Geoquímica e geologia isotópica (U-Pb, Lu-Hf) do Complexo Belo Horizonte : implicações para evolução crustal arqueana no Cráton São Francisco.

Abstract

O Complexo Belo Horizonte (CBH), exposto na porção norte do distrito mineral do Quadrilátero Ferrífero, no setor meridional do Cráton São Francisco, é composto por um ortognaisse bandado, migmatizado, exibindo estrutura estromática e ou schlieren, nos quais enclaves máficos e intrusões de granitoides são comuns. Apesar das intensas investigações na década passada, as informações detalhadas sobre a geoquímica e a evolução isotópica do respectivo complexo está limitada a um pequeno número de amostras, dificultando o entendimento a respeito de sua conexão com outros complexos que compõem o embasamento do Cráton São Francisco. Na presente tese, foram realizados estudos no CBH, a partir de observações de campo, geoquímica de rocha total e investigações de isótopos (U-Pb, Lu-Hf). Neste trabalho, apresentou-se pela primeira vez os processos de tratamento térmico e abrasão química implementados na Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) que foram realizados com o intuito de limpar as áreas danificadas e fraturadas e homogeneizar as porções dos fragmentos, por meio de uma lavagem ácida nos cristais de zircão promovendo a remoção

destes domínios e resultando em um grão menos alterado. A partir da técnica de CA-LA-ICP- MS investigou-se em detalhe as características texturais em aproximadamente 300 zircões,

além da obtenção de idades U-Pb e dados isotópicos de Hf de 15 amostras coletadas ao longo do complexo, com o objetivo de revelar detalhes sobre os eventos de fusão parcial que precederam a estabilização do cráton. A integração das observações de campo, idades U-Pb obtidas de zircões através de CA-LA-ICP-MS e composições isotópicas de Hf obtidas de ortognaisses migmatíticos e de granitoides do CBH, indicam um período intenso de fusão parcial e produção de rochas félsicas durante o Neoarqueano. Nossas observações mostram que o complexo é um local importante para o estudo de processos de fusão parcial do embasamento cristalino da crosta Arqueana. Grande parte do CBH expõe migmatitos estromáticos de granulação fina intrudidos por diversos veios leucograníticos e diques. Tanto os migmatitos quanto os leucogranitos são cortados transversalmente por diversas fases de granitoide e pequenos corpos graníticos; ambos fortemente associados com o gnaisse bandado hospedeiro, por meio de intrusões. A aplicação de abrasão química seguida de catodoluminescência revelou ampla variedade textural dos zircões, consistente com um longo período de fusão parcial e remobilização crustal. Os resultados dos isótopos de U-Pb e Hf revelam o complexo como parte de um segmento crustal muito mais amplo, abrangendo toda a porção meridional do Cráton São Francisco. A compilação de idades U-Pb disponíveis sugere que este segmento crustal foi consolidado entre 3000 e 2900 Ma e que ele experienciou três principais episódios de fusão parcial antes da estabilização em 2600 Ma. Os episódios de fusão parcial ocorreram entre 2750 e 2600 Ma como resultado de acreção tectônica e delaminação por “peeling off” do manto litosférico e da crosta inferior. O processo de fusão parcial e delaminação por “peeling off”, provavelmente é responsável pelo posicionamento de volumosa granitogênese potássica ao longo de todo o Cráton São Francisco. Nesse sentido, compreender a composição de terrenos arqueanos leva ao entendimento substancial da evolução do planeta. As análises de elementos traços foram feitas em pó prensado via LA-ICP-MS para investigar a evolução do CBH. Essa técnica pode ser usada para restringir o grande conjunto de elementos traço relevantes com alta precisão e acurácia. Dados obtidos do CBH indicam dois principais grupos de granitoides: gnaisses de médio-K e granitos com alto-K. Ambas as rochas de médio e alto-K possuem composição com ampla variação nas concentrações de elementos traços e maiores, com características geoquímicas similares aos TTGs e granitos a duas-micas, gerados pelo retrabalhamento de crosta continental antiga. As rochas com alto-K possuem composição de elementos traços distintos, com maior conteúdo de LREE, maior teor de elementos incompatíveis, Ba, Sr, LaN/YbN, além de anomalias negativas de Eu significante. Os resultados geoquímicos obtidos para o CBH vão de encontro com as investigações anteriores, em que as

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rochas de médio-K tiveram origem a partir da mistura de um membro obtido da fusão parcial de rochas metamáficas e de um componente resultante do retrabalhamento de um TTG antigo. A composição química de granitos de alto-K, por outro lado, indica que esses granitos foram formados através da fusão parcial de protólitos TTG, incluindo metassedimentos Arqueanos. Dados deste estudo corroboram interpretações anteriores de que o magmatismo está ligado a uma mudança fundamental da tectônica do cráton, com a produção de rochas de alto-K em substituição às rochas de médio-K. O magmatismo e tectônica foram responsáveis pela intrusão difundida de grandes corpos sieníticos na porção norte do cráton e pela construção de intrusões máficas-ultramáficas no Complexo Campo Belo a sul do CBH.