exemplos de terrenos alto moxotó e alto pajeú da província borbore

279 Pages·2017·13.06 MB·Portuguese

Universidade de Brasília
Instituto de Geociências
Programa de Pós Graduação em Geologia
Tese de Doutorado

PROCESSOS ACRESCIONÁRIOS NA PORÇÃO
CENTRAL DE GONDWANA: EXEMPLOS DE TERRENOS
ALTO MOXOTÓ E ALTO PAJEÚ DA PROVÍNCIA
BORBOREMA, NE DO BRASIL

Lauro Cézar Montefalco de Lira Santos

TESE DE DOUTORADO Nº 134

Orientador: Prof. Dr. Elton Luiz Dantas

BRASÍLIA, 2017
Dedicado à Ayanne Melo, Edilton Santos,
Maria Liége e Maria Laura, por me ensinar
diferentes significados do amor.

"A ciência nunca resolve um problema sem
criar pelo menos outros dez"
George B. Shaw.
Agradecimentos
Depois de repetidas leituras, o prazo e exaustão me fizeram entregar (com certa
relutância) o presente documento. Sua elaboração não foi fácil, deixando alguns
(muitos) traumas e aprendizados. Não teria conseguido sem a presença de Deus. Tenho
certeza que mesmo nos momentos que acreditei não ser capaz, ele acreditou. Agradeço
a minha família, em especial aos meus pais por todo amor, compreensão e apoio. Minha
esposa é igualmente agradecida, principalmente por sua paciência e companheirismo.
Agradeço aos professores e funcionários do Instituto de Geociências da UnB, em
especial ao Prof. Elton Dantas pelas orientações prestadas, bem como o pessoal do
Laboratório de Geocronologia. São também merecedores dos meus agradecimentos os
colegas professores e funcionários da Unidade Acadêmica de Mineração e Geologia da
Universidade Federal de Campina Grande, em especial ao Coordenador Administrativo
José Avelino Freire, que nunca hesitou em flexibilizar minhas atividades para que eu
pudesse desenvolver a presente tese. Ao longo desses 4 anos, não faltaram pessoas para
desencorajar e criticar por criticar meu trabalho e idéias, entretanto, procuro guardar as
palavras de verdadeiros motivadores, tais como: Reinhardt Fuck, Benjamin Bley, Carlos
Archanjo, Sandra Barreto, Roberta Vidotti, Massimo Mateinni e Valmir Souza.
Agradeço ainda, aos colegas Haroldo Lima, Davi Saldanha, Luiz Passos, Salomão
Calegari e Diego Timoteo. Dedico também agradecimento especial à banca
examinadora. Agradeço ainda aos geólogos Geysson Lages, Roberta Brasilino e
Joseneusa Brilhante pela colaboração científica.
Additional thanks are to Prof. Peter A. Cawood (St. Andrews University). His
patience, kindness and understanding are truly inspiring. My dear advisor/friend, your
support was priceless, wish you all the best!
SUMÁRIO
Resumo....................................................................................................................... XVIII
Abstract..................................................................................................................... XX
1. INTRODUÇÃO..................................................................................................... 1
1.1. Apresentação e justificativa do tema proposto........................................... 1
1.2. Objetivos....................................................................................................... 3
1.3. Estrutura da tese........................................................................................... 5
1.4. Referências..................................................................................................... 7
2. CONTEXTO GEOLÓGICO............................................................................... 10
2.1. Província Borborema.................................................................................... 10
2.1.1. Subprovíncia Transversal (SPT) ................................................................. 13
2.1.1.1 Terreno Alto Moxotó (TAM) ..................................................................... 14
2.1.1.2 Terreno Alto Pajeú (TAP) ......................................................................... 16
2.2. Breve descrição da geologia da região de Airi (PE) .................................. 17
2.3. Referências.................................................................................................... 21
3. ARTIGO CIENTÍFICO 1: TWO-STAGE TERRANE ASSEMBLY IN
THE CENTRAL PORTION OF THE BORBOREMA PROVINCE, NE
BRAZIL: INSIGHTS FROM STRUCTURAL GEOLOGY AND
GEOPHYSICAL DATA.......................................................................................... 27
Abstract................................................................................................................. 27
3.1. Introduction................................................................................................... 28
29
3.2. Geological Setting..........................................................................................
3.2.1. Borborema Province.................................................................................... 29
3.2.1.1. Alto Pajeú Terrane.................................................................................... 30
3.2.1.2. Alto Moxotó Terrane................................................................................. 31
3.2.1.3. Pernambuco-Alagoas Terrane.................................................................. 32
3.2.1.4. Nature of the proposed Terrane boundaries............................................. 33
3.3. Geophysical dataset....................................................................................... 37
3.4 Results............................................................................................................. 38
3.4.1. Gamma ray spectrometric data.................................................................... 38
3.4.2. Magnetic data analysis................................................................................. 43
3.4.2.1. Euler Deconvolution................................................................................. 49
3.4.3. Structural Analysis....................................................................................... 50
I
3.4.3.1. Ductile deformation stages....................................................................... 53
3.4.3.2. Brittle deformation.................................................................................... 55
3.5. Discussion....................................................................................................... 59
3.6. Conclusions.................................................................................................... 63
3.7. Acknowledgements........................................................................................ 64
3.8. References...................................................................................................... 65
4. ARTIGO CIENTÍFICO 2: NEOARCHEAN CRUSTAL GROWTH AND
PALEOPROTEROZOIC REWORKING ON THE BORBOREMA
PROVINCE, NE BRAZIL: INSIGHTS FROM GEOCHEMICAL AND
ISOTOPIC DATA OF TTG AND METAGRANITIC ROCKS OF THE
ALTO MOXOTÓ TERRANE................................................................................. 74
Abstract................................................................................................................. 74
4.1. Introduction................................................................................................... 75
4.2. Regional Geology........................................................................................... 77
4.2.1 Borborema Province..................................................................................... 77
4.2.1.1. Transversal sub province.......................................................................... 78
4.2.1.1.1. The Alto Moxotó Terrane....................................................................... 78
4.3. Local Geology................................................................................................ 80
4.3.1. Riacho das Lajes Suite................................................................................. 81
4.3.2. Floresta Suite................................................................................................ 82
4.4. Analytical Procedures................................................................................... 87
4.4. Results........................................................................................................... 88
4.5.1. Geochemistry............................................................................................... 88
4.5.1.1. Riacho das Lajes Suite.............................................................................. 88
4.5.1.2. Floresta Suite............................................................................................ 89
4.5.2. U-Pb Geochronology................................................................................... 91
4.5.2.1. Riacho das Lajes Suite.............................................................................. 92
4.5.2.2. Floresta Suite............................................................................................ 94
4.5.3. Sm-Nd Isotopes............................................................................................ 96
4.6. Discussion...................................................................................................... 99
4.6.1. Magma sources and tectonic setting........................................................... 99
4.6.1.1. Riacho das Lajes Suite.............................................................................. 99
4.6.1.2. Floresta Suite............................................................................................ 101
II
4.6.2. Neoarchean crustal growth, Paleoproterozoic reworking and regional
correlations............................................................................................................. 105
4.6.3. Tectonic evolution of the Alto Moxotó Terrane and implications for
supercontinent reconstructions............................................................................... 107
4.7. Conclusions............................................................................................... 108
4.8. Acknowledgements........................................................................................ 109
4.9. References...................................................................................................... 123
5. ARTIGO CIENTÍFICO 3: STATHERIAN TO CALYMINIAN
MAGMATISM IN THE ALTO MOXOTÓ TERRANE, BORBOREMA
PROVINCE, NE BRAZIL: IMPLICATIONS FOR WITHIN PLATE AND
COLLISION TECTONICS IN WEST GONDWANA......................................... 136
Abstract................................................................................................................. 136
5.1. Introduction................................................................................................... 137
5.2. Geological setting.......................................................................................... 139
5.2.1. Borborema Province.................................................................................... 139
5.2.1.1. The Alto Moxotó Terrane.......................................................................... 141
5.2.1.2. Field aspects and petrography of the studied suites.................................. 142
5.3. Analytical procedures................................................................................... 147
5.4. Results............................................................................................................ 148
5.4.1. LA-MC-ICP-MS U-Pb zircon dating........................................................... 148
5.4.2. Sm-Nd isotopes............................................................................................ 151
5.4.3. Whole-rock geochemistry............................................................................ 152
5.4.3.1. Riacho do Navio Suite............................................................................... 152
5.4.3.2. Coloete Orthogneisses.............................................................................. 152
5.4.3.3. Carnoió Suite............................................................................................ 153
5.5. Discussion....................................................................................................... 157
5.5.1. Age, sources and tectonic setting................................................................. 157
5.5.2. Tectonic implications and regional correlations.......................................... 160
5.6. Conclusions.................................................................................................... 162
5.7. Acknowledgements........................................................................................ 163
5.8. References...................................................................................................... 174

III
6. ARTIGO CIENTÍFICO 4: Sm-Nd ISOTOPE MAPPING OF TERRANES
IN THE TRANSVERSAL SUBPROVINCE OF THE BORBOREMA 182
PROVINCE, NE BRAZIL: IMPLICATIONS FOR ACCRETION
TECTONICS IN WEST GONDWANA.................................................................
Abstract................................................................................................................. 182
6.1. Introduction................................................................................................... 183
6.2. Geological setting.......................................................................................... 184
6.3. Rock sampling and analytical procedures.................................................. 190
6.4. Results............................................................................................................ 190
6.5. Discussion....................................................................................................... 196
6.5.1. Nature and source ages................................................................................ 196
6.5.2. Tectonic implications................................................................................... 197
6.6. Conclusions.................................................................................................... 199
6.7. Acknowledgements........................................................................................ 200
6.8. References...................................................................................................... 213
7. SÍNTESE CONCLUSIVA.................................................................................... 221
8. ANEXO 1 - ARTIGO CIENTÍFICO 5: ANÁLISE TECTÔNICA DE
TERRENOS: METODOLOGIA, APLICAÇÃO EM CINTURÕES
OROGÊNICOS E EXEMPLO DAS PROVÍNCIAS TOCANTINS E
BORBOREMA, BRASIL......................................................................................... 225
Resumo.................................................................................................................. 225
Abstract................................................................................................................. 226
8.1. Introdução...................................................................................................... 226
8.2. Histórico do modelo e conceituação............................................................ 227
8.2.1. Terrenos estratigráficos................................................................................ 228
8.2.2. Terrenos metamórficos................................................................................ 228
8.2.3. Terrenos fragmentados................................................................................. 228
8.3. Conceitos complementares........................................................................... 229
8.4. Mecanismos de colagem e fragmentação de terrenos................................ 229
8.4.1. Construção (Amálgamação e Acreção) ....................................................... 230
8.4.2. Destruição ou modificação continental (Rifteamento e Dispersão) 231
8.5. Platôs oceânicos e terrenos........................................................................... 233
IV
8.6. Características de terrenos........................................................................... 234
8.6.1. Limites......................................................................................................... 234
8.6.2. Tamanho....................................................................................................... 234
8.7. Deslocamentos e trajetórias.......................................................................... 234
8.8. Evidências de formação de terrenos............................................................ 235
8.9. Técnicas utilizadas na análise tectônica de terrenos.................................. 238
8.10. Registro de tectônica acrescionária em províncias Neoproterozoicas 243
brasileiras..............................................................................................................
8.10.1. Província Tocantins (Brasil Central) ......................................................... 243
8.10.2. Província Borborema (NE do Brasil) ........................................................ 245
8.11. Considerações finais.................................................................................... 247
8.12. Agradecimentos........................................................................................... 248
8.13. Referências................................................................................................... 249

LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Localização da Província Borborema no contexto do Gondwana
Ocidental, em sua posição atual. Maiores blocos cratônicos: CA = Cráton
Amazônico; SF = Cráton do São Francisco; RP = Cráton Rio de La Plata; COA =
Cráton do Oeste-Africano; CC = Cráton do Congo; CK = Cráton Kalahari; MCS =
Meta Crátón do Saara................................................................................................. 3

Figura 1.2 - Localização geográfica da área de trabalho (retângulo em destaque) e
as principais rodovias de acesso a partir de Recife, Pernambuco............................... 4

Figura 2.1 – Subdivisão geotectônica da Província Borborema com e idade dos
diversos segmentos crustais. Modificado de vários autores (eg. Santos, 1996; Brito
Neves et al., 2000; Van Schmus et al., 2008). Siglas das subprovíncias: SMC =
Médio Coreaú, SCC = Ceará Central; SRN = Rio Grande do Norte; STR =
Transversal; SME = Meridional................................................................................. 12

Figura 2.2 – Mapa de distribuição dos terrenos da Subprovíncia Transversal
compilado de vários autores com a área de estudo delimitada pelo retângulo azul
marinho. ..................................................................................................................... 13
V
Figura 2.3 - Mapa geológico da região de Airí. Suítes graníticas Brasilianas: I =
Serra do Arapuá ; II = Riacho do Icó, III = Quixaba, IV = Fortuna........................... 18

Figure 3.1 - a) Pre-drift reconstruction of Northeast South America and West
Africa in West Gondwana context with the main structural provinces and
lineaments on its current position. SJCT = São José do Caianho Terrane, PABT =
Piancó Alto-Brigída Terrane, APT = Alto Pajeú Terrane, AMT = Alto Moxotó
Terrane, RCT = Rio Capibaribe Terrane, TBL = Transbrasiliano Lineament, KL -
Khandi Lineament, PaL = Patos Lineament, GAL = Garoua Lineament, PeL =
Pernambuco Lineament, AL = Adamoua Lineament................................................. 35

Figure 3.2 - Geological map of the study area. Ediacaran granitic suites: I = Serra
do Arapuá, II = Riacho do Icó, III - Quixaba, IV = Fortuna. Terranes: APT = Alto
Pajeú, AMT = Alto Moxotó, PEALT = Pernambuco Alagoas. JB = Jatobá Basin.... 36

Figure 3.3 - Covered area by the Pernambuco-Paraíba and Paraíba-Rio Grande do
Norte projects from Brazilian Geological Survey in NE Brazil, with a satellite
image of the study area............................................................................................... 38

Figure 3.4 – Gamma-ray spectrometric products of the study area: a) Ternary RGB
composition map; b) map of interpreted radiometric domains. Such domains are
defined by contrasting signatures on the total count map. The thick yellow dashed
line represent the terrane boundaries. The same is displayed to Figures 3.5 to 3.7.... 41

Figure 3.5 – Gamma-ray spectrometric maps as well as the main proposed terrane
boundaries: a) Total count (µR/h); b) Th/K ratio. c) and d) corresponds to
structural interpretations of a) and b) respectively. The thick red lines represent the
major radiometric lineaments, whereas the blue lines correspond to secondary
lineaments. The thick yellow dashed line represent the terrane boundaries. The
same is displayed to Figures 3.6 to 3.8....................................................................... 42

Figure 3.6 - Magnetic maps: a) Magnetic anomaly and b) Total Gradient
Amplitude (TGA). c) and d) corresponds to structural interpretations of a) and b)
VI
respectively................................................................................................................. 46

Figure 3.7 - Magnetic products: a) First vertical derivate and b) Tilt derivate
maps. Note the splay termination of shear zones between the studied terranes as
well as sigmoid shapes imposed by the intercalation of magnetic structures. c) and
d) corresponds to structural interpretations of a) and b) respectively......................... 47

Figure 3.8 - Interpreted magnetic domains and main magnetic lineaments of the
study area. The different magnetic domains was interpreted based on magnetic
intensity, relief and orientation of first order and second order lineaments............... 48

Figure 3.9 - 3D Euler deconvolution of the study area using a structural index of 1.
PeL = Pernambuco Lineament, SJSZ = Serra de Jabitacá Shear zone....................... 49

Figure 3.10 - Integrated geophysical and geological data of the main structures of
the study area. PSSZ = Poço do Salgueiro shear zone; CSZ = Carqueja shear zone;
AISZ = Afogados da Ingazeira Shear zone; SPAZ = Santa Paula Shear Zone; LDZ
= Lagoa do Defunto Shear Zone; SPZ = São Pedro Shear Zone; BFSZ = Barra da
Forquilha Shear Zone; RQ = Riacho Quixaba Shear Zone; SJSZ = Serra de
Jabitacá Shear Zone; FSZ = Floresta Shear Zone; AISZ = AiríShear Zone; RJSZ =
Riacho Jacaré Shear Zone; PeL = Pernambuco Lineament; PASZ = Poço da Areia
Shear Zone; RBSZ = Riacho do Buraco Shear Zone; RMSZ = Riacho da
Maravilha Shear Zone; IF = Ibimirim Fault............................................................... 51

Figure 3.11 - Structural map of the study area with schematic geological sections
and synthetic contour plots stereograms (lower hemisphere Schmidt projections).
Names of structures are the same as in Figure 6.10.................................................... 52

Figure 3.12 - Structural markers related to D and D phases. a) Stromatic to
n n+1
folded migmatite of the ca. 2.6 Ga Riacho das Lajes Suite exhibiting relict S
n
foliation (intrafolial fold) in a metatexitic facies; b) strongly mobilized diatexite of
the Riacho das Lajes Suite showing schollen structure associated with mafic
facies; c) gently dipping S foliation in tabular sheet of Tonian metagranitoid of
n+1
VII