Tese
Petrologia experimental e química mineral das suítes Neoarqueanas Vila Jussara e Planalto, Província Carajás, Amazônia, Brasil
Registro en:
Autor
DA CUNHA, Ingrid Roberta Viana
Institución
Resumen
In the Carajás Province (CP), during the late stages of the neoarchean (2.75-2.73), in
the Sapucaia and Canãa dos Carajás domains granitoids represented by the Vila Jussara and
Planalto suites were formed respectively. These suites are metaluminous and have a
geochemical affinity with A-type granites and FeO/(FeO+MgO) whole rock ratios that vary
from ferroan to magnesian. Chemical-mineralogical studies performed in these neoarchean
granites, based on optical microscopy, scanning electronic microscopy, electron microprobe
and experimental petrology revealed notable variation between the main mineral phases.
Magmatic epidote is a common mineral phase in the reduced, oxidized and magnesian varieties
of the Vila Jussara suite, with pistacite contents between 25 and 30% mol. In the Planalto Suite
and others neoarchean granites of the CP magmatic epidote is absent. The study of the
dissolution kinetics of Archean epidotes of the CP reveals that its formation and stability are
directly linked to pressure, temperature and oxygen fugacity conditions, however, its stability
is also conditioned by mechanisms of magma rise, emplacement and crystallization, which
affected the dissolution intensity of the epidote crystals. Chemical-mineralogical performed on
titanites of the Vila Jussara and Planalto Suites and the paleoproterozoic Jamon Suite revealed
notable textural and compositional variations. The titanite’s Fe/Al ratios are quite variable in
the studied granites, three major titanite groups were distinguished: 1) high Fe/Al ratio
(Fe/Al>0.5); 2) moderate Fe/Al ratio (0.5≤Fe/Al≥0.25); and 3) low Fe/Al ratio (Fe/Al<0.25).
Furthermore, in general, the obtained data support the major titanite tendency to stabilize under
oxidizing conditions, near the nickel-nickel oxide buffer (NNO), however, the occurrence of
magmatic titanite in the reduced varieties from the Planalto and Vila Jussara Suites ratifies that
its crystallization is possible under conditions near the fayalite-magnetite-quartz buffer (FMQ).
Moreover, experimental petrology studies performed on the same neoarchean suites, reveal that
the sample MDP-02E, with tonalitic composition, which represents the magnesian oxidized
magma from the Vila Jussara suite, exhibits SiO2 content around 60% in the whole rock
composition and 61.05% in the experimental glass, while the sample with sienogranitic
composition (AMR-116), from the strongly reduced variety of the Planalto Suite, shows SiO2
content of 74.13% in whole rock and 73.17% in glass, pointing out that the initially calibrated
experimental conditions approach the natural magmatic conditions. To characterize the
crystallization parameters of the tonalitic and sienogranitic magma, nine experiments were
performed on the two samples, with the following conditions: pressure ~4 kbar, ƒO2 ~NNO-1.3
(1.3 log unit bellow the NNO buffer) and temperature varying from 850°C to 668°C and water content from 9% to 6% in weight. Experiments with ƒO2 ~NNO+2.4 and temperatures of 800°C
to 700°C with similar pressures and water content variations of the reduced experiments were
also performed. Subordinately, experiments with pressures of 8 to 2 kbar with variable redox
conditions were performed. These experiments show that the tonalite from the Vila Jussara
Suite was crystallized at ~4 kbar from a water-rich magma (>5% in weight) in ƒO2 oxidizing
conditions, probably between NNO and NNO+1. On the other hand, the experiments performed
on the sample with sienogranitic composition from the Planalto Suite show a main paragenesis
of Cpx+Fa which substantially diverge from the natural minerals, suggesting that the
experiments did not reach the natural conditions. Na Província Carajás (PC), durante os estágios finais do Neoarqueano (2.75-2.73 Ga),
foram formados no Domínio Sapucaia e Canaã dos Carajás, granitoides representados
respectivamente pelas Suítes Vila Jussara e Planalto. Tais suítes apresentam caráter
metaluminoso e afinidade geoquímica com granitos tipo-A e razão FeO/(FeO+MgO) em rocha
total variáveis desde ferrosas até magnesianas. Estudos químico-mineralógicos realizados nos
granitos neoarqueanos, envolvendo microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura,
microssonda eletrônica e petrologia experimental, revelaram notáveis variações entre as
principais fases minerais. Epidoto é uma fase comum nas variedades ferrosas reduzida, oxidada
e magnesiana da Suíte Vila Jussara, exibindo conteúdo de pistacita entre 25 e 30 mol.%. Na
Suíte Planalto e demais granitoides neoarqueanos da PC, epidoto é uma fase ausente. O estudo
da cinética de dissolução dos epidotos da PC mostra que sua formação e estabilidade está
diretamente relacionada às condições de pressão, temperatura e fugacidade de oxigênio, porém,
sua estabilidade também é condicionada pelos mecanismos de ascensão, colocação e
cristalização, que influenciam a intensidade de dissolução dos cristais. Estudos químicomineralógicos
realizados em titanita das suítes Vila Jussara e Planalto e paleoproterozoicas da
Suíte Jamon, revelaram notáveis variações texturais e composicionais neste mineral. As razões
Fe/Al em titanita são bastante variáveis nos granitos estudados, tendo sido distinguidos com
base nelas três grandes grupos de titanitas: 1) razão Fe/Al alta (Fe/Al >0.5); 2) moderada
(0.5≤Fe/Al≥0.25); e 3) baixa (Fe/Al <0.25). Além disso, de forma geral, os dados obtidos
corroboram a tendência de maior estabilidade da titanita em condições oxidantes, próximas do
tampão Níquel-Níquel-Oxigênio (NNO), porém, a ocorrência de titanita magmática em
variedades reduzidas das suítes Vila Jussara e Planalto mostra que é possível ocorrer sua
cristalização em condições próximas ao tampão Faialita-Magnetita-Quartzo (FMQ). Ademais
estudos de petrologia experimental realizados nas mesmas suítes neoarquenas, mostram que a
amostra MDP-02E, com composição tonalítica, representando o magma magnesiano oxidado
da Suíte Vila Jussara, exibe conteúdo de SiO2 em torno de 60% em rocha total e 61,05% no
vidro experimental, enquanto a amostra de composição sienogranítica (AMR-116), pertencente
a variedade fortemente reduzida da Suíte Planalto, apresenta teor de SiO2 em rocha total em
74,13% versus 73,17% no vidro, indicando que as condições experimentais inicialmente
calibradas, se aproximaram das condições magmáticas naturais. As condições de cristalização
do magma tonalítico e sienogranítico foram efetuados a partir de nove experimentos nas duas
amostras, com calibrações preferenciais em pressão de ~4 kbar, ƒO2 em ~NNO-1.3 (1.3 unidade log abaixo do tampão NNO) e temperatura variando de 850°C a 668°C e conteúdo de H2O entre
9% e 6% em peso. Além disso, dois experimentos em ƒO2 ~NNO+2.4, com temperaturas
variando de 800°C a 700°C, com mesma pressão e variação de H2O dos experimentos
reduzidos. Subordinadamente, foram realizados experimentos em 8 kbar e 2 kbar, com condição
redox variável. Tais experimentos mostram que o tonalito da Suíte Vila Jussara cristalizou em
~4 kbar, a partir de um magma com alta concentração de H2O (>5% em peso) e em ƒO2
oxidante, provavelmente entre NNO e NNO+1. Por outro lado, os experimentos realizados na
composição sienogranítica da Suíte Planalto (AMR-116), mostram uma paragênese principal
definida por Cpx+Fa, diferindo fortemente dos minerais naturais, sugerindo que os
experimentos não atingiram condições próximas as naturais.