Nappe Socorro-Guaxupé, localizada na porção mais ao sul do Orógeno Brasília, expõe uma grande fatia da crosta continental inferior neoproterozóica, em que granulitos, migmatitos e granitóides, incluindo charnockitos, fornecem oportunidade ímpar para investigar processos geológicos responsáveis pela sua geração. Nesse trabalho, a investigação desse segmento permitiu reconstruir as condições petrológicas e cronológicas às quais a crosta foi submetida, utilizando geoquímica elemental e isotópica, modelagem termodinâmica, petrocronologia e geologia estrutural. A base do pacote é dominantemente granulítica e atingiu o pico metamórfico em condições de temperatura ultra-alta (UHT), ~ 1.000 °C e 11 kbar, seguido por descompressão isotérmica até ~ 9,5 kbar. Recristalização de núcleos antigos de zircão em c. 625 Ma marcam a trajetória progressiva em condições UHT e, em c. 615 Ma, neocristais de zircão com alto teor de U registram o início da cristalização do material fundido, o que limita a idade de pico metamórfico entre as duas datas. A trajetória segue caminho de resfriamento isobárico até ~ 870 °C e 9 kbar, em que fases hidratadas cristalizaram em c. 595 Ma, marcado por neocristais de zircão com baixo conteúdo de U e empobrecidos em ERTP. Assim, a história metamórfica dos granulitos mostra que a crosta inferior se manteve aquecida em fácies granulito por pelo menos 30 Myr. Essas idades coincidem com a geração de charnockitos da Suíte Paraguaçu, em c. 620 Ma. Os charnockitos são empobrecidos em Th, U, Sr e Ti, enriquecidos em Ba, K, ETRL, P, Zr e Hf, padrão inverso ao observado nos granulitos félsicos, além de possuírem altas razões K/Rb e #Mg. A modelagem termodinâmica mostra que, durante o pico metamórfico nos granulitos félsicos, feldspato potássio, granada, zircão e apatita foram parcialmente consumidos nas reações de anatexia, ao passo que plagioclásio permaneceu no resíduo. Desse modo, o resultado da fusão parcial dos granulitos félsicos teve papel fundamental para a geração da Suíte Paraguaçu. Esses charnockitos estão encaixados em diatexitos que se sobrepõe aos granulitos através de zona de cisalhamento horizontal. Dados estruturais mostram que as geometrias dessas unidades apesar de similares não são coincidentes. Ambas unidades atingiram o pico metamórfico em condições de UHT, contudo as temperaturas de deformação mostram uma diferença de 200 °C em relação ao pico metamórfico nos granulitos e de 350 °C nos diatexitos. Portanto, enquanto os granulitos estavam consolidados, os diatexitos não estavam, assim posteriormente registraram alterações nos regimes de tensões no orógeno. Os dados mostram que o aquecimento a temperaturas extremas como as registradas foi possível pela combinação de dois fatores: a geração de grandes volumes de líquido silicático, com grande concentração de elementos radioativos, principalmente K e a contribuição de fonte externa, provavelmente mantélica, marcado pelo enriquecimento em 176Hf radiogênico na Suíte Paraguaçu e por diques de rocha máfica. / The Socorro-Guaxupé Nappe, in the southernmost portion of the Brasília Orogen, exhibits a large slice of a Neoproterozoic lower continental crust, in which granulites, migmatites and granitoids, including charnockites, provide unique opportunity to investigate geological process that was responsible to its generation. In this study, the investigation of this segment allowed to reconstruct petrological and chronological conditions that the crust underwent, using elemental and isotopic geochemistry, thermodynamic modelling, petrochronology and structural geology. The basis of the stack is dominantly granulitic and reached the metamorphic peak at ultra-high temperature (UHT) conditions, ~ 1,000 °C and 11 kbar, followed by near-isothermal decompression until ~ 9.5 kbar. Recrystallization of older zircon cores at c. 625 Ma records the prograde path at UHT conditions and, at c. 615 Ma, high-U zircon neocrystals records the onset of melt crystallization, therefore these dates bracket the age of metamorphic peak. After that, the metamorphic path experienced a near-isobaric cooling until ~ 870 °C and 9 kbar, in which hydrated phases crystallized at c. 595 Ma, registered by low-U zircon neocrystals depleted in HREE. Thus, the granulite metamorphic history indicates that the lower continental crust was heated at granulite facies for at least 30 Myr. These ages are coeval to the emplacement of charnockites of the Paraguaçu Suite, at c. 620 Ma. The charnockites are depleted in Th, U, Sr and Ti and enriched in Ba, K, LREE, P, Zr and Hf, the opposite pattern observed in the felsic granulites, moreover, they have high K/Rb ratios and #Mg. The thermodynamic modelling shows that, during the felsic granulite metamorphic peak, K-feldspar, garnet, zircon and apatite were partially consumed in the melt-reactions, whereas plagioclase remained in the residuum. Thus, it is likely that the partial melting of the felsic granulite played a major role in the Suite Paraguaçu genesis. These charnockites are emplaced into the diatexites that overlays the granulites by a horizontal shear zone. Structural data show that the geometries of these units, although similar, are not coincident. Both diatexites and granulites achieved the metamorphic peak at UHT conditions, however, the deformation temperature are 200 °C colder than the metamorphic peak in the granulites and 350 °C in the diatexites. Thereby, while the granulites were totally crystallized, the diatexite were not, thus the diatexites were able to record changes in the field stress of the orogen. The data indicate that the heating to elevate to such extreme temperatures, as recorded, was possible by the combination of two features: the generation of large volumes of melt, with high concentration of radioactive elements, mainly K; and a contribution of an external source, probably from the mantle, registered by enrichment radiogenic 176Hf in Paraguaçu Suite and dikes of mafic rocks.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-06122018-153140 |
| Date | 26 October 2018 |
| Creators | Rafael Gonçalves da Motta |
| Contributors | Renato de Moraes, Valdecir de Assis Janasi, Luiz Sergio Amarante Simoes, Mahyra Ferreira Tedeschi |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Mineralogia e Petrologia, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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