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Título: Geologia, petrologia e potencial para mineralizações magmáticas dos corpos máfico-ultramáficos da região de Canaã dos Carajás, Província Mineral de Carajás
Autor(es): Siepierski, Lincoln
Orientador(es): Ferreira Filho, Cesar Fonseca
Assunto: Magmatismo
Carajás - magmatismo máfico-ultramáfico
Data de publicação: 1-Nov-2016
Referência: SIEPIERSKI, Lincoln. Geologia, petrologia e potencial para mineralizações magmáticas dos corpos máfico-ultramáficos da região de Canaã dos Carajás, Província Mineral de Carajás. 2016. xv, 158 f., il. Tese (Doutorado em Geologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2016.
Resumo: A região de Canaã dos Carajás está situada na borda sul da serra dos Carajás, dentro do Subdomínio de Transição (ST), e faz parte da Província Mineral de Carajás (PMC) onde ocorrem importantes depósitos de classe mundial de Fe, Cu, Ni e Mn. Esta região do ST apresenta numerosas ocorrências de rochas máfico-ultramáficas (MUM) e, dentro desta diversidade de associações MUM, três ocorrências foram selecionadas como foco do presente estudo em função do ambiente geológico, idades e aspectos petrológicos: (1) Complexo Acamadado do Vermelho; (2) Complexo Acamadado Touro; e (3) área Selva, que representa uma ocorrência de rochas vulcânicas ultramáficas portadoras de textura spinifex. (1). O Complexo Acamadado do Vermelho, que contém importantes mineralizações de Ni laterítico, está localizado a cerca de 2 km NW da localidade de Canaã dos Carajás. Corresponde a uma intrusão MUM bem preservada de dimensões médias sem evidências de deformação ou metamorfismo regional, considerada como pertencente a um conjunto de intrusões acamadadas regionais interpretadas como parte de um grande evento magmático Neoarqueano (ca. 2,76 Ga). Apresenta cerca de 9,5 km de comprimento por 1,5 km de largura média, com alinhamento segundo a direção NE-SW, e ocorre encaixado em gnaisses do Complexo Xingú (>2,85 Ga) e granitóides indiferenciados. A arquitetura da intrusão do Vermelho abrange um conjunto de rochas ultramáficas acamadadas horizontalizadas denominada Zona Superior (UZ), que recobre uma sequência complexa, porém, no geral sub-horizontalizada, de rochas máfico-ultramáficas definida como Zona Inferior (LZ). O conteúdo de MgO varia de 40,12 % em peso (base anidra) em harzburgitos, até 2,22 % em peso nas rochas gabroicas mais fracionadas. Dados de química mineral comprovam olivinas com conteúdo de forsterita entre Fo85,6 e Fo90,5 que indicam um magma parental mais primitivo (ou mais rico em MgO). A sequência basal da LZ consiste em rochas ultramáficas interacamadadas, possivelmente formadas por múltiplos influxos de magma na câmara, não evidenciando o desenvolvimento de um claro fracionamento reverso da sequência de fases cumulus ou trends de fracionamento das rochas localizadas junto ao contato inferior com as encaixantes. A morfologia atual da intrusão, com destaque para os plateaus V1 e V2, foi principalmente esculpida a partir do Meso-Cenozoico, com a exumação da porção inferior da intrusão. Os dados obtidos no presente trabalho indicam que dois principais eventos de injeção de magma foram responsáveis pela evolução do Complexo Acamadado do Vermelho, o primeiro associado à formação da LZ e um segundo evento posterior relacionado à formação da UZ. Esta evolução magmática, marcada por sucessivas injeções de magma, indica um sistema dinâmico e favorável para a geração de depósitos magmáticos. As análises U-Pb em zircões, disponíveis para intrusões acamadadas MUM da PMC, indicam idades neoarqueanas (ca. 2680-2780 Ma) e, portanto, cronocorrelatas com as idades reportadas para o extensivo vulcanismo basáltico da região de Carajás (e.g. 2759±2 Ma; 2760±11 Ma). Estes resultados suportam a interpretação que as intrusões acamadadas e o vulcanismo da PMC resultam de um importante evento magmático Neoarqueano (ca. 2,76 Ga). O ambiente tectônico desse evento magmático é controverso, porém, evidências litogeoquímicas e isotópicas de contaminação crustal significativa em rochas basálticas têm sido utilizadas para corroborar o modelo de rifting continental. O Complexo Acamadado do Vermelho, caracterizado pela presença de rochas com texturas primitivas, estratigrafia e estrutura magmática sub-horizontalizada intrusiva em rochas granito-gnáissicas de alto grau metamórfico, bem como os aspectos composicionais que indicam contaminação de rochas crustais mais antigas, é também consistente com uma origem associada a rifting continental. (2). O Complexo Acamadado Touro está localizado aproximadamente a 47 km WNW da localidade de Canaã dos Carajás. Corresponde a uma intrusão acamadada MUM sub-horizontalizada de pequenas dimensões com cerca de 4,8 km de comprimento por 1,2 km de largura média, alinhada segundo a direção ENE-WSW. Apresenta texturas primárias bem presenvadas e sem evidências de deformação, e ocorre encaixado em granitóides sin-orogênicos indiferenciados (ca. 2,73-2,76 Ga). Possui arcabouço estratigráfico e litogeoquímico característico de um único pulso magmático, sendo constituído por uma Zona Ultramáfica inferior (UZ) e uma Zona Máfica superior (MZ). O Complexo Touro apresenta conteúdo de MgO variando de 10 a 24,4 % em peso. Outra característica litogeoquímica marcante deste complexo é o baixo conteúdo de sílica nas rochas analisadas, o que aponta para um magma parental do tipo subsaturado em sílica, contribuindo para ausência de ortopiroxênio como fase cumulus nas rochas desta intrusão. Dados de química mineral indicam um magma moderadamente primitivo com olivinas apresentando conteúdo de forsterita variando de Fo76,3 até Fo67,9. O Complexo Touro apresenta estrutura magmática e evolução petrológica semelhantes aos complexos acamadados intrusivos em crosta continental estável. Estas características são compatíveis com o modelo tectônico de rift intraplaca proposto por vários autores para a PMC. (3). As rochas komatiiticas portadoras de textura spinifex do Greenstone Belt Selva são os primeiros exemplos inequívocos da presença de komatiitos dentro do ST da PMC. Os afloramento destas rochas estão localizados a cerca de 1,5 km ao sul da Serra dos Carajás e foram descobertos durante trabalhos de prospecção regional para Ni-Cu (PGE) pela equipe de exploração da VALE. Essas ocorrências encontram-se associadas a uma faixa de 3,8 km de comprimento por aproximadamnete 1 km de largura média, contendo diversos tipos de rochas ultramáficas (talco xistos, serpentinitos e komatiitos portadores de textura spinifex). Esta unidade ultramáfica acompanha o trend NW-SE com mergulhos geralmente acentuados do Greenstone Belt Selva, que é composto dominantemente por quatzo-clorita xistos e clorita-actinolita xistos. Apesar das texturas spinifex e cumulus estarem bem preservadas em campo, a mineralogia primária dos komatiitos foi completamente substituída por minerais da fácies metamórfica xisto-verde. Os komatiitos com textura spinifex do Greenstone Belt Selva apresentam conteúdo de MgO variando de 22,8 a 26,8% em peso, enquanto que os komatiitos com textura cúmulus possuem conteúdo de MgO até 40,6% em peso. As lavas komatiíticas da sequência Selva foram comparadas com os komatiítos com textura spinifex da sequência Seringa (localizada dentro do Domínio Rio Maria), ambas são Al-não empobrecidas e apresentam uma razão Al2O3/TiO2 próximo de 20. Os resultados de CaO, Na2O e ETR dos komatiitos do Selva sugerem mobilidade destes elementos. Esta mobilidade pode estar relacionada à alteração hidrotermal associada a mineralização Cu-Au presente na região. A identificação de lavas komatiíticas com textura spinifex próximo à Bacia de Carajás sugere a continuidade dos greenstone belts do Domínio Rio Maria (3,0-2,9 Ga) para o interior do Subdomínio de Transição, ampliando a área potencialmente favorável a hospedar depósitos de Ni-Cu-PGE associados a komatiitos. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT
Canaã dos Carajás region is located at south side of Carajás ridge, inside the Transition Subdomain-TS, and is part of Carajás Mineral Province-CMP. This Province presents several world class mineral deposits and represents a very important source of Fe, Cu, Ni and Mn. This region presents several mafic-ultramafic (MUM) occurrences and, considering this diversity of assembleges that occur inside the TS, three occurrences were selected as the focous of this study regarding geological setting and petrological features: (1) Vermelho Layered Complex; (2) Touro Layered Complex; and (3) spinifex-textured komatiites of Selva area. (1). The Vermelho Layered Complex is a remarkably well preserved magmatic structure located in the Carajás Mineral Province. This medium-size mafic-ultramafic layered intrusion, located at about 2 kilometers NW from Canaã dos Carajás city, is best known for hosting world class nickel laterite resources. It is part of a cluster of mafic-ultramafic layered intrusions interpreted to be part of a large Neoarchean (ca. 2.76 Ga) magmatic event. This complex comprises an average 9.5 kilometer long per 1.5 kilometer wide NE-SW trending mafic-ultramafic intrusion, hosted by banded gneiss of the Xingú Complex (> 2.85 Ga) and massive granitic rocks. The intrusive architecture of the Vermelho Complex consists of an Upper Zone (UZ) of horizontally layered ultramafic rocks overlying a Lower Zone (LZ) of a complex but broadly subhorizontal sequence of mafic-ultramafic rocks. The MgO contents ranges from 40.12 wt.% (anhydrous base) in harzburgitic rocks, up to 2.22 wt.% in more fractionated gabbroic rocks. Mineral chemistry data from olivine crystals confirmed forsterite contents between Fo90.5 and Fo85.6, indicating a primitive parental magma source. The basal sequence of the LZ consists of interlayered ultramafic rocks, possibly resulting from successive influxes of primitive magma, and do not presents a clear evidence for a fully developed marginal reversal as indicated by the sequence of cumulates or fractionation trends of the rocks located close to the lower contact of the Vermelho Complex with country rocks. The actual landscape composed of plateaus (V1 and V2) and flat areas started to be formed at the transition from Meso-Cenozoic time and has exposed the lower portion of this layered intrusion. The data obtained in this study indicate that two major events of magma emplacement were involved in the evolution of the Vermelho Complex, the first one associated with the LZ and the second with the UZ. This dynamic magmatic evolution, composed by multiple influxes of magma, indicate favorable conditions for magmatic deposits generation. Limited reported U-Pb zircon ages for layered intrusions of the Carajás Mineral Province indicate Neoarchean ages (ca. 2680-2780 Ma) that overlap with reported ages of the extensive basaltic volcanism of the region (e.g. 2759±2 Ma; 2760±11 Ma). These results support the interpretation that layered intrusions and volcanism of the Carajás Province result from a major Neoarchean (ca. 2.76 Ga) magmatic event. The tectonic setting of this magmatic event is controversial, but lithogeochemical and isotopic evidence for significant crustal contamination of basaltic rocks have been used to suggest a continental rifting model. The structure of the Vermelho Complex, characterized by pristine rock textures, stratigraphy and magmatic structure intrusive into high metamorphic gneiss-migmatite terrains, together with compositional features indicating contamination with older crustal rocks, is consistent with an origin associated with a continental rifting. (2). The Touro Layered Complex is small size MUM intrusion located at about 47 kilometers WNW from Canaã dos Carajás city. This layered intrusion comprise an average 4.8 kilometers long per 1.2 kilometers wide trending ENE-WSW mafic-ultramafic intrusion, hosted by syn-orogenic granitoid rocks (ca. 2.73-2.76 Ga). The stratigraphic framework and lithogeochemical data follows the normal sequence of fractionation observed in single pulse magmatic layered intrusions, composed by a lower Ultramafic Zone (UZ) and an upper Mafic Zone (MZ). Touro Layered Complex have MgO contents ranging from 10 and 24.4 wt.%. Another remarkable issue is the low silica content in all assayed rocks, constraining the Touro Complex lithologies to silica-undersaturated parental magma type, contributing to the absence of orthopyroxene as cumulus phase in the rocks of this intrusion. Mineral chemistry data from olivine crystals showed forsterite contents ranging from Fo76.3 to Fo67.9, indicating a moderately fractionated parental magma for the Touro Complex. The magmatic structure and the petrological evolution of this complex are compatible with other layered complexes emplaced in stable continental crust. These features are compatible with the tectonic setting model for intraplate rift proposed by several authors for the CMP. (3). Spinifex-textured komatiites in the Selva greenstone belt are the first unequivocal examples of komatiites in the Transition Subdomain of the Carajás Mineral Province. Outcrops of spinifex-textured komatiites, located ~ 1.5 kilometers to the south of the Carajás ridge, were discovered during regional exploration for Ni-Cu-(PGE) sulfide deposits by VALE. They are associated with a 3.8 kilometers long per 1 kilometers wide unit consisting of variable types of ultramafic rocks (talc schist, serpentinite and spinifex-textured komatiite). This ultramafic unit follows the steep dipping NW-SE trending Selva Greenstone Belt composed mainly by quartz-chlorite schists and chlorite-actinolite schists. Although the spinifex and cumulus textures are well preserved in the field, the primary mineralogy of the komatiites has been completely replaced by greenschist facies metamorphic minerals. Spinifex-textured komatiites have MgO contents bracket between 22.8 and 26.9 wt.%, and cumulate textured komatiites have MgO contents up to 40.6 wt.%. Komatiites from the Selva and Seringa (located in the Rio Maria Granite-Greenstone Terrain) belts are Al-undepleted with Al2O3/TiO2 ratios close to 20. Results for CaO, Na2O, and REE suggest that these elements were mobile and their abundances have been modified during metasomatic alteration. This mobility may be related to hydrothermal alteration associated to Cu-Au mineralization in the region. The identification of spinifex-textured komatiites close to the Carajás Basin suggests the continuation of 3.0-2.9 Ga greenstone belts of the Rio Maria Granite-Greenstone Terrain within the Transition Subdomain, and enlarges the area with potential to host komatiite associated Ni-Cu-PGE deposits.
Informações adicionais: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2016.
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