Repeated partial melting events in polymetamorphic Carlos Chagas Batholith : implications for tectono-metamorphic evolution of the Araçuaí orogen, southeastern Brazil.

Abstract

O orógeno Araçuaí (OA) localizado no sudeste do Brasil e sua contraparte africana (cinturão Congo Ocidental) constituem o sistema orogênico Brasiliano Pan Africano desenvolvido entre as paleocontinentes Congo e São Francisco. O orógeno Araçuaí registra uma sucessão notável de eventos de produção de granitos no espaço e no tempo, que engloba desde os primeiros plútons pré-colisionais (~ 630 Ma) até as mais recentes intrusões pós-colisionais (~ 480 Ma). Este estudo investiga a petrogênese do batólito Carlos Chagas (BCC), um enorme corpo (~ 14.000 km2) composto por granitos do tipo S atribuídos ao plutonismo colisional (supersuíte G2) na região de retro arco do OA, a leste do arco magmático Rio Doce. BBC estende-se em uma direção N-S entre as latitudes 17 ° S e 19°30'S, nos estados de Espírito Santo, Minas Gerais e Bahia. BBC inclui predominantemente granitos ricos em granada que em biotita, em que três assembleias minerais podem ser identificadas: 1) Qz + Pl + KFS + Bt + Grt + Ilm ± Rt; 2) Qz + Pl + KFS + Bt + Grt + Ilm + Sil; e 3) Qz + Pl + KFS + Bt + Grt + Ilm + Sil + Spl. As rochas que contêm as assembleias 2 e 3 contêm duas gerações de granadas. Evidências microestruturais para a presença de melt são identificadas em todas as amostras estudadas, tais como: inclusões de melt silicático em granadas poiquiloblásticas, finos filmes de melt pseudomorfizados ao redor de ambas gerações de granada, “piscinas” de melt adjacentes a granada e biotita, além de plagioclásio e quartzo com formas cuspade a lobulados que ocorrem entre os grãos da matriz. Ambas gerações de granada (Grt1 e Grt2) não apresentam zoneamento em termos de elementos maiores e contêm pequenas inclusões arredondadas de biotita rica em Ti. Além disso, os cristais Grt2 também contêm inclusões de remanescentes agulhas de sillimanita. Evidências microestruturais, em combinação com a química mineral, indicam que os cristais de granada cresceram durante dois eventos metamórficos/anatéticos distintos, como produtos peritéticos de reações de fusão parcial em regime de fluido ausente que consumiram biotita, quartzo e plagioclásio, no caso de Grt1, e que consumiram biotita, quartzo, plagioclásio e silimanita, no caso de Grt2. Pseudoseções calculadas via Theriak-Domino forneceram novas condições metamórficas para a região do retro arco do OA. Dados da assembleia mineral 1 sugerem que o primeiro evento metamórfico de fácies granulito (M1) ocorreu a temperaturas de 790-820 ºC e pressões de 9.5-10.5 kbar, enquanto a assembleia mineral 2 registra condições PT para um segundo metamorfismo de fácies granulito (M2) a aproximadamente 770 ºC e 6.6 kbar. Dados do termômetro Ti em zircão são consistentes com modelamento metamórfico, indicando que os dois eventos metamórficos no batólito atingiram condições de fácies granulito. Variadas idades foram encontradas em grãos de monazita e zircão (> 825 Ma a 490 Ma) das rochas do BCC, registrando uma complexa história de reciclagem crustal e herança, cristalização magmática e anatexia durante a evolução do OA. Os zircões magmáticos (~ 582 Ma) mostram composição isotópica de Hf e padrões de ETR similar aos dos núcleos herdados (825-600 Ma), indicando que a assinatura química destes cristais provavelmente foi herdada da fonte. Idades U-Pb e razões iniciais 176Hf/177Hf dos domínios de zircões anatéticos e/ou metamórficos são consistentes com dois estágios metamórficos caracterizados por processos de crescimento/sobrecrescimento e recristalização de grãos de zircão durante a orogenia. O episódio metamórfico mais antigo (570-550 Ma) é caracterizado pelo sobrecrescimento anatético em núcleos mais velhos e pelo crescimento de novos cristais de zircão anatético. Ambos os domínios têm elevados valores iniciais de 176Hf/177Hf em comparação com núcleos mais antigos e exibem padrões de ETR típicos de zircão que cresceu simultaneamente com granada peritética (Grt1) através de reações de fusão parcial em regime de fluido ausente. Idades U-Pb obtidas em grãos de monazita e zircão (569-552 Ma) inclusos na Grt1, corroboram a interpretação de que os cristais Grt1 cresceram durante o primeiro episódio anatético. Composição isotópica de Hf e evidências químicas indicam que um segundo episódio anatético (535-500 Ma) é registrado em parte das rochas do batólito (assembleias 2 e 3). Nestas rochas, o crescimento e/ou sobrecrescimento de novos zircões anatéticos é marcado por elevada razão inicial de 176Hf/177Hf e também pela geração da Grt2, como indicado pelas observações petrográficas e padrões de ETR. Por outro lado, algumas rochas têm grãos de zircão formados por processos de recristalização no estado sólido de zircão préexistente, que exibem composição isotópica de Hf similar àqueles domínios magmáticos/herdados. O evento M1 é associado ao espessamento crustal e anatexia no batólito. O evento M2 pode ser associado a ascensão da astenosfera durante o colapso gravitacional do orógeno. Isto produziu anatexia em partes do BCC que tinham sido refertilizado ao longo de zonas de cisalhamento após o primeiro evento de fácies granulito.