PETROLOGIA DO MAGMATISMO TARDI-BRASILIANO NO ......PETROLOGIA DO MAGMATISMO TARDI-BRASILIANO NO...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

PETROLOGIA DO MAGMATISMO TARDI-BRASILIANO NO MACIÇO SÃO JOSÉ DE CAMPESTRE (RN/PB), COM ÊNFASE

NO PLÚTON ALCALINO CAXEXA

Autor: MARCOS ANTONIO LEITE DO NASCIMENTO

Orientador: Prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza

Co-orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos Galindo

Dissertação n 15 / PPGG

Natal/RN, Março de 2000

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

PETROLOGIA DO MAGMATISMO TARDI-BRASILIANO NO MACIÇO SÃO JOSÉ DE CAMPESTRE (RN/PB), COM ÊNFASE

NO PLÚTON ALCALINO CAXEXA

Autor: MARCOS ANTONIO LEITE DO NASCIMENTO

Dissertação de Mestrado apresentada em 24 de Março de 2000, para a obtenção do título de Mestre em Geodinâmica pelo Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica da UFRN.

Comissão Examinadora: Prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza (PPGG/UFRN - orientador)

Prof. Dr. Jaziel Martins Sá (PPGG/UFRN) Prof. Dr. Herbet Conceição (PPPG/UFBA)

Natal/RN, Março de 2000

Oh, minha menina, és de tudo que mais belo existe Ver tua beleza é esquecer tudo que há de triste

Tua presença, Debora, é tão sublime quanto o mar e o ar E estar sempre ao teu lado é ser amado

Ter pra sempre o teu olhar Que faz meu bem-querer, sustenta meu amor

E faz com que a cada dia eu te ame mais ... Sei que a tua boca já beijou a outra que não a minha

Sei que já amou a outros quando não me conhecia Mesmo assim, Debora, teu carinho me tomou o peito

E hoje sem você não mais consigo ser do mesmo jeito Então dedico a ti esse poema, tentando em versos dizer

Que eu te amo tanto Tentando gritar ao mundo

Debora, sem você, confesso, eu não vivo Sem você minha vida é um castigo

Sem você prefiro a solidão A sete palmos do chão

(adaptado de uma bela canção)

AGRADECIMENTOS

“Nenhum homem é uma ilha. Para combater o bom combate precisamos de ajuda” (Paulo Coelho - Diário de um Mago)

Esta frase define a necessidade de todo o ser humano, que é de precisar da ajuda de

uma pessoa, mesmo aquele mais solitário. Acho muito difícil escrever esta parte da dissertação,

pois como um cara esquecido que sou, temo em omitir nomes de pessoas que foram, são e

serão muito importantes para mim. Assim, peço desculpas, a todos que não foram

mencionados nesses agradecimentos.

A força e a coragem que utilizo para hoje terminar este trabalho, devo simplesmente a

DEUS, àquele que me ajuda em todos os meus caminhos e que me orienta. Obrigado SENHOR

pela apoio durante toda a minha vida. Apesar de alguns ainda não compreenderem a

importância da Geologia na minha vida, é importante manifestar aqui todos os meus

agradecimentos à MINHA FAMÍLIA (Pai, Mãe, Irmãos, Tios, Primos etc). Obrigado pela força

dada durante todo o cotidiano e pela paciência de vocês. Mesmo preferindo ir para um local

bem melhor, diferente deste que nos encontramos, manifesto minha gratidão à Maria da

Conceição. Minha vó, valeu, a senhora é demais!!!

Gostaria de ser grato a todos os professores do Departamento de Geologia da

Universidade Federal do Rio Grande do Norte (DG/UFRN) pelo ensinamento e vivência

concedido a minha pessoa durante esses anos que estive aqui.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Zorano Sérgio de Souza, agradeço a confiança coloca em

mim, não somente agora, nesta etapa de pós-graduação. Recordo a primeira vez que você

conversou comigo, me convidando a trabalhar em um projeto acadêmico e assim iniciando a

minha vida científica. Valeu, professor, pelas discussões sobre o tema petrologia, e mesmo sem

notar, por ter me ensinado a ser um pouco mais organizado. Aprendi muito contigo, tanto no

âmbito profissional como no pessoal. Ao meu co-orientador, que por muitas vezes se tornava o

próprio orientador, Prof. Dr. Antonio Carlos Galindo, gostaria de lhe agradecer por toda a

orientação repassada à minha pessoa. Devo a você a grande parte do meu aprendizado

sobre as rochas graníticas. Obrigado também pela grande paciência, principalmente durante

as leituras de meus textos. A você e Zorano (não necessariamente nesta mesma ordem), muito

obrigado por tudo, fico devendo essa.

É necessário deixar aqui meus agradecimentos à você Prof. Dr. Emanuel Ferraz Jardim

de Sá, que mesmo não acompanhando meus trabalhos na pós-graduação, me ensinou a lidar

com a geologia de uma forma mais coerente. Obrigado pelos seus ensinamentos.

Agradeço àqueles que de alguma forma possibilitaram a aquisição dos dados utilizados

neste trabalho. No que concerne aos geoquímicos fico grato ao Dr. Jean-Marc Lardeaux

(Laboratoire de Pétrologie et Tectonique da Universidade Claude Bernard I (Lyon) e aos Drs.

Venerando Eustáquio Amaro, Antonio Carlos Galindo e Raquel Franco de Souza, ambos do

DG/UFRN. Com relação aos dados geocronológicos fico agradecido a Dra. Maria Helena de F.

Macedo do DG/UFRN, a doutoranda Maria Helena B. M. Hollanda e ao Dr. Márcio M. Pimentel,

ambos da UnB, bem como ao Dr. Koji Kawashita e a Ivone Sonoki (todos do CPGeo/USP).

Agradeço a obtenção dos dados de química mineral à doutoranda Rielva S. C. do

Nascimento (NEG-LABISE/UFPE) e ao Dr. Antonio Carlos Galindo (DG/UFRN).

Estendo meus agradecimentos aos órgãos que financiaram minha pesquisa (FINEP,

CNPq e FUNPEC), como também agradeço ao CNPq pela concessão da minha bolsa de

mestrado (No proc. 130990/98-1). No que diz respeito ao apoio logístico, fico muito grato ao

Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) e ao Departamento de

Geologia (DG/UFRN), pelo auxílio em despesas de campo, transporte/combustível e

documentação fotográfica, e ainda confecção de seções delgadas, infra-estrutura

laboratorial (bússolas, estereoscópios, microscópios petrográficos, microcomputadores,

martelos, entre outros).

Aos companheiros de aperreio e sufoco, agradeço a paciência de todos em me aturar

durante todas as dificuldades que tive na elaboração deste trabalho, bem como outros do

âmbito geológico. Obrigado, à minha turma Debora do Carmo Sousa, Mário Neto Cavalcanti

de Araújo, Jesimael Avelino da Silva, Ana Catarina Fernandes Coriolano, Ivaldo Rodrigues da

Trindade, Maurício Goes Souza, Flávia Taone de Lira Melo, Cristiano de Andrade Amaral e

Ubiraci Manuel Soares. Agradeço também aos numerosos amigos que colecionei durante esses

anos geológicos, em especial a Alex Francisco Antunes (valeu amigo!!!), Maria Helena Bezerra

Maia de Hollanda, Carlos César Nascimento da Silva, Patrícia Rose de Carvalho Costa, Eugênio

Pacelli Dantas, Luciano Henrique de Oliveira Caldas, Rielva Solimairy Campelo do Nascimento,

Silvana Diene Souza Barros, dentre muito outros.

Não intimamente ligado a geologia, mesmo assim, é mais do que necessário deixar

meus agradecimentos a um estilo de vida e pensamento. Muitas inspirações surgiram por sua

causa, nos momentos difíceis e (também) fáceis você me ajudou muito. Então deixo aqui meus

sinceros agradecimentos a ti “Rock and Roll”, obrigado pela ajuda.

Deixo para agradecer no final, àquela pessoa que consegue agüentar todo o meu

estresse e apoquentação durante esses últimos sete anos. Espero que essa fonte de paciência

nunca se esgote, pois pretendo ficar junto de ti, pelos menos o resto de minha vida. Poderia

escrever (e declamar) inúmeros poemas, e fazer com que esse item de agradecimento seja

maior que os números de páginas dessa dissertação. Entretanto, como muita gente não

entende o que é o amor, prefiro não deixar em palavras tudo aquilo que sinto por ti, pelo

menos aqui, já que a dedicatória desse trabalho é simplesmente só para você. Obrigado

Debora por você fazer parte da minha vida. Serei eternamente grato a Deus por ter colocado

você no meu caminho. Simplesmente TE AMO!!!

SUMÁRIO

Resumo................................................................................................................................................. i Abstract................................................................................................................................................ iii Introdução........................................................................................................................................... v

PARTE 1 - REVISÃO DA GEOLOGIA E OBJETIVOS DESTE TRABALHO

CAPÍTULO 1. - GEOLOGIA REGIONAL........................................................................................................ 01

1.1 - Introdução..................................................................................................................... 01 1.2 - O Maciço Rio Piranhas................................................................................................ 01 1.3 - A Faixa Seridó................................................................................................................ 04 1.4 - O Maciço São José de Campestre.......................................................................... 05

CAPÍTULO 2. - MAGMATISMO BRASILIANO NO DOMÍNIO SERIDÓ.................................................................. 09

2.1 - Introdução..................................................................................................................... 09 2.2 - A Suíte Básica a Intermediária................................................................................... 12

2.3 - A Suíte Porfirítica............................................................................................................ 19 2.4 - A Suíte Leucogranítica................................................................................................. 212.5 - A Suíte Alcalina............................................................................................................. 22 2.6 - A Suíte Shoshonítica...................................................................................................... 23

CAPÍTULO 3. - PROBLEMAS, OBJETIVOS, LOCALIZAÇÃO E METODOLOGIA.................................................... 25

3.1 - Problemas e Objetivos................................................................................................. 25 3.2 - Localização da área e vias de acesso..................................................................... 26 3.3 - Metodologia empregada........................................................................................... 26

PARTE 2 - O PLÚTON CAXEXA E ROCHAS PLUTÔNICAS ASSOCIADAS

CAPÍTULO 4. - MAPEAMENTO GEOLÓGICO E LITOESTRATIGRAFIA................................................................. 29

4.1 - Introdução e Metodologia.......................................................................................... 29 4.2 - Arcabouço Litoestratigráfico...................................................................................... 30 4.2.1 - Complexo Gnáissico-Migmatítico............................................................. 30 4.2.2 - Unidade Metassedimentar.......................................................................... 31 4.2.3 - Plutonismo Brasiliano.................................................................................... 32 4.2.3.1 - Álcali-feldspato granito (Plúton Caxexa)................................. 32

4.2.3.2 - Anfibólio-biotita granito (Plúton Cabeçudo)...........................35 4.2.3.3 - Biotita microgranito...................................................................... 36 4.2.3.4 - Gabronorito a monzonito (Suíte Básica a Intermediária)...... 36 4.2.3.5 - Granitóide aluminoso (Tipo-S).................................................... 37

CAPÍTULO 5. - ASPECTOS PETROGRÁFICOS E TEXTURAIS DAS ROCHAS PLUTÔNICAS......................................... 41

5.1 - Introdução...................................................................................................................... 41 5.2 - Aspectos Gerais e Nomenclatura.............................................................................. 41 5.3 - Descrição Petrográfica................................................................................................ 43 5.3.1 - Álcali-feldspato granito (Plúton Caxexa)................................................. 43

5.3.2 - Anfibólio-biotita granito (Plúton Cabeçudo)........................................... 46 5.3.3 - Biotita microgranito...................................................................................... 49 5.3.4 - Gabronorito a monzonito (Suíte Básica a Intermediária)...................... 51 5.3.5 - Granitóide aluminoso (Tipo-S)..................................................................... 53 5.4 - Sinopse da Sequência de Cristalização das Suítes Estudadas............................. 55

CAPÍTULO 6. - QUÍMICA MINERAL.............................................................................................................. 59

6.1 - Introdução...................................................................................................................... 59 6.1.1 - Piroxênios........................................................................................................ 59 6.1.2 - Anfibólios........................................................................................................ 63 6.1.3 - Biotitas............................................................................................................. 65 6.1.4 - Plagioclásios.................................................................................................. 68 6.1.5 - Granadas....................................................................................................... 71 6.1.6 - Titanitas........................................................................................................... 74 6.1.7 - Opacos........................................................................................................... 76

CAPÍTULO 7. - CONDIÇÕES DE CRISTALIZAÇÃO........................................................................................... 79

7.1 - Introdução...................................................................................................................... 79 7.1.1 - Geobarometria............................................................................................. 79

7.1.2 - Geotermometria.......................................................................................... 81 7.1.3 - Fugacidade de Oxigênio (fO2)................................................................... 85

CAPÍTULO 8. - CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA......................................................................................... 89

8.1 - Introdução...................................................................................................................... 89 8.2 - Caracterização Química............................................................................................. 89 8.2.1 - Elementos Maiores e Menores.................................................................... 89

8.2.2 - Elementos Traços, Terras Raras e Diagramas Multielementares........... 96 8.2.2.1 - Elementos Traços......................................................................... 96 8.2.2.2 - Elementos Terras Raras (ETR)....................................................... 99 8.2.2.3 - Diagramas Multielementares..................................................... 103 8.3 - Saturação em Alumina e Definição de Séries Magmáticas................................. 104 8.3.1 - Saturação em Alumina................................................................................ 104 8.3.2 - Definição de Séries Magmáticas............................................................... 105

CAPÍTULO 9. - PETROGÊNESE E AMBIENTE TECTÔNICO.................................................................................. 109

9.1 - Introdução......................................................................................................................109 9.2 - Anfibólio-biotita granito (Plúton Cabeçudo) e Biotita microgranito.................... 110

9.3 - Gabronorito a monzonito (Suíte Básica a Intermediária)...................................... 112 9.4 - Granitóide aluminoso................................................................................................... 114 9.5 - Álcali-feldspato granito (Plúton Caxexa)..................................................................114

9.5.1 - Mecanismo Petrogenético......................................................................... 114 9.5.2 - Discussão sobre a Gênese do Magma Alcalino..................................... 118 9.6 - Ambiente Tectônico..................................................................................................... 121

PARTE 3 - INTEGRAÇÃO DOS DADOS E CONCLUSÕES FINAIS

CAPÍTULO 10. - INTEGRAÇÃO DE DADOS E CONCLUSÕES FINAIS.................................................................. 125

REFERÊNCIAS........................................................................................................................................ 129ANEXO 01 - MAPA DE AFLORAMENTOS VISITADOSANEXO 02 - MAPA DE PONTOS DE AMOSTRAGEMANEXO 03 - ESBOÇO GEOLÓGICO DA ÁREA ESTUDADAANEXO 04 - TABELAS DAS ANÁLISES COMPLETAS DO CAPÍTULO DE QUÍMICA MINERALANEXO 05 - ARTIGO SUBMETIDO EM OUTUBRO DE 1999 À GEOCHIMICA BRASILIENSIS E

ARTIGO SUBMETIDO EM MARÇO DE 2000 À REVISTA BRASILEIRA DE GEOCIÊNCIAS

LISTA DE FIGURAS

CAPÍTULO 1. - GEOLOGIA REGIONAL

Fig. 1.1 - Arcabouço tectono-estratigráfico da Província Borborema e seus limites.............. 02 Fig. 1.2 - Mapa geológico simplificado da Faixa Seridó com os

Maciços Rio Piranhas e São José de Campestre.......................................................... 05

CAPÍTULO 2. - MAGMATISMO BRASILIANO NO DOMÍNIO SERIDÓ

Fig. 2.1 - Mapa geológico do Domínio Seridó com as diferentes suítes magmáticas............ 10Fig. 2.2 - Diagrama Q-A-P normativo com os campos das séries magmáticas...................... 14 Fig. 2.3 - Diagramas de Harker para as suítes magmáticas........................................................ 15 Fig. 2.4 - Diagramas geoquímicos para as suítes magmáticas.................................................. 20 Fig. 2.5 - Classificação segundo o diagrama catiônico K-Na-Ca.............................................. 21

CAPÍTULO 3. - PROBLEMAS, OBJETIVOS, LOCALIZAÇÃO E METODOLOGIA

Fig. 3.1 - Mapa de localização da área......................................................................................... 27

CAPÍTULO 4. - MAPEAMENTO GEOLÓGICO E LITOESTRATIGRAFIA

Fig. 4.1 - Isócronas Rb/Sr para o álcali-feldspato granito............................................................ 34 Fig. 4.2 - Isócronas Sm/Nd para o álcali-feldspato granito.......................................................... 35Fig. 4.3 - Isócronas Sm/Nd para o granitóide aluminoso.............................................................. 37

CAPÍTULO 5. - ASPECTOS PETROGRÁFICOS E TEXTURAIS DAS ROCHAS PLUTÔNICAS

Fig. 5.1 - Diagrama Q-A-P, Q-(A+P)-M e Pl-Px-Hb para as suítes estudadas............................. 42 Fig. 5.2 - Ordem de cristalização em diferentes estágios para as suítes estudadas............... 55

CAPÍTULO 6. - QUÍMICA MINERAL

Fig. 6.1 - Diagramas de classificação dos piroxênios para a suíte básica a intermediária... 60 Fig. 6.2 - Diagramas de classificação dos piroxênios para o álcali-feldspato granito........... 62 Fig. 6.3a - Diagrama Di-Ac-Hd para o álcali-feldspato granito.................................................. 62 Fig. 6.3b - Diagrama Di-Hd com a substituição Mg, Ca e Al por Mn, Fe+2 e Fe+3.................... 62 Fig. 6.4 - Composição dos anfibólios estudados........................................................................... 64 Fig. 6.5 - Diagrama de classificação das biotitas trioctaédricas................................................ 65 Fig. 6.6 - Diagrama de classificação das biotitas (AlIV vs. Fe/(Fe+Mg)...................................... 67 Fig. 6.7 - Diagrama discriminante para as biotitas estudadas.................................................... 67 Fig. 6.8 - Representação esquemática para as composições dos plagioclásios................... 68 Fig. 6.9 - Representação das composições dos plagioclásios no álcali-feldspato granito... 70 Fig. 6.10 - Diagrama Albita-Anortita-Ortoclásio para os plagioclásios estudados.................. 70 Fig. 6.11 - Vetores de substituição para os plagioclásios no álcali-feldspato granito............ 71 Fig. 6.12 - Composição das granadas para o álcali-feldspato granito.................................... 72 Fig. 6.13 - Composição das granadas para o granitóide aluminoso........................................ 74

CAPÍTULO 7. - CONDIÇÕES DE CRISTALIZAÇÃO

Fig. 7.1 - Diagrama com as isotermas para o geotermômetro de Zr........................................ 82 Fig. 7.2 - Mapa com a localização das amostras e resultados termobarométricos............... 84 Fig. 7.3 - Diagrama do Log fO2 vs. temperatura (Wones 1989)................................................... 86 Fig. 7.4 - Projeção do Log fO2-T para cristalização da hedenbergita e andradita................ 86 CAPÍTULO 8. - CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA

Fig. 8.1 - Diagramas de variação do tipo Harker para elementos maiores............................. 97 Fig. 8.2 - Diagramas de variação do tipo Harker para elementos traços................................ 98 Fig. 8.3 - Espectros de elementos terras raras para as suítes plutônicas estudadas............... 102Fig. 8.4 - Diagramas multielementar para as suítes plutônicas estudadas............................... 103Fig. 8.5 - Representação das rochas estudadas segundo o índice de Shand........................ 105Fig. 8.6 - Classificação segundo o diagrama catiônico K-Na-Ca.............................................. 105Fig. 8.7 - Diagramas usados na definição de séries magmáticas.............................................. 107

CAPÍTULO 9. - PETROGÊNESE E AMBIENTE TECTÔNICO

Fig. 9.1 - Diagrama confrontando elementos incompatível vs. compatível para o anfibólio-biotita granito........................................................................................ 111

Fig. 9.2 - Comparação entre as razões iniciais de Sr no anfibólio-biotita granito e biotita microgranito e as obtidas para rochas similares no Domínio Seridó............ 112

Fig. 9.3 - Diagrama confrontando elementos incompatível vs. compatível para as rochas básicas a intermediárias........................................................................ 113

Fig. 9.4 - Diagramas do tipo Harker para o álcali-feldspato granito......................................... 115Fig. 9.5 - Diagrama confrontando elementos incompatível vs. compatível

para o álcali-feldspato granito........................................................................................ 115Fig. 9.6 - Modelamento de cristalização fracionada para o álcali-feldspato granito........... 118Fig. 9.7 - Razão inicial de Sr vs. quantidade de Sr ou Rb para o álcali-feldspato granito...... 120Fig. 9.8 - Diagrama Rb/Sr vs. Sr com considerações genéticas para as suítes estudadas.... 122Fig. 9.9 - Diagrama de ambiente tectônico para as rochas estudadas.................................. 123Fig. 9.10 - Diagrama multielementar de ambiente tectônico para as suítes estudadas...... 124

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO 2. - MAGMATISMO BRASILIANO NO DOMÍNIO SERIDÓ

Tabela 2.1 - Correlação entre as principais classificações de rochas plutônicas brasilianas na Província Borborema.......................................................................... 11

Tabela 2.2 - Fontes bibliográficas utilizadas para as diferentes suítes brasilianas.................... 12 Tabela 2.3 - Parâmetros geoquímicos das diferentes suítes magmáticas brasilianas............ 13


Tabela 4.1 - Dados analíticos Rb/Sr (rocha total - RT) para o álcali-feldspato granito........... 33Tabela 4.2 - Dados analíticos Sm/Nd (RT e mineral) para o álcali-feldspato granito............. 35 Tabela 4.3 - Dados analíticos Sm/Nd (RT e mineral) para o granitóide aluminoso................. 37

CAPÍTULO 5. - ASPECTOS PETROGRÁFICOS E TEXTURAIS DAS ROCHAS PLUTÔNICAS

Tabela 5.1 - Composição modal representativa do álcali-feldspato granito......................... 45 Tabela 5.2 - Composição modal representativa do anfibólio-biotita granito......................... 47 Tabela 5.3 - Composição modal representativa do biotita microgranito................................ 50 Tabela 5.4 - Composição modal representativa da suíte básica a intermediária................. 52 Tabela 5.5 - Composição modal representativa do granitóide aluminoso............................. 54

CAPÍTULO 6. - QUÍMICA MINERAL

Tabela 6.1 - Médias das análises químicas de ortopiroxênio da suíte básica a intermediária e clinopiroxênio do álcali-feldspato granito................... 61

Tabela 6.2 - Médias das análises químicas de anfibólio dos anfibólio-biotita granito,

biotita microgranito e suíte básica a intermediária................................................ 63 Tabela 6.3 - Médias das análises químicas de biotita dos anfibólio-biotita granito,

biotita microgranito, suíte básica a intermediária e granitóide aluminoso........ 66 Tabela 6.4 - Médias das análises químicas de plagioclásio de todas as suítes estudadas... 69 Tabela 6.5 - Médias das análises químicas de granada do álcali-feldspato granito e

granitóide aluminoso.................................................................................................... 72 Tabela 6.6 - Médias das análises químicas de titanita dos álcali-feldspato granito,

anfibólio-biotita granito e biotita microgranito........................................................ 75 Tabela 6.7 - Médias das análises químicas de opacos dos álcali-feldspato granito,

anfibólio-biotita granito, biotita microgranito e suíte básica a intermediária.... 77

CAPÍTULO 7. - CONDIÇÕES DE CRISTALIZAÇÃO

Tabela 7.1 - Pressões em kbar para os anfibólio-biotita granito, biotita microgranito, suíte básica a intermediária e ortognaisses.............................................................. 80

Tabela 7.2 - Temperaturas em C para os anfibólio-biotita granito, biotita microgranito, suíte básica a intermediária e ortognaisses.............................................................. 82

Tabela 7.3 - Temperaturas em C através do Zr para os álcali-feldspato granito, anfibólio-biotita granito, biotita microgranito e suíte básica a intermediária.... 83

Tabela 7.4 - Estimativa da fO2 para os anfibólio-biotita granito e biotita microgranito......... 85 Tabela 7.5 - Estimativa da fO2 para o álcali-feldspato granito................................................... 87

CAPÍTULO 8. - CARACTERIZAÇÃO GEOQUÍMICA

Tabela 8.1 - Composição química em elementos maiores e traços, e alguns parâmetros geoquímicos representativos do álcali-feldspato granito............... 90

Tabela 8.2 - Composição química em elementos maiores e traços, e alguns parâmetros geoquímicos representativos do anfibólio-biotita granito............... 92

Tabela 8.3 - Composição química em elementos maiores e traços, e alguns parâmetros geoquímicos representativos do biotita microgranito...................... 93

Tabela 8.4 - Composição química em elementos maiores e traços, e alguns parâmetros geoquímicos representativos da suíte básica a intermediária....... 94

Tabela 8.5 - Composição química em elementos maiores e traços, e alguns parâmetros geoquímicos representativos do granitóide aluminoso................... 95

Tabela 8.6 - Comparação média de composição química das suítes estudadas................ 96 Tabela 8.7 - Dados de elementos terras raras para o álcali-feldspato granito....................... 100Tabela 8.8 - Dados de elementos terras raras para o anfibólio-biotita granito....................... 100Tabela 8.9 - Dados de elementos terras raras dos biotita microgranito e

granitóide aluminoso.................................................................................................... 101 Tabela 8.10 - Dados de elementos terras raras da suíte básica a intermediária.................... 101

CAPÍTULO 9. - PETROGENÊSE E AMBIENTE TECTÔNICO

Tabela 9.1 - Dados analíticos Sm/Nd para as rochas plutônicas estudadas........................... 111Tabela 9.2 - Dados analíticos Rb/Sr para os anfibólio-biotita granito,

biotita microgranito e álcali-feldspato granito........................................................ 112Tabela 9.3 - Composições químicas dos minerais utilizados no modelamento....................... 117Tabela 9.4 - Resultados obtidos no modelamento por cristalização fracionada................... 117Tabela 9.5 - Coeficientes de partição mineral/líquido para os elementos terras raras......... 117

LISTA DE FOTOS


Foto 4.1 - Bandamento gnáissico (S2+S3) composto por bandas máficas e félsicas............... 38Foto 4.2 - Xistosidade bandada (S2) paralela ao acamamento S0............................................ 38Foto 4.3 - Boudins sigmoidais de quartzo-feldspato nos micaxistos........................................... 38Foto 4.4 - Fenocristais milimétricos de granada nas rochas alcalinas....................................... 38Foto 4.5 - Aspecto de campo das rochas alcalinas (acamamento magmático).................. 38Foto 4.6 - Rochas porfiríticas associadas aos bolsões de material básico (diorítico?)............ 38Foto 4.7 - Dique de biotita microgranito alojado nos ortognaisses............................................ 39Foto 4.8 - Soleiras de biotita microgranitos alojadas nos micaxistos.......................................... 39Foto 4.9 - Aspecto das rochas da suíte básica a intermediária................................................. 39Foto 4.10 - Granitóide aluminoso derivado da fusão parcial de micaxistos............................ 39

CAPÍTULO 5. - ASPECTOS PETROGRÁFICOS E NOMENCLATURA DAS ROCHAS PLUTÔNICAS

Foto 5.1 - Paragênese máfica encontrada nas rochas alcalinas do Plúton Caxexa............. 57Foto 5.2 - Cristal de andradita tardi-magmática com hábito intersticial/esquelético........... 57Foto 5.3 - Fenocristal de k-feldspato no Plúton Cabeçudo......................................................... 57Foto 5.4 - Lamelas de biotita parcialmente transformada para epídoto................................ 57Foto 5.5 - Processo de esfenitização dos opacos encontrados no Plúton Cabeçudo.......... 57Foto 5.6 - Cristal de anfibólio encontrado nas rochas micrograníticas..................................... 57Foto 5.7 - Cristal de alanita parcialmente alterado nas rochas micrograníticas.................... 58Foto 5.8 - Transformação parcial de ortopiroxênio em anfibólio e opacos............................. 58Foto 5.9 - Finos cristais de opacos ao longo das clivagens de biotitas e andaluzita.............. 58Foto 5.10 - Cristal tardio de granada no granitóide aluminoso.................................................. 58

Petrologia do magmatismo no MSJC (RN-PB), com ênfase no plúton alcalino Caxexa Nascimento, M.A.L. (2000)

PPGG/CCET/UFRN Resumo

i

RESUMO

A área estudada localiza-se na extremidade nordeste da Província Borborema, no

denominado Maciço São José de Campestre (RN e PB). Relações de campo e dados

petrográficos, geoquímicos e isotópicos permitem individualizar cinco suítes distintas de rochas

plutônicas representados por: álcali-feldspato granito (Plúton Caxexa), que constitui o principal

alvo desta dissertação, anfibólio-biotita granito (Plúton Cabeçudo), biotita microgranito,

gabronorito a monzonito (Suíte Básica a Intermediária) e granitóide aluminoso.

O Plúton Caxexa está lateralmente associado a Zona de Cisalhamento Remígio-

Pocinhos, alojado ao longo da interface milonítica entre o substrato gnáissico e os micaxistos.

Este plúton corresponde a uma intrusão sintectônica alongada na direção N-S, com cerca de

50 km2 de superfície aflorante. Ele é formado exclusivamente por álcali-feldspato granitos,

tendo como minerais acessórios clinopiroxênio (aegirina-augita e hedenbergita), granada

(andradita), titanita e magnetita. Quimicamente, classificam-se como rochas alcalinas de alta

sílica (>70% em peso), metaluminosas a fracamente peraluminosas (coríndon normativo 10%), Sr, razões de #Fe (90-98) e índice agpaítico (0,86-1,00),

e anomalia positiva de Eu.

O Plúton Cabeçudo compõe-se de rochas com textura porfirítica, comumente

contendo enclaves magmáticos de composição básica a intermediária, mostrando feições do

tipo mingling e mixing. Petrograficamente, é constituído por fenocristais de k-feldspato e

plagioclásio como minerais essenciais, além de anfibólio, biotita, titanita e magnetita como

acessórios. Quimicamente, mostra características metaluminosas e afinidade com rochas

transicionais cálcio-alcalina e alcalina (subalcalina monzonítica). Apresentam espectros de

terras raras com anomalia negativa de Eu e conteúdos de terras raras leves e pesadas mais

elevados do que as rochas do Plúton Caxexa e do microgranito.

Os microgranitos ocorrem predominantemente na porção centro-leste, sob a forma de

diques e soleiras, com espessura decimétrica, alojados principalmente nas ortoderivadas e

com menor freqüência nos micaxistos. Seu posicionamento tardio com relação às demais

plutônicas é evidenciado através de diques encaixados em rochas dos plútons Caxexa e

Cabeçudo. Petrograficamente, são biotita granitos, contendo também titanita, anfibólio,

allanita, opacos e zircão como minerais acessórios. Quimicamente, diferem das rochas

porfiríticas, por serem peraluminosas, mais evoluídas, e terem espectros de terras raras mais

fracionados.

As rochas básicas a intermediárias ocorrem como um grande corpo elíptico de direção

NE-SW, na parte SE da área, bem como soleiras em micaxistos. Modalmente, são gabronoritos a

monzonitos, contendo os dois piroxênios e biotita como minerais máficos mais freqüentes, além

de anfibólio, titanita, ilmenita e allanita. Essas rochas mostram um comportamento químico que

não se adequa nem às séries cálcio-alcalinas típicas, nem às alcalinas, podendo representar



ii

possivelmente uma série monzonítica (shoshonítica). Os espectros de terras raras possuem

anomalia negativa de Eu menos pronunciada e conteúdos de terras raras maiores do que nas

outras suítes. Os granitóides aluminosos são volumetricamente restritos, sendo identificados

através da forte migmatização em micaxistos que bordejam a suíte básica a intermediária,

destacando-se alguns corpos na porção sul da área. Mineralogicamente, são identificados

granada, andaluzita, biotita e muscovita, sendo a suíte de característica geoquímica

peraluminosa.

Dados isotópicos de Rb-Sr [rocha total (RT)] e Sm-Nd (RT + mineral) permitem estimar a

idade mínima de cristalização (578 14 Ma) e a idade de fechamento final do sistema Rb-Sr

(536 4 Ma) para o Plúton Caxexa. Os granitóides aluminosos possuem idade Sm-Nd (rocha total

+ mineral) semelhante a do Plúton Caxexa, com valor de 574 67 Ma. A forte interação de

bandas de cisalhamento e diques pegmatíticos, facilitou a abertura do sistema Rb-Sr,

impossibilitando a obtenção de idades geocronológicas para o Plúton Cabeçudo e o

microgranito.

Dados termobarométricos utilizando o geotermômetro anfibólio-plagioclásio e

geobarômetro do Al em anfibólio indicam condições mínimas de 560 C e 7 kbar para o Plúton

Cabeçudo, 730 C e 6 kbar para o microgranito e 743 C e 5 kbar para a suíte básica a

intermediária. O geotermômetro de Zr mostra temperaturas mais elevadas, de 855 C, 812 C e

957 C, respectivamente, para aquelas suítes, enquanto o Plúton Caxexa apresenta

temperaturas da ordem de 757 C. Os plútons Caxexa, Cabeçudo e microgranito cristalizaram-

se sob condições de alta fugacidade de oxigênio (presença de magnetita). Por outro lado, a

ocorrência de ilmenita na suíte básica a intermediária indica condições menos oxidantes para

a sua evolução.

Relações de campo demonstram o caráter intrusivo dos granitóides em uma crosta continental

já relativamente estabilizada. Isto é comprovado por dados petrográficos e geoquímicos, que

sugerem um contexto tectônico tardi- ou pós-colisional. Interpreta-se, daí, a geração e

posicionamento das suítes granitóides durante os eventos tardios da orogênese brasiliana.

Finalmente, o confronte de Nd (600 Ma), TDM e razões isotópicas iniciais de estrôncio (ISr) não

permitem definir a(s) fonte(s) adequada(s) dentre as unidades crustais do substrato gnáissico

atualmente aflorante no MSJC. Ensaios preliminares levando em conta a relação Rb/Sr vs. Sr

deixam em aberto a possibilidade do manto metassomatisado (enriquecido em TRL, Ba, Sr, Zr)

ter sido uma das fontes principais, contaminada em diferentes proporções (menor na básica a

intermediária) por material da crosta continental. Desta forma, um manto enriquecido não

seria uma particularidade da litosfera neoproterozóica, mas uma característica marcante da

porção nordeste da Província Borborema desde o Arqueano e o Paleoproterozóico.



iii

ABSTRACT

The area studied is located on the north-easternmost portion of the Borborema Province,

on the so-called São José de Campestre Massif, States of RN and PB, Northeast Brazil. Field

relations and petrographic, geochemical and isotope data permitted the separation of five

suites of plutonic rocks: alkali-feldspar granite (Caxexa Pluton), which constitutes the main

subject of this dissertation, amphibole-biotite granite (Cabeçudo Pluton), biotite microgranite,

gabbronorite to monzonite (Basic to Intermediate Suite) and aluminous granitoid.

The Caxexa Pluton is laterally associated to the Remígio – Pocinhos Shear Zone, with its

emplacement along the mylonitic contact between the gneissic basement and the micashists.

This pluton corresponds to a syntectonic intrusion elongated in the N-S direction, with about 50

km2 of outcropping surface. It is composed exclusively of alkali-feldspar granites, having

clinopyroxene (aegirine-augite and hedenbergite), andradite-rich garnet, sphene and

magnetite. It is classified geochemically as high silica rocks (>70 % wt), metaluminous to slightly

peraluminous (normative corindon < 1%), with high total alkalis (>10% wt), Sr, iron number

(#Fe=90-98) and agpaitic index (0.86-1.00), and positive europium anomaly.

The Cabeçudo Pluton is composed of porphyritic rocks, commonly containing basic to

intermediate magmatic enclaves often with mingling and mixing textures. Petrographically, it

presents k-feldspar and plagioclase phenocrysts as the essential minerals, besides the

accessories amphibole, biotite, sphene and magnetite. It is metaluminous and shows

characteristics transitional between the calc-alkaline and alkaline series (or monzonitic

subalkaline). Its REE content is greater than those ones of the Caxexa Pluton and biotite

microgranite, and all spectra have negative europium anomalies.

The biotite microgranites occur mainly on the central and eastern portion of the

mapped area, as dykes and sheets with decimetric thickness, hosted principally in orthogneisses

and micashists. Their field relationships as regards the Caxexa and Cabeçudo plutons suggested

that they are late-tectonic intrusions. They are typically biotite granites, having also sphene,

amphibole, allanite, opaques and zircon in the accessory assemblage. Geochemically they

can be distinguished from the porphyritic types because the biotite microgranites are more

evolved, peraluminous, and have more fractionated REE spectra.

The Basic to Intermediate rocks form a volumetrically expressive elliptical, kilometric scale

body on the Southeast, as well as sheets in micashists. They are classified as gabbronorites to

monzonites, with the two pyroxenes and biotite, besides subordinated amounts of amphibole,

sphene, ilmenite and allanite. These rocks do not show a well-defined geochemical trend,

however they may possibly represent a monzonitic (shoshonitic) series. Their REE spectra have

negative europium anomalies and REE contents greater than the other suites. The aluminous

granitoids are volumetrically restricted, and have been observed in close association with



iv

migmatised micashists bordering the gabbronorite pluton. They are composed of almandine-

rich garnet, andalusite, biotite and muscovite, and are akin to the peraluminous suites.

Rb-Sr (whole rock) and Sm-Nd (whole-rock and mineral) isotopes furnished a minimum

estimate of the crystallization (578±14 Ma) and the final resetting age of the Rb-Sr system (536±4

Ma) in the Caxexa Pluton. The aluminous granitoid has a Sm-Nd garnet age similar to that one of

the Caxexa Pluton, that is 574±67 Ma. The strong interaction of shear bands and pegmatite

dykes favoured the opening of the Rb-Sr system for the Caxexa Pluton and biotite microgranite.

The amphibole-plagioclase geothermometer and the Al-in amphibole geobarometer

indicate minimum conditions of 560°C and 7 kbar for the Cabeçudo Pluton, 730°C and 6 kbar

for the microgranite and 743°C and 5 kbar for the basic to intermediate suite. The Zr saturation

geothermometer reveals temperatures of respectively 855°C, 812°C and 957°C for those suites,

whereas the Caxexa Pluton shows temperatures of around 757°C. The Caxexa, Cabeçudo and

microgranites suites crystallized under high fO2 (presence of magnetite). On the other hand, the

occurrence of ilmenite suggests less oxidant conditions in the basic to intermediate suite.

Field relations demonstrate the intrusive character of the granitoids into a tectonically

relatively stable continental crust. This is corroborated by petrographic and geochemical data,

which suggest a late- or post-collisional tectonic context. It follows that the generation and

emplacement of those granitoid suites is related to the latest events of the Brasiliano orogeny.

Finally, the relationships between eNd (600 Ma), TDM (Nd) and initial Sr isotope ratio (ISr) do not

permit to define the precise sources of the granitoids. Nevertheless, trace element modelling

and isotopic comparisons suggest the participation of the metasomatised mantle in the

generation of these suites, probably modified by different degrees of crustal contamination. In

this way, a metasomatised mantle would not be a particular characteristic of the

Neoproterozoic lithosphere, but a remarkable feature of this portion of the Borborema Province

since Archaean and Paleoproterozoic times.


PPGG/CCET/UFRN Introdução

v

INTRODUÇÃO

A porção NE da Província Borborema tem apresentado uma expressiva evolução do

seu conhecimento geológico nos últimos 15 anos. Um grande avanço se verifica na

compreensão do magmatismo brasiliano e sua relação com as zonas de cisalhamento de

escala litosférica.

Dentre as várias unidades tectônicas desta província, aquela situada a norte do

Lineamento Patos tem sido objeto de pesquisas mais intensivas, particularmente na região de

ocorrência da clássica Faixa Seridó. Nessa área, os granitóides brasilianos são

volumetricamente muito abundantes. Eles truncam tramas plano-lineares prévias de litologias

do embasamento gnáissico-migmatítico e de metassedimentos do Grupo Seridó. Portanto, o

entendimento desse plutonismo é de fundamental importância para uma melhor definição de

um modelo tectônico para a Faixa Seridó, bem como o papel exercido pelos maciços Rio

Piranhas e São José de Campestre ao final da orogênese brasiliana.

Nos últimos anos, têm sido reportada a presença de granitóides alcalinos no Maciço

São José de Campestre (Araújo et al. 1993; Hollanda et al. 1995; Nascimento et al. 1997), sendo

reconhecidos os plútons Serra do Algodão, Serra do Boqueirão, Japi e Caxexa, o último

constituindo o alvo do presente trabalho. Desta forma, o estudo visa contribuir para o avanço

no conhecimento do plutonismo alcalino da porção oriental da Faixa Seridó, sendo

particularmente direcionado a granitóides com paragêneses exóticas do tipo albita +

clinopiroxênio + granada.

Na dissertação em lide, procedeu-se a uma subdivisão em três partes. Na primeira, faz-

se uma revisão do conhecimento geológico regional, enfatizando o plutonismo brasiliano. São

apontados alguns problemas pendentes e situado o Plúton Caxexa no contexto regional, além

de citações das metodologias aqui utilizadas. A segunda parte descreve o plúton alcalino

Caxexa e demais rochas plutônicas, além de suas encaixantes, com capítulos específicos

relativos a dados de campo, petrográficos, texturais, geocronológicos, geoquímicos e

geotermobarométricos. A última parte integra as informações precedentes e propõe um

modelo de evolução tectônica e petrológica do magmatismo alcalino.

Os resultados parciais dos dados aqui obtidos, na forma de artigos completos, foram

submetidos em outubro de 1999 ao periódico Geochimica Brasiliensis e em março de 2000 à

Revista Brasileira de Geociências. Uma cópia dos mesmos encontram-se no anexo 5, além de

uma versão sintética do primeiro, sendo referida a Nascimento et al. (1999b).

Parte 1

Revisão da Geologia e

Objetivos deste Trabalho

Capítulo 1Geologia Regional


PPGG/CCET/UFRN Capítulo 1 - Geologia Regional

1

CAPÍTULO 1

GEOLOGIA REGIONAL

1.1 - Introdução.

O nordeste do Brasil compõe a denominada Província Borborema, termo usado por

Almeida et al. (1977) para englobar o conjunto de unidades geológicas estabilizadas ao final

da orogênese brasiliana. Seus limites são marcados a norte e leste por bacias costeiras, a oeste

pela Bacia do Parnaíba e a sul pelo Cráton São Francisco (fig. 1.1). A luz dos conhecimentos

atuais (Jardim de Sá 1994), essa província compreende vastas áreas de rochas gnáissico-

migmatíticas de idades Arqueana e Paleoproterozóica, correspondendo ao substrato

geológico regional. Elas compõem blocos que separam extensas faixas de rochas supracrustais

(metassedimentos e metavulcânicas), cujas idades variam de Paleo a Mesoproterozóicas

(Zona Transversal, entre os lineamentos Pernambuco e Patos, Ceará Central e Faixa Seridó) a

Neoproterozóicas (NW do Ceará e faixas Sergipana e Riacho do Pontal, as duas últimas no

limite sul da província). Duas características marcantes da Província Borborema são o

expressivo magmatismo brasiliano e o notável sistema de zonas de cisalhamento, constituindo

o último episódio de deformação dúctil regional afetando a região (Jardim de Sá 1994).

A área de trabalho situa-se no extremo NE da Província Borborema, mais precisamente

na região denominada por Jardim de Sá (1994) de Faixa Seridó. Entretanto, aqui é aplicada a

denominação “Domínio Seridó” para a região compreendida entre o Lineamento Patos (a sul),

a Zona de Cisalhamento Portalegre (a oeste), e os sedimentos meso-cenozóicos das bacias

Potiguar e Pernambuco-Paraíba (a norte e leste, respectivamente), em virtude da definição de

o termo Faixa Seridó confundir com a nomenclatura oferecida ao conjunto de

metassedimentos do Grupo Seridó (a conhecida Faixa Seridó).

1.2 - O Maciço Rio Piranhas.

Este maciço foi inicialmente denominado por Brito Neves (1983) e Santos & Brito Neves

(1984) para representar um conjunto de rochas gnáissico-migmatíticas, correspondendo ao

embasamento da Faixa Seridó, cuja borda leste seria a Zona de Cisalhamento Picuí-João

Câmara (fig. 1.2). Os outros limites são a Zona de Cisalhamento Portalegre (a oeste), o

Lineamento Patos (a sul) e sedimentos mesozóicos da Bacia Potiguar (a norte).



2

Figura 1.1 - Arcabouço tectono-estratigráfico da Província Borborema e seus limites (Jardim de Sá 1994).



3

Seu embasamento corresponde a rochas de alto grau, representadas por duas

associações principais. A mais antiga compreende uma seqüência metavulcanossedimentar

formada por anfibolitos e paragnaisses diversos. A mais jovem, volumetricamente dominante, é

formada por suítes de rochas metaplutônicas de composição tonalítica a granítica de

afinidade cálcio-alcalina e subalcalina (Souza et al. 1993; Jardim de Sá 1994).

Tendo em vista essas variações litológicas, Hackspacher & Sá (1984), Hackspacher et al.

(1990) e Dantas et al. (1991) defendem a separação desse embasamento em dois

componentes distintos, um denominado de Grupo São Vicente, correspondendo às rochas

metavulcanossedimentares provavelmente mais antigas; e o outro, o Grupo Caicó, referido por

Legrand et al. (1991b) como Suíte Magmática de Caicó, possuindo composição mais ácida,

intrusivo no anterior. Outros autores (Jardim de Sá 1984; Macedo et al. 1991; Souza et al. 1993)

utilizam o termo Complexo Caicó para todo o conjunto de unidades que constituem o

embasamento gnáissico-migmatítico, em virtude de não haver diferenças de idades

significativas entre as unidades mencionadas. Os primeiros dados geocronológicos de

ortognaisses do Complexo Caicó referem-se a isócronas Rb-Sr obtidas por Brito Neves et al.

(1975) e Pessoa (1976), onde calculou-se uma idade de cerca de 2,7 Ga. Posteriormente,

análises de zircão pelos métodos U-Pb (Hackspacher et al. 1990; Dantas et al. 1991; Legrand et

al. 1991b), Pb-Pb por evaporação (Macedo et al. 1991; Souza et al. 1993) e Rb-Sr em rocha

total de amostras cogenéticas (Souza et al. 1993) apontaram para idades entre 2,23 e 2,15 Ga.

Granitóides intrusivos designados G2 e G3 por Jardim de Sá et al. (1981), com respectivas

idades Paleoproterozóica e Neoproterozóica, ocorrem distribuídos em todo o maciço. Os tipos

G2 correspondem a rochas metaplutônicas de composição granítica, subordinadamente

tonalítica a granodiorítica, derivadas de protólitos ígneos com textura porfirítica (atualmente

augen gnaisses) ou fanerítica grossa a média. Subordinadamente, ocorrem soleiras de granitos

e leucogranitos contendo biotita, granada e muscovita, além de metapegmatitos intrusivos

nos gnaisses do embasamento e na Formação Jucurutu (Jardim de Sá 1994). Dados

geoquímicos fornecidos por Martin et al. (1990), Medeiros et al. (1991) e Jardim de Sá (1994)

identificam suítes cálcio-alcalinas potássicas, subalcalinas e em menor quantidade cálcio-

alcalina com fontes mantélicas que sofreram diferentes graus de contaminação crustal. Dados

isotópicos através do método Rb-Sr (Macedo et al. 1984; Jardim de Sá et al. 1987) sugerem

idade de 1,95 0,05 Ga para essas rochas. Legrand et al. (1991b) mostram valores semelhantes,

da ordem de 1,94 0,12 Ga, utilizando U-Pb em zircões. Jardim de Sá (1994), argumenta que em

virtude dessas rochas possuírem um comportamento sintectônico ao evento tangencial D2, o

intervalo entre 2,0 a 1,9 Ga estaria relacionado a esse evento, o qual afetou o substrato

gnáissico e o Grupo Seridó. Legrand et al. (1991b) consideram a idade de 1,94 Ga como uma

estimativa mínima e relacionada à perda de Pb durante o ciclo Brasiliano. Desta forma, haveria

uma aproximação nas idades entre os augen gnaisses (G2) e os ortognaisses Caicó (G1), fato

esse que tornaria pouco provável a ocorrência de um ciclo de sedimentação (o Grupo Seridó)



4

entre as épocas de geração dois tipos de ortognaisses (Legrand et al. 1991b). Em relação aos

granitóides G3, os mesmos serão descritos com maiores detalhes no capítulo 2.

1.3 - A Faixa Seridó.

Os limites da Faixa Seridó (referida como FSe) são representados a norte pela Bacia

Potiguar, a leste pela Zona de Cisalhamento Picuí-João Câmara, a sul pelo Lineamento Patos e

a oeste pelo Maciço Rio Piranhas (fig. 1.2). Essa faixa compreende uma seqüência supracrustal

dominada por rochas metassedimentares, repousando discordantemente sobre um

embasamento gnáissico-migmatítico (Complexo Caicó), sendo ambas as unidades afetadas

por grandes estruturas e intenso magmatismo neoproterozóico.

A FSe corresponde a uma mega-seqüência deposicional. Seu posicionamento

cronoestratigráfico ainda representa motivo de controvérsias. Segundo Jardim de Sá & Salim

(1980), o grupo apresenta-se subdividido em paragnaisses basais, com intercalações de

mármores, calciossilicáticas, micaxistos, metavulcânicas e formações ferríferas (Formação

Jucurutu), metaconglomerados e quartzitos (Formação Equador) em posição intermediária e

no topo micaxistos feldspáticos e aluminosos, apresentando feições sedimentares com

características turbidíticas, possuindo subordinadamente intercalações de metavulcânicas,

mármores e calciossilicáticas (Formação Seridó). Jardim de Sá (1994) defende um modelo de

evolução no qual as três formações fariam parte de um único ciclo de sedimentação de idade

Paleoproterozóica. Todavia, Archanjo & Salim (1986) e Caby et al. (1991) propõem a presença

de uma discordância entre o Grupo Jucurutu (formações Jucurutu na base e Equador no topo)

e o Grupo Seridó, este último com uma fácies conglomerática basal denominada Formação

Parelhas. Esse modelo advoga uma idade mais jovem (Neoproterozóica) para a Formação

Seridó, permanecendo as formações Equador e Jucurutu com idade Paleoproterozóica.

A obtenção de idades absolutas para o Grupo Seridó tem sido feita indiretamente a

partir dos corpos granitóides pré-brasilianos (tipo G2), datados em um intervalo de 2,0 a 1,9 Ga

pelos métodos Rb-Sr (rocha total), U-Pb e Pb-Pb em zircões (Macedo et al. 1984; Jardim de Sá

et al. 1987; Legrand et al. 1991b), que são intrusivos no embasamento gnáissico-migmatítico, na

Formação Jucurutu e, de modo restrito, na Formação Seridó. Entretanto, discussões sobre as

idades desse grupo vêm sendo ampliadas em virtude de novas datações. Van Schmus et al.

(1995), analisando uma amostra da Formação Jucurutu pelo método U-Pb em zircões, obteve

valores de 1,75 Ga, por eles interpretada como a idade máxima da sedimentação e possível

estimativa do vulcanismo associado. Van Schmus et al. (1996) reportam idades Sm-Nd de 1,2

Ga (idade máxima ?) para xistos da Formação Seridó e 1,6 Ga para gnaisses Jucurutu.



5

Figura 1.2 - Mapa geológico simplificado da Faixa Seridó com os Maciços Rio Piranhas e São José de

Campestre (modificado de Jardim de Sá et al. 1995 e Dantas 1997). O retângulo a sul do MSJC delimita a

área desta dissertação.

1.4 - O Maciço São José de Campestre.

São creditados a Barbosa & Braga (1974) os primeiros trabalhos neste maciço, ao

divulgarem um mapa geológico na escala 1:250.000 com a caracterização geológica e

petrográfica de migmatitos e gnaisses indiferenciados. Brito Neves (1983) e Santos & Brito Neves

(1984) denominaram o conjunto de rochas que ocorrem a leste do “sistema de dobramento

Seridó” de Maciço Caldas Brandão/São José de Campestre, sendo adotada aqui a segunda

denominação, referida por MSJC. O MSJC limita-se a sul e oeste pelas zonas de cisalhamento

Remígio-Pocinhos (ZCRP) e Picuí-João Câmara (ZCPJ), respectivamente, e a norte e leste por



6

sedimentos meso-cenozóicos das bacias Potiguar e costeira (fig. 1.2). De acordo com relações

de campo (Jardim de Sá et al. 1993) e tratamento digital de imagens de satélite (Amaro 1998)

têm-se verificado que as zonas de cisalhamento no MSJC se comportam distintamente

daquelas observadas na porção central da FSe. Neste maciço, observa-se uma tectônica

transtrativa/transcorrente, onde as estruturas de baixo ângulo são progressivamente

verticalizadas aproximando-se de zonas de cisalhamento, diferentemente do que ocorre no

Maciço Rio Piranhas. Entre duas zonas de cisalhamento de direção NE e cinemática dextrógira,

encontra-se um conjunto de zonas com direção NW originando um mosaico de pequenos

blocos retangulares. Essas zonas NW apresentando cinemática sinistrógira podem representar

falhas antitéticas em um sistema conjugado com aquelas transcorrências E-W e NE, que

ocorrem na Província Borborema (Dantas 1997).

Recentemente, Dantas (1997) e Dantas et al. (1997, 1998), através de mapeamento

geológico e estudo isotópicos de Nd apresentaram um contexto mais complexo. Inicialmente,

foi reconhecido um núcleo arqueano na porção central do MSJC, formado por ortognaisses,

diversos tipos de migmatitos, granulitos e uma seqüência de rochas básicas. Dados U-Pb (em

zircão) forneceram idade de 3,4 Ga nos ortognaisses, 3,2 Ga nos migmatitos e em granulitos, e

2,7 Ga em sienitos, sendo que as idades modelo TDM variam de 3,77 a 3,2 Ga. Circundando esse

núcleo, encontram-se rochas metaplutônicas paleoproterozóicas, variavelmente

migmatizadas, com composição oscilando de dioritos a granodioritos, além de augen gnaisses

e leucogranitos. Dados geocronológicos U-Pb em zircão de granodioritos indicaram idades de

cristalização no intervalo de 2,2 a 2,15 Ga. As idades TDM variam de 2,4 a 2,3 Ga para os

terrenos a sul do bloco arqueano e 2,6 a 2,5 Ga para aqueles a oeste. Estas rochas são

correlacionadas aos componentes metaplutônicos do Complexo Caicó, discutidos

anteriormente (vide Maciço Rio Piranhas).

Por fim, as unidades mais jovens estão representadas basicamente por micaxistos

correlacionados à Formação Seridó (Trindade et al. 1993; Jardim de Sá 1994), que afloram

como fatias isoladas no extremo nordeste (Ielmo Marinho) e a sul do MSJC (NW de Remígio). A

leste de Pedra Preta (RN) e sudeste de Barra de Santa Rosa (PB), análises U-Pb em zircões nas

rochas identificadas como metatufos intercalados nos xistos Seridó forneceram idades de

741 15 Ma, sendo esses zircões interpretados como de origem ígnea (Van Schmus et al. 1995).

Assim sendo, a Formação Seridó possuiria uma idade Neoproterozóica. Jardim de Sá (1996)

discorda da interpretação deste valor de 741 15 Ma, e sugere que os metatufos seriam, na

realidade, soleiras de granitóides brasilianos e pelo menos parte dos zircões analisados nos

micaxistos (aqueles com formas euedrais, claros e límpidos) poderiam representar cristais

metamórficos. Todavia, considerada válida tal hipótese, o magmatismo brasiliano (650-550 Ma)

seria bem mais jovem do que o metamorfismo de alta temperatura, contrariando as idéias

vigentes. Os granitóides brasilianos também fazem parte dessa unidade mais jovem e ocorrem

como diversos plútons de diferentes afinidades magmáticas. Em geral, eles possuem idades



7

modelo em torno de 2,2 Ga, indicando a participação de uma fonte paleoproterozóica na sua

gênese. Dentre os granitóides que ocorrem no MSJC, tem-se verificado a identificação de

vários plútons com afinidade alcalina (Araújo et al. 1995; Hollanda et al. 1995; Galindo et al.

1997b; Nascimento et al. 1997), representando o “cortejo alcalino” do MSJC. Representam

corpos sintectônicos descritos como álcali-feldspato granitos, além de sienogranitos, quartzo

sienitos e quartzo álcali-feldspato sienitos. Possuem a associação clinopiroxênio ± andradita ±

titanita e correspondem aos granitóides Serra do Algodão e Serra do Boqueirão (Araújo 1995;

R.S.C. Nascimento 1998), Caxexa (M.A.L. Nascimento 1998) e Japi (Hollanda et al. 1995;

Hollanda 1998).

Capítulo 2Magmatismo Brasiliano no Domínio Seridó


PPGG/CCET/UFRN Capítulo 2 - Magmatismo Brasiliano no Domínio Seridó

9

CAPÍTULO 2

MAGMATISMO BRASILIANO NO DOMÍNIO SERIDÓ

2.1 - Introdução.

A atividade plutônica brasiliana constitui uma das mais importantes feições do Domínio

Seridó, sendo representada em toda sua extensão por diversos batólitos, stocks e diques (fig.

2.1). O grande volume e a diversidade deste plutonismo, associado a relativa carência de

dados de campo, petrográficos, geoquímicos e geocronológicos, têm dificultado a

elaboração de uma classificação mais precisa para as várias suítes brasilianas nesta região.

Uma das primeiras tentativas de classificação foi proposta por Almeida et al. (1967) ao

posicionarem as rochas plutônicas da Província Borborema com respeito ao Ciclo Brasiliano: i)

granitóides sin-tectônicos, subdivididos nos tipos Itaporanga (porfiríticos) e Conceição

(equigranulares); e ii) granitóides tardi-tectônicos, compreendendo os tipos Catingueira e

Itapetim. Posteriormente, Brito Neves & Pessoa (1974) e Santos & Melo (1978), também

trabalhando na Província Borborema, mais precisamente no Domínio da Zona Transversal,

acrescentaram uma gama de dados petrográficos ao estudo de Almeida et al. (1967), todavia

mantendo a mesma interpretação em relação ao posicionamento tectônico. Jardim de Sá et

al. (1981), agora restringindo-se ao Domínio Seridó, sugeriram uma classificação baseada em

parâmetros estruturais, ocasião em que os granitóides relacionados ao evento Brasiliano foram

reagrupados nos subtipos Gx (rochas básicas a intermediárias), G3 (granitos e granodioritos

porfiríticos ou equigranulares) e G4 (leucogranitos tardios). Sial (1987) individualizou quatro

grande grupos de granitóides para a Província Borborema, através de dados geoquímicos,

classificando-os nos Grupos Cálcio-alcalino Potássico, Cálcio-alcalino, Trondhjemítico e

Peralcalino. Jardim de Sá (1994) distinguiu as suítes básica a intermediária, porfirítica e

leucogranítica, às quais foram adicionadas rochas com afinidades shoshonítica (Galindo et al.

1997a) e alcalina (Galindo 1993; Araújo et al. 1993; Hollanda et al. 1995; M.A.L. Nascimento et

al. 1997). Recentemente, Ferreira et al. (1998) reconheceram nove grupos de granitóides e

sienitóides na Província Borborema, de acordo com critérios petrográficos e geoquímicos,

sendo constatado no Domínio Seridó cinco tipos distintos, denominados de cálcio-alcalino alto-

K com e sem epídoto magmático, peralcalino, shoshonítico e cálcio alcalino peraluminoso.

Do exposto, percebe-se, que há invariavelmente a aplicação de terminologias

petrográficas e texturais, juntamente à nomenclaturas geoquímicas (tabela 2.1), o que

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Petrologia do magmatismo no MSJC (RN-PB), com ênfase no plúton alcalino Caxexa Nascimento, M.A.L. (2000) 10




12

dificulta a distinção clara entre as várias suítes. A proposta deste capítulo é sintetizar os dados

disponíveis (tabelas 2.2 e 2.3), visando demonstrar as características petrográficas, geoquímicas

e geocronológicas de cada suíte. Optou-se por seguir as denominações mais comuns da

literatura (Jardim de Sá 1994, Galindo et al. 1997a e b, entre outros), onde termos de

conotação petrográfica e geoquímica são utilizados.

Tabela 2.2 - Fontes bibliográficas utilizadas na individualização das diferentes suítes brasilianas, totalizando 217 análises químicas (quantidades entre parênteses).

Suítes Corposestudados

Fontes

Básica a intermediária (47) Totoró, Acari, Poço Verde, São João do Sabugi.

Jardim de Sá (1994); Z.S.Souza (dados não publicados).

Porfirítica (87) Acari, Monte das Gameleiras, Patu-Caraúbas.

Jardim de Sá et al. (1986); Galindo (1982, 1993); Jardim de Sá (1994).

Leucogranítica (17) Dona Inês, Picuí, Acari e Monte das Gameleiras.

McMurry et al. (1987a, b); Silva (1993); Galindo (1982); Jardim de Sá (1994).

Alcalina (MSJC - 45) (Umarizal - 11)

Serra do Algodão, Serra do Boqueirão, Japi, Caxexa, Umarizal.

R.S.C. Nascimento (1998); Hollanda (1998); M.A.L. Nascimento et al. (1997); Galindo (1993).

Shoshonítica (10) Quixaba. Galindo (1993); Galindo et al.(1997a)

Nos ítens seguintes procede-se a descrição petrográfica e geoquímica das diferentes

suítes de rochas plutônicas brasilianas. Para evitar repetições, os elementos terras raras são

simbolizados por ETR, sendo os leves ETRL, e os pesados ETRP. O número de magnésio,

correspondendo a proporção em mol de MgO/FeO, é referido como #Mg.

2.2 - A Suíte Básica a Intermediária.

Ocorre como pequenos plútons isolados ou associados a corpos de granitos porfiríticos.

Compreende rochas de composição variando, desde termos gabro/dioríticos até quartzo

monzoníticos, de acordo com o diagrama Q-A-P normativo (fig. 2.2). Possuem textura fina a

média (ou grossa nos tipos gabróides), equigranular ou inequigranular, estes com fenocristais

de plagioclásio. Diferentes fácies (gabros e anfibólio dioritos) eventualmente ocorrem juntos em

um mesmo afloramento, podendo tratar-se de diferentes graus de fracionamento de um único

magma, ou de líquidos imiscíveis oriundos de um mesmo magma progenitor (Jardim de Sá

1994).

Os corpos de Totoró, Poço Verde e São João do Sabugi apresentam como minerais

máficos augita ou diopsídio e hiperstênio, mostrando algumas vezes transformações para



14

anfibólio. Os termos quartzo dioríticos possuem hornblenda como máfico dominante, cuja

composição varia de Fe-edenita a hastingsita (A.C. Galindo, comunicação verbal), além de

biotita. Subordinadamente, ocorrem microclina e quartzo formando a matriz destas rochas.

Outros acessórios comuns são titanita, opacos, zircão e apatita.

Figura 2.2 - Diagrama Q-A-P normativo (Le Maitre 1976) e campos de séries magmáticas (Lameyre &

Bowden 1982) para o magmatismo brasiliano no Domínio Seridó.

Legenda: 2. álcali-feldspato granito; 3a. sienogranito; 3b. monzogranito; 4. granodiorito; 6*. quartzo álcali-

feldspato sienito; 7*. quartzo sienito; 8*. quartzo monzonito; 9*. quartzo monzodiorito/quartzo monzogabro;

10*. quartzo diorito/quartzo gabro; 8. monzonito; 9. monzodiorito/monzogabro; 10. diorito/gabro. tr.

trondhjemítico; th. tholeítico; calc. cálcio-alcalino; mz. monzonítico; al. granitóides aluminosos em

províncias alcalinas; alc. alcalino; mob. granitos crustais.

São rochas com certa variação de SiO2 (48-60%), Mg# entre 64 e 11, e razão K2O/Na2O

de 0,3 a 1,5 (tabela 2.3). Diagramas de Harker (fig. 2.3) mostram correlação negativa de TiO2,

Fe2O3t, MgO e CaO, enquanto K2O correlaciona-se positivamente com SiO2. Por seu turno,

Al2O3 possue trajetória particular, inicialmente aumentando até cerca de 55% SiO2, passando a

decrescer a partir deste valor. Os elementos traços Ba, Zr e Rb são claramente incompatíveis,

enquanto que os demais estão dispersos nos diagramas. Comparada às outras suítes, a básica

a intermediária é mais rica em Fe2O3t, MgO, CaO, TiO2 e P2O5 (fig. 2.3). Os ETR são fraco a

moderadamente fracionados (LaN/YbN=11-70), com anomalia de Eu ligeiramente positiva ou

negativa (Eu/Eu*=0,6-1,2) (tabela 2.3). Apresentam afinidade geoquímica com séries

shoshonítica (Leterrier et al. 1990; Jardim de Sá 1994), e de acordo com diagramas

discriminantes geoquímicos representam rochas transicionais cálcio-alcalinas a alcalinas



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19

subalcalinas?) (fig. 2.4a, b). No diagrama K-Na-Ca (fig. 2.5) essas rochas plotam paralelamente

ao trend cálcio-alcalino, sendo as mais pobres em K e mais ricas em Ca dentre todas as suítes

estudadas. Tratam-se de rochas essencialmente metaluminosas, com razões A/CNK



20

cálcio-alcalina como demonstrado no diagrama K-Na-Ca (fig. 2.5), sendo mais enriquecida em

K que a suíte anterior. Representam rochas meta a peraluminosas, com razões A/CNK entre

0,83-1,10.

Figura 2.4 - Diagramas discriminantes geoquímicos para as suítes magmáticas brasilianas. (a)

Log10(K2O/MgO) vs. SiO2 (Rogers & Greenberg 1981); (b) índice de alcalinidade (Wright 1969); (c) R1-R2

(De La Roche et al. 1980); e (d) álcalis total vs. sílica - TAS (Lameyre 1987), com os trends monzonítico (mz),

alcalino (alc), granodiorítico (gd) e trondhjemítico (tr). Em traçejado a divisória dos campos subalcalino e

alcalino (Miyashiro 1978). Segue a legenda da figura 2.3.

A maior quantidade de dados geocronológicos do magmatismo brasiliano refere-se a

suíte em lide. Sete amostras da fácies porfirítica grossa do Maciço de Acari definem uma

isócrona Rb-Sr (rocha total) com 547 21 Ma (1 ), ISr=0,7076 0,0004 e MSWD=0,8 (Jardim de Sá

1994). Esse valor corrobora o obtido por Legrand et al. (1991a), que dataram o maciço através

do método U-Pb em zircão, obtendo uma idade de 555 5 Ma (1 ). Galindo (1993) e Galindo et

al. (1993) reportam um grande volume de dados isotópicos Rb-Sr para rochas porfiríticas do

extremo NW do Maciço Rio Piranhas, concluindo que a atuação do evento Brasiliano naquela

região deu-se no intervalo entre 630 Ma e 570 Ma. No plúton Monte das Gameleiras, uma



21

isócrona Rb-Sr (rocha total) com 5 amostras (Galindo 1982), forneceu a idade de 547 6 Ma (1 )

e ISr=0,7094 0,0001 (2 ).

Figura 2.5 - Classificação das suítes

magmáticas brasilianas de acordo com o

diagrama catiônico K-Na-Ca (Barker & Arth

1976). Segue a mesma legenda da fig. 2.3.

2.4 - A Suíte Leucogranítica.

As rochas que compõem esta suíte são encontradas em diversos locais na forma de

enxames de diques, soleiras e corpos isolados, exemplificados em Serra Pelada (NW de Ielmo

Marinho), Dona Inês e Picuí, ou no contexto dos maciços polidiapíricos Acari, São José de

Espinharas e Brejo do Cruz (Jardim de Sá 1994).

Composicionalmente são essencialmente monzogranitos (fig. 2.2), equigranulares ou

microporfiríticos, de textura média a fina, com determinadas fácies portando granada (plútons

de Picuí, Silva 1993; e Dona Inês, Borges 1996). Plagioclásio (oligoclásio), microclina e quartzo

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