Petrologia do complexo alcalino-carbonatítico de Serra Negra, MG

Abstract

O complexo alcalino-carbonatítico de Serra Negra localiza-se na região de Patrocínio - MG, aproximadamente a 600 km de Brasília. Sua intrusão em rochas metassedimentares da Faixa Brasília deformou as encaixantes e gerou uma conspícua estrutura dômica circular. Com cerca de 10 km de diâmetro, é o maior e, até então, menos conhecido complexo da Província Ígnea do Alto Paranaíba (APIP). O complexo é formado por cerca de 70% de dunitos, que ocorrem a partir do contato externo com o quartzito encaixante, até o centro do domo. Nas porções central e norte do complexo encontram-se duas intrusões de magnesiocarbonatito. O alojamento dessas intrusões causou auréolas de brechação nos dunitos encaixantes. No interior da intrusão setentrional foram delimitadas duas regiões com predomínio de veios e diques de calciocarbonatito. Dentro desses domínios foram identificados apatita calciocarbonatitos, que gradam localmente para cumulados foscoríticos bandados. Com menos frequência, cumulados foscoríticos também estão associados aos magnesiocarbonatitos da intrusão setentrional. Perovskita bebedouritos ocorrem nas bordas das intrusões de magnesiocarbonatito. Foram encontrados também diques de traquito porfirítico e de flogopita picritos cortando as rochas do complexo. Os diques de flogopita picrito encontrados em Serra Negra apresentam grande afinidade geoquímica com outros flogopita picritos e kamafugitos da APIP. Sua composição química e isotópica indica que essas rochas representam o líquido mais primitivo de Serra Negra. Os dunitos resultaram diretamente do fracionamento de olivina desse magma parental. Em conseqüência, o magma residual tornou-se gradualmente enriquecido em CO2, acarretando a saturação nesse componente e a separação de um par imiscível silicático-carbonatítico. Os perovskita bebedouritos são cumulados ricos em perovskita cristalizados a partir do líquido imiscível silicático, enquanto os magnesiocarbonatitos representam seu par conjugado carbonatítico. Os magnesiocarbonatitos evoluem, por cristalização fracionada, dando origem a cumulados foscoríticos precoces e cumulados magnesiocarbonatíticos tardios. A intrusão central de magnesiocarbonatito é formada principalmente por cumulados de flotação, geralmente com elevado conteúdo de Ba, que foram extraídos do líquido residual magnesiocarbonatítico e representam membros tardios da série carbonatítica. Por outro lado, os relativamente altos valores de δ18O observados em algumas amostras são sugestivos de alteração metassomática localizada, possivelmente com a introdução de Ba nessas rochas. A acumulação dos perovskita bebedouritos levou a um contínuo enriquecimento em SiO2 e CO2 no líquido residual, acarretando um segundo evento de imiscibilidade de líquidos silicato-carbonático. O líquido silicático gerado neste evento foi félsico e deu origem aos traquitos, que representam os membros mais evoluídos da série bebedourítica. Seu conjugado imiscível é calciocarbonatítico, que originou os apatita calciocarbonatitos e foscoritos por acumulação de cristais. Com a extração dessas rochas, o magma evoluiu para um líquido calciocarbonatítico residual, que cristalizou como calciocarbonatitos relativamente puros. Os dados obtidos neste trabalho indicam que todas as rochas do complexo de Serra Negra apresentam uma conexão genética, relacionadas entre si por processos como cristalização fracionada e imiscibilidade de líquidos. Tais processos de diferenciação magmática são frequentemente evidenciados na geração de diversos outros complexos alcalino-carbonatíticos e contribuem de forma decisiva na geração dessas rochas e das mineralizações associadas. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Serra Negra alkaline-carbonatite complex is located in the western portion of the Minas Gerais State, approximately 600 km from Brasilia. The complex intrudes metasedimentary rocks of the Brasília mobile belt, which are deformed into a conspicuous dome structure. With ca.10 km in diameter, this is the largest and least known alkaline-carbonatite complex in the Alto Paranaíba Igneous Province (APIP). The complex consists of ca. 70% of dunite, which occurs from the external contact with the quartzite country rock to near the center of the dome. Two magnesiocarbonatite bodies intrude the central and northern portions of the complex respectively, causing brecciation of the previously formed dunites. Within the northern intrusion there are two small regions with predominance of calciocarbonatite veins and dikes. Within these areas, apatite calciocarbonatites grade into phoscorite cumulates, defining a magmatic banding. Subordinate phoscorite cumulates also occur associated with the northern magnesiocarbonatite intrusion. Perovskite bebedourites are spatially associated with both the northern and central magnesiocarbonatites intrusions. Phlogopite picrite and porphyritic trachyte dikes cut the other alkaline rock-types. The phlogopite picrite dikes found in Serra Negra have strong geochemical affinity with other phlogopite picrites and kamafugites from the APIP. Their chemical and isotopic composition indicate that these rocks represent the most primitive magma in the Serra Negra complex. The Serra Negra dunites are a direct result of olivine fractionation from the parental magma, which became gradually enriched in CO2, until saturation in this component led the separation of immiscible silicate-carbonatite liquids. The perovskite bebedourites are the result of perovskite accumulation from the silicate immiscible liquid, whereas magnesiocarbonatites represent the carbonatite conjugate. The magnesiocarbonatites evolved by fractional crystallization, yielding early phoscorite cumulates and late magnesiocarbonatite cumulates. The central magnesiocarbonatite intrusion is formed mainly by flotation cumulates, usually with high Ba content, which were extracted from a residual magnesiocarbonatite liquid and represent a late member of the carbonatite-series rocks. However, the δ18O in high-Ba magnesiocarbonatites suggests localized metasomatic alteration, possibly with introduction of Ba in these rocks. The accumulation of perovskite bebedourites led to a continuous enrichment in SiO2 and CO2 in the residual silicate liquid, resulting in a second immiscibility event, at a more evolved stage in the evolution of the complex. The silicate immiscible liquid generated in this event was felsic and crystallized as trachytes, which represent the most evolved members of the bebedourite-series rocks. The carbonate-rich conjugate formed the apatite-calciocarbonatite, and fractionated to produce phoscorite cumulates, and a calciocarbonatite residuum. The evidence obtained in this work suggests that the different rock-types in the Serra Negra complex are genetically tied to the phlogopite picrite parental magma, but evolved through a complex combination of distinct petrogenetic processes, such as crystal fractionation and liquid immiscibility. These processes are often evidenced in the generation of several other alkaline-carbonatite complexes and play a decisive role in the generation of these rocks and the associated mineralization.