origin for tourmalinite layers in the São José do Barreiro area, NE Ribeira Belt, southern Brazil
Turmalina e rutilo como indicadores da origem magmática-hidrotermal dos níveis de turmalinito de São José do Barreiro, Cinturão Ribeira, sudeste do Brasil
Registro en:
10.5327/Z1519-874X2010000300007
Autor
Garda, Gianna Maria
Beljavskis, Paulo
D'Agostino, Liz Zanchetta
Wiedenbeck, Michael
Institución
Resumen
Tourmalines from tourmaline-rich layers intercalated with schists of the Rio Una Unit of the Embu Complex and from coarse-grained tourmalinite layers associated with quartzite from São José do Barreiro and Formoso (Central Ribeira Belt, São Paulo State, Brazil) were analyzed for major, trace- and rare-earth elements and boron stable isotopes. Two main phases of tourmaline formation were identified by mineral chemistry. The tourmalines from the schist-hosted tourmaline layers are characterized by relatively low MgO (from 4.7 to 6.5%), Na2O (1.5 to 2.1%) and CaO (from 0.2 to 1.1%) contents and high Al2O3 (from 32 to 35%) and FeO (from 6.7 to 9.0%) contents, and also by two (REE)CN patterns, one represented by (La/Yb)CN from 2.7 to 4.3 and positive Eu anomalies, and the other by (La/Yb)CN from 0.2 to 0.3 and practically no Eu anomaly. The variations in major-element contents reflect the composition of the rock being metamorphosed and in which tourmaline is crystallizing, whereas the (REE)CN patterns indicate the evolution of the metamorphic fluid in face of changing metamorphic conditions. The tourmaline of the tourmalinite layers intercalated in quartzite is characterized by relatively high Al2O3 (from 32.3 to 33.92%), FeO (from 6.54 to 7.3%) and Na2O (from 1.8 to 2.1%) contents and very low total REE (3.5 ppm) contents, in particular of HREE. The (REE)CN pattern for this tourmaline is characterized by a positive Eu anomaly, indicating a high fluid/rock ratio. The δ11B values for this tourmaline fall in the -12.3 and -13.9 interval. On the other hand, the tourmaline of a massive tourmalinite also associated with quartzite has the highest MgO (from 7.3 to 9.7%), CaO (from 0.8 to 2.5%), F, Th, U, Hf, Zr, Y, Sr and total REE (305 ppm) contents and the lowest Al2O3 (from 28.6 to 31.8%) and FeO (from 5.4 to 8.3%) contents, when compared to the other tourmalines analyzed. Differing from all other (REE)CN patterns, the one that characterizes this tourmaline is LREE-enriched [(La/Yb)CN = 5.8] and shows a slightly negative Eu anomaly. Negative δ11B values in the -13.9 and -15.8 interval indicate, as the other interval, filiation with S-type granite magmatism-hydrothermalism. The massive tourmalinite also contains zircon, scheelite, and monazite as accessory minerals and relatively abundant (green and red) rutile. The green rutile is enriched in Nb, Al, Fe and Sn when compared to the red rutile, which is Cr rich. The differences in composition observed in the tourmaline and rutile of the massive tourmalinite indicate the involvement of magmatic-hydrothermal fluids with metamorphic fluids from which tourmaline and other minerals crystallized. The syn-collisional, S-type São José do Barreiro Granite is the possible source for the magmatic-hydrothermal fluids. Turmalinas de níveis ricos em turmalina intercalados com os xistos da Unidade Rio Una do Complexo Embu e de turmalinitos grossos associados a quartzito da região de São José do Barreiro e Formoso (Cinturão Ribeira, SP, Brasil) foram analisadas para elementos maiores, traço e terras raras e isótopos estáveis de boro. Duas fases principais de formação de turmalina foram identificadas pela química mineral. A primeira fase, que corresponde a níveis ricos em turmalina intercalados em xistos, caracteriza-se pelos teores relativamente baixos de MgO (entre 4,7 e 6,5%), Na2O (1,5 e 2,1%) e CaO (entre 0,2 e 1,1%) e altos de Al2O3 (entre 32 e 35%) e FeO (entre 6,7 e 9,0%). Dois padrões de elementos terras raras (normalizados para o condrito C1) são representados respectivamente por razões (La/Yb)NC de 2,7 a 4,3 e anomalias positivas de Eu e razões (La/Yb)NC de 0,2 a 0,3 e anomalias de Eu praticamente ausentes. As variações nos teores de elementos maiores refletem as composições da rocha hospedeira que está sendo metamorfizada e na qual a turmalina está se cristalizando, ao passo que os padrões de ETR indicam a evolução do fluido metamórfico face às condições de metamorfismo. A segunda fase de turmalina, que compõe níveis de turmalinito intercalados com quartzito, caracteriza-se pelos teores relativamente elevados de Al2O3 (entre 32,3 e 33,92%), FeO (entre 6,54 e 7,3%) e Na2O (entre 1,8 e 2,1%) e teores muito baixos de ERT total (3,5 ppm), em particular de ETR leves. O padrão de ETR para esta turmalina caracteriza-se pela anomalia positiva de Eu, o que indica alta razão fluido/rocha. Os valores de δ11B obtidos para esta turmalina caem no intervalo entre -12,3 e -13,9 . No extremo oposto, a turmalina do turmalinito maciço, também associado a quartzito, apresenta os teores mais altos de MgO (entre 7,3 e 9,7%), CaO (entre 0,8 e 2,5%), F, Th, U, Hf, Zr, Y, Sr e ETR total (305 ppm) e os mais baixos de Al2O3 (entre 28,6 e 31,8%) e FeO (entre 5,4 e 8,3%), quando comparada às demais turmalinas analisadas. Diferentemente dos demais padrões de ETR, o que caracteriza esta turmalina é o enriquecimento em ETR leves [(La/Yb)NC = 5,8] e leve anomalia negativa de Eu. Valores negativos de δ11B no intervalo entre -13.9 e -15.8 indicam, tal qual o anterior, a filiação com magmatismo-hidrotermalismo granítico do tipo S. O turmalinito maciço também contém zircão, scheelita e monazita como minerais acessórios e rutilo (verde e vermelho) abundante. O rutilo verde é mais enriquecido em Nb, Al, Fe e Sn do que o rutilo vermelho que, por sua vez, é mais rico em Cr. As diferenças nas composições da turmalina e do rutilo do turmalinito maciço indicam o envolvimento de fluidos magmáticos-hidrotermais na evolução dos fluidos metamórficos dos quais turmalina e outros minerais cristalizaram-se. O Granito São José do Barreiro, do tipo S e sin-colisional, é a possível fonte desses fluidos magmáticos-hidrotermais.