UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS PETROGÊNESE DE GRANITOS SINTECTÔNICOS EM AMBIENTE PÓS- COLISIONAL DO ESCUDO CATARINENSE: ESTUDO INTEGRADO DE GEOLOGIA ESTRUTURAL, GEOQUÍMICA ELEMENTAL E ISOTÓPICA SR- ND-PB E GEOCRONOLOGIA U-PB EM ZIRCÃO Luana Moreira Florisbal Orientador: Prof. Dr. Valdecir de Assis Janasi Co-orientadora: Prof a . Dr a . Maria de Fátima Bitencourt TESE DE DOUTORAMENTO Programa de Pós-Graduação em Mineralogia e Petrologia SÃO PAULO 2011 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS PETROGÊNESE DE GRANITOS SINTECTÔNICOS EM AMBIENTE PÓS- COLISIONAL DO ESCUDO CATARINENSE: ESTUDO INTEGRADO DE GEOLOGIA ESTRUTURAL, GEOQUÍMICA ELEMENTAL E ISOTÓPICA SR-ND-PB E GEOCRONOLOGIA U-PB EM ZIRCÃO Luana Moreira Florisbal Orientador: Prof. Dr. Valdecir de Assis Janasi Co-orientadora: Prof a . Dr a . Maria de Fátima Bitencourt TESE DE DOUTORAMENTO Programa de Pós-Graduação em Mineralogia e Petrologia SÃO PAULO 2011 Ficha catalográfica preparada pelo Serviço de Biblioteca e Documentação do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo Florisbal, Luana Moreira Petrogênese de granitos sintectônicos em ambiente pós-colisional do Escudo Catarinense: estudo integrado de geologia estrutural, geoquímica elemental e isotópica Sr-Nd-Pb e geocronologia U-Pb em zircão / Luana Moreira Florisbal. – São Paulo, 2011. 153 p.: il. + anexos + mapas Tese (Doutorado) : IGc/USP Orient.: Janasi, Valdecir de Assis Co-orient: Bitencourt, Maria de Fátima 1. Magmatismo sintectônico 2. Neoproterozóico 3. Granitos alto-K 4. Escudo Catarinense 5. Pós- colisional I. Título Tudo que existe existe talvez porque outra coisa existe. Nada é, tudo coexiste: talvez assim seja certo... Fernando Pessoa Para Lauro, mais que um ídolo, mais que um professor, um adorável amigo e felizmente um grande parceiro, cuja placidez, simplicidade e o amor pela ciência me despertaram, encantaram e me motivam a seguir rumo ao que acredito. SUMÁRIO Resumo ..................................................................................................................................... 11 Abstract ..................................................................................................................................... 12 CAPÍTULO I - INTRODUÇÃO .............................................................................................. 23 1 Apresentação ................................................................................................................. 23 2 Localização e acessos .................................................................................................... 25 3 Objetivos e estruturação do texto .................................................................................. 26 CAPÍTULO II - MATERIAIS E MÉTODOS .......................................................................... 28 1 Mapeamento Geológico e Estrutural ............................................................................. 28 2 Análise Petrográfica e Microestrutural .......................................................................... 28 3 Litoquímica .................................................................................................................... 29 4 Química Mineral ............................................................................................................ 30 5 Geoquímica Isotópica Rb-Sr e Sm-Nd em rocha total .................................................. 30 6 Isotopia Pb-Pb em feldspato .......................................................................................... 31 7 Geocronologia U-Pb em zircão por LA-MC-ICP-MS .................................................. 31 7.1 Separação mineral ....................................................................................................... 32 7.2 Catação manual e montagem das pastilhas em resina ................................................ 32 7.3 Imageamento das seções polidas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) ... 33 7.4 Datações U-Pb em zircão via LA-MC-ICP-MS ......................................................... 33 CAPÍTULO III - REVISÃO CONCEITUAL .......................................................................... 35 1 Terminologia de rochas graníticas com feições de recristalização dinâmica ................ 35 2 Gênese e evolução de associações de magmas máficos e ácidos contemporâneas ....... 39 3 Definição de magmatismo pós-colisional...................................................................... 42 4 Comparação entre as associações litológicas de ambientes colisionais e pós-colisionais ……………………………………………………………............................................43 5 Magmatismo Pós-colisional no sul do Brasil ................................................................ 46 CAPÍTULO IV - GEOLOGIA REGIONAL E CONTEXTO GEOTECTÔNICO ................. 47 1 Apresentação ................................................................................................................. 47 2 Domínios Tectônicos do Escudo de Santa Catarina ..................................................... 49 2.1 Domínio Norte ....................................................................................................... 49 2.2 Domínio Central .................................................................................................... 51 2.3 Domínio Sul ........................................................................................................... 58 3 Zona de Cisalhamento Major Gercino .......................................................................... 64 4 Modelos Geotectônicos propostos para o Escudo Catarinense ..................................... 67 CAPÍTULO V - CONTEXTO GEOLÓGICO E ESTRUTURAL DA ÁREA DE ESTUDO 75 1 Apresentação ................................................................................................................. 75 2 Geologia da Região de Porto Belo ................................................................................ 75 3 Geologia da Região de Camboriú ................................................................................. 93 CAPÍTULO VI - ASPECTOS PETROGRÁFICOS E MICROESTRUTURAIS DAS ROCHAS GRANÍTICAS ESTUDADAS ............................................................................. 106 1 Apresentação ............................................................................................................... 106 2 Região de Porto Belo .................................................................................................. 107 3 Região de Camboriú.................................................................................................... 122 CAPÍTULO VII - DISCUSSÃO DOS RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES FINAIS .... 132 1 Geologia Regional e Geotectônica .............................................................................. 132 2 O caráter sintectônico do magmatismo granítico e o estabelecimento da relação espaço- tempo nos granitos dos diferentes domínios ...................................................................... 133 3 Fontes e ambiente geotectônico do magmatismo granítico ........................................ 134 3.1 Geoquímica elemental ......................................................................................... 134 4 Geoquímica Isotópica Sr-Nd em rocha total e Pb-Pb em feldspatos .......................... 137 5 Considerações Finais................................................................................................... 139 CAPÍTULO VIII - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................... 142 ANEXO A - MAPA GEOLÓGICO DA REGIAO DE PORTO BELO-CAMBORIÚ ANEXO B - MAPA DE PONTOS E AMOSTRAGEM ANEXO C - ARTIGO SUBMETIDO À REVISTA PRECAMBRIAN RESEARCH ANEXO D - ARTIGO SUBMETIDO À REVISTA LITHOS ANEXO E - ARTIGO SUBMETIDO À REVISTA JOURNAL OF SOUTH AMERICAN EARTH SCIENCE LISTA DE FIGURAS Figura 1. Localização e acessos da área de estudo. Figura 2. Seção idealizada de uma colisão continente-continente simples, modificada de Harris et al. (1986). (a) pré- colisional, (b) sin-colisional, (c) pós a tardi-colisional. I. Granitóides Pré-colisionais ou de arco vulcânico; II. Granitóides sin-colisionais; III. Granitóides pós-colisonais e IV. Granitóides Intra-placa. Figura 3. Principais unidades geotectônicas do sul do Brasil. (a) Compartimentação geotectônica da Província Mantiqueira segundo Chemale et al. (1995) e (b) Compartimentação tectônica do Escudo Catarinense, segundo Bitencourt (1996). Os números indicam as ocorrências abordadas na tese: 1 – Suíte Paulo Lopes, 2 – Granitóides de Quatro Ilhas e Granito Mariscal e 3 – Granito Rio Pequeno e Granito Serra dos Macacos. Figura 4. Modelo tectônico simplificado enfatizando as principais unidades geológicas que foram justapostas durante as colisões associadas a formação do Gondwana. Remanescentes de crosta oceânica são apenas conhecidos na região de Piên: (a) situação pré-colisão e (b) após as colisões. Extraído de Basei et al. (2008). Figura 5. Modelo esquemático da evolução pré-cambriana da região de Camboriú, Santa Catarina, baseado em dados de mapeamento geológico e idades U-Pb SHRIMP em zircão. O esquema não está em escala e incertezas nas relações geológicas requerem maiores investigações. (a) Orogênese Encantadas no Ciclo Transamazônico, gerada predominantemente por retrabalhamento de crosta Neo-Arqueana com alguma acresção juvenil. A zona de subducção hipotética é baseada na presença de tonalitos e anfibolitos e em suítes graníticas de afinidade calcialcalina alto-K. O Complexo Vulcânico hipotético é baseado na presença de xenólitos de rochas supracrustais nas rochas graníticas, incluindo anfibolitos. A presença de crosta Arqueana no embasamento é proposta com base nas idades modelo Nd TDM das rochas graníticas. (b) Intrusão do Granito Itapema durante a Orogênese Camboriú no Ciclo Transamazônico. (c) Geração do rift e preenchimento predominantemente clástico e também calcáreo e quartzito. (d) Longo período de quiescência tectônica. (e) Possível thrusting das unidades Paleoproterozóicas em 0,630 Ma. (f) Volumoso magmatismo granítico durante o pico térmico do Ciclo Brasiliano, a Orogênese Dom Feliciano. Zonas de cisalhamento subverticais são significativas no final da orogênese. Convenções: (1) Suíte granítica Valsungana-Guabiruba; (2) Xistos do Complexo Brusque ou protólitos sedimentares; (3) Complexo Vulcânico Hipotético, preservado como xenólitos; (4) Granito Itapema; (5) Complexo Camboriú: (a) rochas graníticas, (b) anfibolitos, e (c) rochas metassedimentares; (6) Crosta Arqueana; (7) Crosta oceânica hipotética; e (8) manto. Modificado de Hartmann et al. (2003). Figura 6. Mapa geológico da região de Porto Belo (modificado de Bitencourt 1996). Figura 7. Distribuição espacial das principais estruturas planares e lineares nos diferentes domínios e litologias da ZCMG. (a) e (b) Domínio Sul - Complexo Granítico Estaleiro e Granito Zimbros; (c) e (d) Domínio norte – Complexo Granítico Estaleiro e Granito Zimbros; (e) Domínio leste – Complexo Camboriú, Granitóides de Quatro Ilhas e Granito Mariscal; (f) Domínio leste – estruturas pré-transcorrência; (g) estruturas tardias pós- transcorrência da ZCMG, presentes em todos os domínios (extraído de Bitencourt, 1996). Figura 8. Feições mesoscópicas dos GQI. (a) fácies rica em máficos ou fácies biotítica, com matriz rica em máficos e megacristais de feldspatos esparsos e (b) fácies leucogranítica. Figura 9. Feições mesoscópicas dos GQI: (a) vista ampla da foliação milonítica (Sm) relacionada ao evento transcorrente vista em planta, (b) detalhe da foliação milonítica dos GQI, mostrando deformação dos megacristais de feldspatos e schlieren máfico, (c) transposição da foliação magmática (S0) dos GQI pela foliação Sm, (d) contato concordante suborizontal entre a fácies leucogranítica e o embasamento gnáissico, (e) xenólito com bandamento milimétrico, de geometria tabular e contatos interdigitados nas bordas com os GQI e (f) megaxenólito dos gnaisses encaixantes nos GQI com veio pegmatítico em ângulo com bandamento do xenólito. Figura 10. Aspectos geológicos e estruturais dos corpos tabulares graníticos de coloração cinza e textura equigranular fina dos GQI: (a) dique sinplutônico com xenólito dos GQI (PMP- 01C) em ângulo com a Sm dos GQI, (b) dique sinplutônico com projeção fina que injeta o GQI, de orientação em ângulo com a Sm do mesmo (PMP-01B), (c) dique de contato reto, mas com relação de mútua intrusão localizada (canto inferior da foto) em alto ângulo com a Sm dos GQI (PMP-02B) e (d) corpo tabular com borda estratificada, sem interação aparente e paralelo à Sm dos GQI (PMP-01D). Figura 11. Feições de incorporação de parte dos corpos graníticos tabulares pelos GQI: (a) Vista ampla das lentes de material granítico cinza fino similar ao dos corpos tabulares, com contaminação mecânica por Afs dos GQI e (b) detalhe das porções de material granítico cinza fino paralelos à Sm dos GQI que parece se desmembrar no interior dos GQI. Figura 12. Diques sinplutônicos nos GQI do PMP-05: (a) diques sinplutônico de material de composição máfica contornado por acumulações de megacristais de Afs dos GQI, líquidos graníticos injetados em zonas de ruptura que fragmentam e deslocam os diques, dique vertical de granito cinza fino no canto direito da foto, discordante de todo o conjunto, (b) detalhe dos contatos lobados a crenulados entre os diques e as acumulações de Afs do GQI, megacristal de Af mecanicamente infiltrado no canto direito da foto e (c) ultra-detalhe do contato crenulado dos diques com as aglomerações de megacristais de Afs e schilieren máfico do GQI próximo ao contato com o dique (canto direito inferior da foto). Figura 13. Aspectos geológicos e estruturais do magmatismo máfico associado aos GQI: (a) sheet máfico paralelo à Sm dos GQI com contaminação por Afs e líquidos graníticos mecanicamente infiltrados no centro, porção superior da foto (PMP- 02A); (b) vista ampla dos sheets e schilieren máficos do GQI; (c) detalhe dos sheets e schilieren máficos cortados e deslocados por veio de material granítico cinza fino paralelo à Sm do GQI; (d) dobra recumbente contendo sheets máficos de composição cumulática com dique de granito cinza fino truncando a parte inferior da dobra, (e) vista ampla em perfil da lente deformada de material diorítico paralela à Sm dos GQI e (f) detalhe da lente diorítica com líquidos do GQI injetados na mesma, o que podeindicar uma relação de contemporaneidade entre os dois magmas. Figura 14. Duas gerações de veios de pegmatitos paralelos e discordantes à foliação milonítica dos GQI. Figura 15. Estratigrafia dos eventos magmáticos ocorrentes no sistema Quatro Ilhas: (a) ordenamento dos eventos magmáticos observados em campo relacionando as diferentes fases de pegmatito (1 e 5) com material máfico (3) e as diferentes fases de entrada dos corpos tabulares de granito equigranular fino de coloração cinza (2 e 4), vista ampla em planta, (b) detalhe da vista em corte lateral das diferentes relações estruturais e estratigráficas observadas no afloramento e sintetizadas em a, (c) detalhe das relações ocorrentes entre o dique de granito cinza fino (4) e o pegmatito (5) finais e (d) detalhe destacando o posicionamento do material máfico (3) na estratigrafia dos eventos magmáticos. Figura 16. Feições mesoscópicas do GM e relações com o GQI: (a) textura heterogranular média a fina, (b) Contatos nítidos e retilíneos do GM com os GQI com direção subparalela à da foliação principal das encaixantes e mergulho subvertical; (c) contato intrusivo irregular do GM nos GQI mostrando o baixo contraste de viscosidade entre os dois; (d) apófises de material mais diferenciado do GM nos GQI; (e) apófise do GM nos GQI sendo afetado por uma zona de cisalhamento sin-magmática quando ainda em estado plástico e (f) xenólito de contatos nítidos dos GQI dentro do GM, ambos cortados por veios de líquidos bem diferenciados tardios. Figura 17. Feições estruturais do GM: (a) verticalização progressiva dos contatos e estruturas planares, verificada nas proximidades das zonas de transcorrência, (b) zona de mais alta deformação onde se formaram milonitos de granulação média a fina, onde o GM é reconhecido principalmente pela presença de porfiroclastos de feldspatos e muscovita, além de fitas de quartzo recristalizado, (c) geração de ultramilonitos de granulação muito fina em zonas estreitas de alta deformação e (d) lente de material metatonalítico, rico em biotita e com textura granoblástica. Figura 18. Mapa geológico da região de Camboriú (modificado de UFRGS, 2000). Figura 19. Feições mesoscópicas do GRP: (a) textura porfirítica definida por megacristais ovóides de feldspatos em matriz heterogranular, quartzo e biotita em agregados; (b) textura porfirítica com megacristais de feldspatos subédricos a euédricos esparsos, imersos em matriz rica em máficos; (c) GRP leucogranítico; (d) aglomerações de feldspatos gerados por segregação por fluxo; (e) clots biotíticos gerados por segregação por fluxo e (f) acumulações de feldspatos de geometria oval. Figura 20. Feições estruturais do GRP: (a) Foliação magmática (S0) do GRP definida pela orientação de forma dos feldspatos e trilhas de máficos; (b) vista ampla, em planta, de zonas de cisalhamento sin-magmáticas no GRP; (c) zona de cisalhamento irregular e (d) vista em planta de zona de alta deformação milonítica no GRP. Figura 21. Relações e contatos do GRP com as rochas encaixantes: (a) megaxenólito do Granito Itapema no interior do GRP leucogranítico; (b) xenólito de ortognaisse do Complexo Camboriú parcialmente assimilados pelo GRP; (c) gnaisse rico em biotita, com bandamento milimétrico, geometria tabular e contatos retos dentro do GRP; (d) contato concordante do GRP (à esquerda da foto) com mármore do Complexo Metamórfico Brusque (à direita da foto) – Pedreira da Votorantim; (e) xenólito de xisto rico em biotita, com contatos retos a lobados no GRP e (f) xenólito de gnaisse quartzo-feldspático concordante com a S0 subvertical do GRP. Figura 22. Magmatismo máfico associado ao GRP: (a) enclave máfico com bordas desmembradas no GRP; (b) schilieren máfico paralelo à S0 do GRP; (c) intrusão máfica contaminada, mostrando contatos típicos de interação liquido-líquido; (d) dique sinplutônico de material máfico contaminado pelo GRP; (e) vista ampla de zona com enxame de enclaves máficos de morfologia e contatos variados no GRP e (f) enclave máfico microgranular de contatos nítidos paralelo à S0 do GRP. Figura 23. Feições mesoscópicas do GSM: (a) textura heterogranular hipidiomórfica típica do GSM; (b) clots biotíticos de tamanhos variados e formas arredondadas a ovais, típicos do GSM; (c) clot biotítico com borda reativa; (d) cristais de Afs de tamanho anômalo com textura de manteamento por biotita; (e) xenólito do GRP parcialmente assimilado e (f) xenocristais de Afs com manto de biotita. Figura 24. Relações e contato do GSM com as rochas encaixantes: (a) xenólito de contatos nítidos do GRP no GSM; (b) xenólito de dimensão métrica, com bordas crenuladas e feições de assimilação parcial do GRP no GSM; (c) xenólito do GRP parcialmente assimilado no GSM; (d) resto de assimilação dos xenólitos do GRP; (e) megaxenólito de gnaisse quartzo-feldspático do Complexo Camboriú, de contatos retos e bem definidos no GSM – Praia das Laranjeiras e (f) xenólito do Granito Itapema , de contatos nítidos, mas irregulares no GSM – Perfil Interpraias. Figura 25. Relações de contato entre GRP e GSM: (a) bolsão de contatos irregulares do GSM dentro do GRP; (b) xenólito parcialmente assimilado do GRP no GSM; (c) contato irregular desenvolvido entre dique do GSM e GRP; (d) dique do GSM de contato irregular injetando apófise no GRP; (e) apófise do GSM no GRP de contatos retilíneos e (f) apófise do GSM no GRP de contatos predominantemente retos, mas localmente irregulares a lobados. Figura 26. Aspectos petrográficos e microestruturais dos Granitóides de Quatro Ilhas. Fotos a, c e d lado maior da foto com 10,40mm e fotos b, e e f com 3,25mm. Fotos de a-e tomadas a polarizadores cruzados e foto f tomada a polarizadores paralelos: (a) megacristal de Af com dupla macla, agregados de grãos recristalizados de Pl formando um segundo tamanho de grãos na rocha, megacristais de Pl de contatos irregulares e Qz com extinção ondulante; (b) aglomeração de megacristais de feldspatos com bordas de Bt+Clo+MS2, Qz com subgrãos e agregados de Qz recristalizados; (c) megacristal de Af pertítico com borda marcada por dupla macla, geração de segundo tamanho de grão na matriz por recristalização de feldspatos e Qz e corredores de deformação formado por Qz finamente recristalizado com buldging tardio tornando os contatos dos cristais crenulados e interpenetrados; (d) recristalização de grãos maiores gerando Af pertítico e bolsões mirmequíticos na matriz e Qz com extinção ondulante e formação de subgrão; (e) formação de subgrãos grandes,e recristalização do Qz, MS1em equilíbrio com demais cristais da rocha; (f) cristais de Bt castanha em aglomerados com cloritização das bordas e geração de MS2 fina e euédrica periférica juntamente com opacos. Figura 27. Aspectos petrográficos e microestruturais dos diques graníticos (Gcf) sinplutônicos aos GQI. Todas as fotos com lado maior de 3,25mm, exceto foto c de 1,30mm e tomadas a polarizadores cruzados: (a) textura equigranular com porções mais de granulação mais grossa, definidas pela aglomeração de cristais maiores de feldspatos arredondados, S0 paralela à orientação da foto e Sm discreta em alto ângulo (pontilhados na foto), recristalização dos feldspatos (PMP-02B); (b) textura heterogranular, micropertitas irregulares, formação de subgrãos nos cristais de feldspatos, bem como recristalização marginal, fratura sin-magmática em cristal maior de feldspato com entrada de material da matriz recristalizada e agregados de Qz recristalizado (PMP-01A); (c) contatos irregulares dos megacristais de feldspato com recristalização marginal (PMP-01A); (d) detalhe da foto anterior mostrando recristalização marginal do cristal de feldspato e migração do limite do grão, geração de biotita fina e mica branca na periferia do cristal e agregados granoblásticos de quartzo com formação de subgrãos (PMP-01A); (e) pertitas e dupla macla nos feldspatos alcalinos, cristais alongados de feldspato alongados na S0, megacristal de Bt ondulado e deformado na S0, agregados poligonais de Qz circundando o cristal de feldspato e formando corredores de deformação (PMP-01B). Figura 28. Aspectos geológicos, petrográficos e microestruturais do dique composto do PMP-01. Figura 29. Aspectos petrográficos e microestruturais as rochas máficas contemporâneas aos GQI (PB-04B e PMP-02A). Em ambas as fotos lado maior da foto de 3,25mm. Foto a tomada a polarizadores paralelos e foto b tomada a polarizadores cruzados: (a) textura equigranular em diorito, máficos em agregados com Tit2 associada, inclusão de Apt em Pl; (b) textura equigranular em quartzo diorito, agregados de minerais félsicos e máficos, Pl zonado e corredores de deformação com Qz finamente recristalizado gerando um segundo tamanho de grão na rocha na porção mais félsica, geração de Epd como produto de alteração de Pl. Figura 30. Aspectos petrográficos e microestruturais do Granito Mariscal. Fotos b e d, lado maior da foto de 10,40mm, fotos a, c e e de 3,25mm e foto f de 1,30mm. Todas as fotos tomadas a polarizadores cruzados, exceto a foto e tomada a polarizadores paralelos: (a) textura heterogranular do GM com cristais maiores de feldspatos arredondados, Af com pertitas do tipo fio, formação de mirmequitos de borda de grãos e agregados de Qz com recristalização granoblástica poligonal, Ms1 e Bt1 cloritizada; (b) micropertitas regulares, formação de subgrãos nos cristais de feldspatos, bem como neoformação de grãos por rotação de subgrãos nos Afs, fratura sin- magmática em cristal maior de Af com entrada de material da matriz recristalizada e formação de sombra de pressão de Qz+Bt2 nos cristais maiores; (c) GM em zona de alta deformação mostrando porfiroclasto de feldspato rotado com sombra de pressão indicando sentido horário de movimento e matriz fortemente cominuida; (d) cristal de Ms1 deformado, destaque para o tamanho deste cristal que se equipara ao dos feldspatos, recristalização granoblástica poligonal do Qz e recristalização local de feldspatos; (e) Bt castanha cloritizada, com pequenos cristais de mineral opaco resultantes da alteração, Ms1 da mesma ordem de tamanho da Bt1 e Ms2 e Bt2 se formando às expensas da Bt1; (f) megacristais de feldspatos, Ms1 deformada mostrando o strain softening nas micas primárias e geração de Ms2 a partir da Ms1 nas áreas com maior grau de deformação. Figura 31. Aspectos petrográficos e microestruturais do Granito Rio Pequeno. Lado maior das fotos a, b, c e d de 10,40mm, em c e e 3,25mm. Fotos de a-d tomadas a polarizadores cruzados e foto e-f tomadas a polarizadores paralelos: (a) textura heterogranular da matriz da rocha; (b) megacristal de Pl zonado com fratura sin-magmática preenchida por material recristalizado da matriz (indicado na foto com a seta); (c) megacristal de Af com inclusões variadas mostrando seu caráter tardio e formação de Epd como produto de alteração do Pl; (d) megacristal de Af com pertitas dos tipos fios e tranças; (e) máficos em agregados, geração de Bt2 e MS a partir da Bt1 e cloritização dos minerais máficos; (f)detalhe dos minerais máficos associados a de Tit1 bem formada. Figura 32. Aspectos petrográficos e microestruturais do Granito Rio Pequeno. Lado maior das fotos a e f de 5,20mm, em b e e 3,25mm, c com 1,63 mm e d com 2,03mm. Fotos de a e f tomadas a polarizadores cruzados e demais fotos a polarizadores paralelos: (a) trilhas de máficos marcando a S0 da rocha e ocorrência de Hb associada à Bt1, Tit2 e Al; (b) Hb bem formada e preservada na matriz da rocha; (c) cristal grande de Al euédrica com borda de Epd; (d) cristais euédricos de Al e Epd; (e) cristal euédrico de Al com coroa de Ti2 (?), relictos de anfibólio associados à Bt2; (f) cristal de Al bem formado e zonado na matriz da rocha. Figura 33. Aspectos petrográficos e microestruturais dos diques sinplutônicos no Granito Rio Pequeno. Lado maior das fotos a, b, c e e de 10,40mm e fotos d e f de 3,25mm. Fotos de a-d tomadas a polarizadores cruzados e foto e-f tomadas a polarizadores paralelos: (a) textura equigranular fina a média em dique quartzo diorítico, subgrãos grandes no Qz, pertitas do tipo fio nos Afs, Pl alterado e S0 incipiente marcada pelo alinhamento de forma de cristais de Bt e feldspatos (PMP-07B); (b) microintercalações de porções mais ricas em máficos com porções mais ricas em félsicos e S0 marcada pela orientação de forma dos cristais de biotita (PMP-07B); (c) microxenólito circundado por finos cristais de Bt de disposição discordante da S0 (PMP-07B); (d) Qz com subgrão em padrão tabuleiro de xadrez, recristalizado formando corrdores nas margens dos cristais de feldspato (PMP-07B); (e) máficos em agregados de distribuição esparsa e relação das diferentes fases de geração da Bt com Tit e MS em dique granítico (PMP-09A); (f) principais minerais acessórios e geração de MS tardia a partir da Bt1 (PMP-09A). Figura 34. Aspectos petrográficos e microestruturais do Granito Serra dos Macacos. Lado maior das fotos a, c, d e f de 10,40mm e das fotos b e e de 3,25mm. Todas as fotos tomadas a polarizadores cruzados, exceto a foto f tomada a polarizadores paralelos: (a) textura equigranular da rocha, destaque para os cristais de feldspato zonados e com sobrecrescimentos e Qz com subgrãos grandes (PMP-12A); (b) zonação normal dos cristais de Pl, formação de Epd2, Qz com subgão em padrão tabuleiro de xadrez e allanita grande euédrica (PMP-12A); (c) microxenocristal de feldspato em alto ângulo com a foliação, circundado por cristais de Bt e com cristais da matriz sendo deformados e se amoldando ao seu redor no canto inferior da foto (PMP-14A); (d) megacristal de Pl zonado, com zonação interna bem definida, zonação externa heterogênea e descontínua e crescimento secundário na parte inferior do grão, feições que sugerem uma cristalização em diversas etapas com potencial assimilação do grão e novas etapas de crescimento (PMP-12A); (e) zonação normal dos cristais de Pl denunciada pela alteração diferencial do centro dos cristais, Qz com subgrãos grandes, geração de Epd a partir da alteração do Pl, zircões euédricos (PCA-32A); (f) principais minerais acessórios e ocorrência em clusters dos máficos (PCA-34A). Figura 35. Diagrama discriminante de ambiente tectônico de Pearce et al. (1996) ilustrando a afinidade das rochas graníticas estudadas com granitos gerados em ambientes a pós colisionais. Diamantes - GRP e triângulos – GSM. O campo traçado corresponde as rochas graníticas do Batólito Florianópolis (GQI e GM também estudados na presente tese e rochas da Suíte Paulo Lopes de Florisbal et al., 2009), que apresentam correlação espacial e temporal com as rochas estudadas da região de Camboriú. Figura 36. Diagrama discriminante de ambiente tectônico de Harris (1986) ilustrando a afinidade das rochas graníticas estudadas com granitos gerados em ambientes tardi- a pós colisionais e intra-placa. Simbologia e campos traçados como referido na figura 35. Figura 37. Diagrama de classificação de granitos do tipo-A de Whalen et al. (1987). Diamantes - GRP e triângulos - GSM. Simbologia e campos traçados como referido na figura 35. I - Granitos do Tipo-I, S - Granitos do Tipo-S e A - Granitos do Tipo-A. Figura 38. Diagrama 86 Sr/ 87 Sri vs ɛNdt para as rochas da região de Porto Belo e Camboriú. Dados recalculados com base nas idades de cristalização de Florisbal et al. (2011a). Figura 39. Diagramas evolutivos para o sistema Sm-Nd separados por Domínios: (a) Domínio Sul e (b) Domínio Norte. DM corresponde à linha de evolução do Manto Empobrecido de DePaolo (1981). Áreas sombreadas junto ao eixo x correspondem à variação das idades modelo. Figura 40. Diagramas de inter-relação isotópica para o sistema Pb-Pb de todas as amostras estudadas evidenciando a existência de dois distintos domínios isotópicos. (a) 206 Pb/ 204 Pb vs 207 Pb/ 204 Pb e (b) 206 Pb/ 204 Pb vs 208 Pb/ 204 Pb. LISTA DE ABREVIAÇÕES Ab - Teor de Albita Af - Álcali Feldspato AFC - Assimilação e Cristalização Fracionada Al - Alanita An - Teor de Anortita Anf - Anfibólio Ap - Apatita ATA - Ascensão por Fluxo Turbulento BF - Batólito Florianópolis bmgd - Variedade Ms-Bt Granodiorítica dos Granitóides de Quatro Ilhas bmz - Variedade Bt Monzogranítica dos Granitóides de Quatro Ilhas BSE - Back Scattering Images Bt – Biotita CAM - Complexo Águas Mornas CAM - Complexo Granulítico Santa Catarina CC - Complexo Camboriú CCSb - Cinturão de Cisalhamento Sul-brasileiro CDF - Cinturão Dom Feliciano CGDF - Cinturão Granítico Dom Feliciano CGE - Complexo Granítico Estaleiro Clo - Clorita CMB - Complexo Metamórfico Brusque CT - Cinturão Tijucas DM - Depleted Mantle EC - Escudo Catarinense Epd - Epidoto ETR - elemento terra rara gcf - Granito cinza fino GI - Granito Itapema GM - Granito Mariscal GQI - Granitóides de Quatro Ilhas GRP - Granito Rio Pequeno GSM - Granito Serra dos Macacos Hb - Hornblenda IC - Índice de Cor ICP-MS - Ion Coupled Plasma Mass Spectrometry LA-MC-ICP-MS - Laser Ablation Multi-collector Ion Coupled Plasma Mass Spectrometry lcg - Variedade Leucogranítica dos Granitóides de Quatro Ilhas LIL - Elementos de Grande Raio Iônico MEV - Microscópio Eletrônico de Varredura Mirm - Mirmequito MS - Muscovita NAP - Núcleos Arqueano/Paleoproterozóico NWB - Northwestern Belt Or - Ortoclásio Pl - Plagioclásio PM - Província Mantiqueira Qz - Quartzo SBMGL - Lineamento Sierra Ballena- Major Gercino SEB - Southeastern Belt SHRIMP - Sensitive High Resolution Ion Micropobe SIV - Suíte Intrusiva Valsungana SIZ - Suíte Intrusiva Zimbros SVC - Seqüências Vulcanosedimentares de Cobertura TIMS - Thermal Ionization Mass Spectrometry Tit - Titanita ZCI - Zona de Cisalhamento Itajaí-Perimbó ZCIP - Zona de Cisalhamento Itajaí-Perimbó ZCMG - Zona de Cisalhamento Major Gercino Zr - zircão Agradecimentos Este trabalho foi construído a muitas e muitas mãos e também contou com a colaboração de diversos saberes que, seja de ciência, seja de vida, são infindos. Assim, tento nestes próximos parágrafos manifestar meu sincero agradecimento a todos que contribuíram para a concretização de mais um sonho meu. Em primeiro lugar, sempre e como não poderia deixar de ser, agradeço ao meu querido e amado pai por ter me dado a vida e por ter feito dela algo de grandioso e especial. Seu Derli, a ti o meu máximo obrigada por tudo. Também fica aqui o agradecimento eterno aos meus irmãos Luciano, Denise e Fernando, por toda a força e por compreenderem a minha distância e as minhas rabugices nos tantos retornos. Agradeço aos meus queridos orientadores, admiráveis professores e amigos Valdecir de Assis Janasi e Maria de Fátima Bitencourt. Vocês são muito especiais! Ao Valdecir agradeço a coragem em orientar uma pessoa desconhecida em uma área também desconhecida, por ser uma pessoa multi- (saberes, funções e atribuições), compreensiva, dedicada, sábia, empolgada e sobretudo, focado e interessado. Teu encanto pela geologia me encanta e incentiva! À Fátima sem palavras... minha amiga e professora de longa data, parceira de tantas e tantas discussões, artigos e minha grande parceira dos meus maiores feitos científicos. Obrigada por tua força, presença, foco (sempre o foco!), paciência, empolgação, parceria e também pelo amor e dedicação que colocas em tudo o que fazes e que me servem não só de exemplo, mas também de força propulsora. Contigo já aprendi e dividi muito mais do que geologia e pretendo seguir e levar adiante esta fabulosa parceria por muito mais tempo. Ao Lauro, grande Laurinho, minha motivação tanto na ciência quanto na educação. Devo agradecer-te pela confiança depositada em mim, por teres me ensinado a ser uma pessoa e uma pesquisadora mais tranquila e humilde e por me mostrares o quanto a ciência deve ter seus meios bem assegurados para que se busque um honesto e concreto fim. Obrigada também pelos questionamentos a la ―advogado do diabo‖ que sempre me fizeram olhar por outro viés algo que eu já tomara como certo. Foste, és e serás sempre uma inspiração para mim. Em mais esta etapa foste um grande colaborador e espero que sejamos sempre grandes parceiros. Agradeço à Universidade de São Paulo e ao IGc-USP pela acolhida, bem como a todos os funcionários que aqui trabalham, por sua presteza e atenção. Menção especial é feita aos funcionários Sônia e Aninha (Secretaria), Marcos Mansueto (Lab. Microssonda Eletrônica), Sandra Andrade e Paulo Mori (Lab. de Química), Vasco, Valter e Ione (CPGeo), e Samuel. Figuras ilustres e imprescindíveis no ―time educativo da casa‖, como os professores Gergely Szabó, Sílvio Vlach, Renato Moraes, Daniel H. Schorscher, Mário da Costa Campos Neto, Antônio Fragoso-Cesar, Rogério Azzone, Adriana Alves e Lucelene Martins, merecem um especial e carinhoso agradecimento pela ajuda nos mais diversos temas abordados nesta tese, recomendação de bibliografia ou mesmo discussão de dados, resultados, tectônica e também pela agradável companhia diária. A ajuda de vocês foi sem dúvida indispensável. À FAPESP pela concessão da bolsa de doutorado e por todo o suporte financeiro. Aos meus amados colegas, amigos e fiéis companheiros e escudeiros de campo: Tiago Gregory, Giusepe Betino de Toni e Samuel Sbarain. Guris vocês são demais!!!! Obrigada por toda a força nas etapas de campo e vida longa ao magmatismo sintectônico! Aos colegas, amigos e estimados companheiros de ciência dos grupos de pesquisa ―Magmatismo Sintectônico‖ e ―Petrologia e Geoquímica‖ da Universidade Federal do Rio Grande do Sul: Ingke, Mari, Moni, Gregory, Jepeto, Samuel, Damita, Amós, Dani, Duda e Sargento. Tenho orgulho de fazer parte de um grupo tão heterogêneo no que tange a quase tudo, mas tão uníssono com relação ao amor que têm pela geologia. Agradeço à acolhida calorosa quando aqui recém chegada da Alice, Bruna e Cris. Sem vocês não sei o que eu teria feito nesta Babilônia. E também a sempre calorosa e feliz acolhida nos meus constantes retornos a Porto Alegre das queridas irmãs Casagrande, dos tantos habitantes do Ap. da Santa Cecília e sobretudo ao Duda, e também ao Vieira e Gregory. Aos meus super companheiros de Casa Brasil agradeço pelas festas, jantas, discussões, enfim, aos meus quatro grandes companheiros de vida que muito me ensinaram nestes anos de convivência: Alice, Rafa, Léo, e Rafa obrigada pela companhia, pelos ombros amigos e pelo imenso aprendizado que creio que proporcionamos uns aos outros. Ao Rafa, em especial agradeço por ter me mostrado, mesmo que de uma maneira inusitada, o quanto sou uma pessoa sincera, coerente, forte, centrada e capaz. A todos os meus colegas e amigos de pós-graduação: Gabriel (Rã), Brenda, Cauê, Liza, Renato (Lesma), Bruna (Asna), Vivian (Cachorra), Frederico (Jaú), Rafael (Vivi), Maurício (Pavão), Felipe (Colômbia), Alba, Vinícius (Mikuim), Taís (Tchitcho), Giovana, Rafael (Cofrinho), Alice (Kenga), Cláudio (Kabong), Leonardo (Harry), Maurício (Borba), Bruno (Melado), Roberta (Pisa), Diana, Felix, Caê, entre tantos outros. Obrigada pelas conversas, cafés, discussões, trabalhos de campo, cervejinhas e festas para descontração. Aos tantos amigos que a vida me deu e cujas visitas, efêmeras ou não, ou apenas as lembranças, as ligações, os encontros, as viagens ou mesmo apenas as lembranças me fizeram e me fazem mais forte a cada dia... os laços que nos unem são muitos mais do que os de rocha e as emoções são muitas: Carol, Gra, Juca, Joaninha, Barney, Passarinho, Gregory, Jepeto, Ingke, Sargento, Duda, Gasta, Léo, Tunicão, Romualdo, Marieta, Renan (Cachopa), Kama, Xalala, Cachorra, Diegão, Karine, Juazeiro, Segundo, Pirita, Alex, Pará, Ari, Borba, Dali, Cristão, Punk, Aninha, Basei, Minero, Xurume, Coisinha, Elias, Carlinha, Iágaro, Léo, Marlice, Rafa, Gorka, Laura, Josi, Dudu, Flavinha, Clarissa, todos meus amigos eternos do CAEG-UFRGS e a todos os outros que eu possa ter esquecido pela emoção do momento... vosso amor é grande parte daquilo que me nutre! Amo vocês!!!! Um parágrafo é aqui especialmente dedicado a cinco pessoas que o destino colocou no meu caminho e que desde este dia tudo ficou mais colorido, mais bonito e mais amável: Carol, Gra, Joana, Juca e Alice, vocês são mais do que irmãs, vocês são uma parte indissociável da minha alma e de tudo aquilo que eu acredito. É por estas e por outras que ―...eu sei tudo o que amor é capaz de me dar, eu sei já sofri, mas não deixo de amar, se chorei ou se sorri, o importante é que emoções eu vivi...‖ Amo vocês demais minhas irmãs metralhas e espero provocar e viver muitas outras emoções com vocês! Aos amigos que aqui fiz e que fizeram esta jornada de quatro anos muito mais agradável, com seus sorrisos, seus sons, suas cores, suas flores, sua companhia, apoio e alegria: Alice, Rafa, Bruna, Lesma, Carol, Bisteca, Kabong, Brenda, Cofrinho, Basei, Cachorra, Guzela, Titica, Rodolfo, Pará, Rã, Fio, Atoladinha, Pinhão, Camila (Chava), Cotoco, Pig, Bixa, Emília, Clô, Oncinha, Scheila, Pulga, Mikuim, Tchitcho, Melado, Aedes, Sabu, Sextinha, ... são muitos, não conseguirei escrever aqui todos... Aos alunos das turmas de Petro Ígnea/ 2009 e de Sistema Terra/ 2011 agradeço a fantástica troca de conhecimentos e a oportunidade de ter compartilhado diversos bons momentos com vocês, seja em sala de aula, seja nos trabalhos de campo. Com vocês aprendi muito e agradeço a paciência com esta aspirante a educadora apaixonada por o que faz. I also would like to say many thanks for the ―UA Dream Team‖: Larry Heaman, Judy Schultz, Barry and Andy DuFrane. Thank you for all your kindness and patience with me in everything that I did over there in UA. For Larry and Andy I also would like to say thank you for all your help in improving my knowledge. Por fim, agradeço a todos aqueles que torceram por mim e que do seu jeito me apoiaram e colaboraram para a finalização de mais esta etapa. E claro, agradeço demais ao meu povo brasileiro, fascinante, brilhante, cheio de garra, luz e força e ainda criativo e capaz, por fazer parte de mais esta etapa da minha formação e sobretudo da minha alma. Ei de retribuir! RESUMO O Escudo Catarinense abrange diversos plutons graníticos correlacionáveis no espço e no tempo com zonas de cisalhamento translitosféricas. A Zona de Cisalhamento Major Gercino (ZCMG) é uma megaestrutura que consiste em diversos segmentos anastomosados que controlam a ascenção e o posicionamento de sucessivos pulsos graníticos. A conexão entre o cisalhamento e as fontes dos magmas é ainda pouco clara e resulta em distintas intepretações. A região de Porto Belo corresponde à zona de mais alta deformação na ZCMG, onde a fase precoce do magmatismo pós colisional é representada por granitos subalcalinos alto-K (Granitóides de Quatro Ilhas, GQI) que são intrudidos por um muscovita-biotita granito peraluminoso Granito Mariscal, GM); estas duas associações foram datadas por LA-MC- ICPMS em 630-615 Ma e 610 Ma, respectivamente. A região de Camboriú, situada em uma zona de baixa deformação, localizada imediatamente a norte da ZCMG, também é caracterizada por biotita-horblenda granito subalcalino e metaluminoso (~620 Ma Granito Rio Pequeno, GRP) que é intrudido por muscovita-biotita granito peraluminoso (Granito Serra dos Macacos, GSM, datado em ~610 Ma). Apesar das idades de cristalização similares, os padrões de herança dos zircões são notavelmente diferentes nas duas regiões. Nos granitos da região de Porto Belo as idades de herança são predominantemente neoproterozóicas (900, 700-650 Ma), com raras idades paleoproterozóicas (2.0-2.2 Ga) apenas identificadas no GM peraluminoso. Por outro lado, nos granitos da região de Camboríu, idades de herança neoproterozóica (730-650 Ma) foram também identificados em ambos GRP e SMG, além de idades mesoproterozóicas (1.6 Ga), restritas ao GRP e paleoproterozóicas (2.1-1.8 Ga) e arquenas (3.4-2.9 Ga) no GSM. As assinaturas isotópicas Sm-Nd também distinguem os granitos aflorantes a norte da ZCMG, com εNd(t) fortemente negativo (GRP: -12 to -16; GSM: -22 to -24), dos granitos dentro da ZCMG (εNdt= -6 to -10 nos GQI e GM). Estas diferenças são refletidas nas idades modelo Sm-Nd T(DM), mais altas para o GSM (2.5-2.6 Ga) e GRP (1.7-2.1 Ga) quando comparadas aos GQI (~1.5 Ga) e GM (2.2 Ga). A razão 87 Sr/ 86 Sr(t) é relativamente baixa nos GRP e GSM (0.708-0.711); particularmente para o GSM, com mais elevada idade modelo Sm-Nd T(DM), estes valores implicam em fontes com baixas razões Rb/Sr integradas no tempo. Razões 87 Sr/ 86 Sr(t) mais elevadas caracterizam os granitos da região de Porto Belo, especialmente os GQI (0.712-0.725); as rochas máficas associadas mostram valores menores (0.708-0.710). A assinatura isotópica Pb-Pb em feldspatos alcalinos dos GRP e GSM são geralmente similares, com baixas razões 206 Pb/ 204 Pb=16.0–16.7, 207 Pb/ 204 Pb=15.3-15.6 e 208 Pb/ 204 Pb=36.6-37.5, enquanto os GQI e GM são muito mais radiogênicos ( 206 Pb/ 204 Pb= 18.0–18.6; 207 Pb/ 204 Pb= 15.6-16.0; 208 Pb/ 204 Pb= 37.7-38.8). As características geoquímicas e isotópicas do magmatismo precoce pós-colisional em ambos domínios apontam para predomínio de fontes crustais, mas a ocorrência de rochas máficas contemporâneas atesta a participação de magmas toleíticos como um componente importante ao menos am algumas das rochas menos diferenciadas. Considerando a existência de uma importante estrutura tectônica, bem como os contrastantes dados U-Pb, Sm-Nd, Rb-Sr e Pb- Pb obtidos nos diferentes granitos ocorrentes em ambos lados desta estrutura, a intepretação da mesma como uma sutura parece uma hipótese viável. Por outro lado, o claro caráter transcorrente da ZCMG, bem como a assinatura pós-colisional e as idades similares do magmatismo granítico ocorrente em ambos os lados da mesma, argumenta contra a intepretação desta como uma sutura mais jovem que 630 Ma. Desta forma, as diferenças isotópicas podem ser atribuídas à intercalação tectônica pré-trascorrência relacionada a colisão principal por volta de ca. 650 Ma, assim como à justaposição de diferentes segmentos crustais como resultado da transcorrência destral. ABSTRACT The Catarinense Shield comprises several granitic plutons linked in space and time with translithospheric shear zones. The Major Gercino Shear Zone (MGSZ) is a megastructure consisting of several anastomosing segments that controlled the ascent and emplacement of successive granitic pulses. The connection between shearing and source of the magmas is still unclear and gives rise to distinct interpretations. The Porto Belo region corresponds to the highest deformation site in the MGSZ, where the early-phase post-collisional magmatism is represented by high-K subalkaline granitoids (Quatro Ilhas Granitoids, QIG) that were intruded by peraluminous muscovite-biotite granite (Mariscal Granite, MG); these two associations were dated by LA-MC-ICPMS at 630-615 Ma and 610 Ma, respectively. The Camboriú region, situated within a low strain zone immediately to the north of MGSZ, also features high-K, subalkaline metaluminous biotite±hornblende granite (the ~620 Ma Rio Pequeno Granite, RPG) intruded by peraluminous muscovite-biotite granites (Serra dos Macacos Granite, SMG, dated at ~610 Ma). In spite of the similar crystallization ages, the pattern of zircon inheritance is remarkably different in the two regions. In the Porto Belo region granites the inheritance ages are predominantly Neoproterozoic (900, 700-650 Ma) with rare Paleoproterozoic (2.0-2.2 Ga) ages, just identified in the peraluminous MG. On the other hand, in the Camboriú region granites, Neoproterozoic (730-650 Ma) inheritance ages were also identified in both RPG and SMG, besides Mesoproterozoic ages (1.6 Ga) restricted to the RPG and Paleoproterozoic (2.1-1.8 Ga) and Archean (3.4-2.9 Ga) to the SMG. The Sm- Nd isotopic signature also distinguishes the granites outcropping north of the MGSZ, with strongly negative εNd(t) (RPG: -12 to -16; SMG: -22 to -24), from the granites within the MGSZ (εNdt= -6 to -10 in QIG and MG). Such differences are reflected in the Sm-Nd model ages T(DM), higher for SMG (2.5-2.6 Ga) and RPG (1.7-2.1 Ga) as compared to QIG (~1.5 Ga) and MG (2.2 Ga). 87 Sr/ 86 Sr(t) ratio is relatively low in RPG and SMG (0.708-0.711); in particular for the SMG, with high Sm-Nd T(DM), these values imply sources with low time- integrated Rb/Sr ratios. Higher 87 Sr/ 86 Sr(t) ratios characterize granites from the Porto Belo region, especially the QIG (0.712-0.725); lower values are shown by associated mafic rocks (0.708-0.710). The Pb-Pb isotope signature of K-feldspars from RPG and SMG are broadly similar, with low 206 Pb/ 204 Pb=16.0–16.7, 207 Pb/ 204 Pb=15.3-15.6 and 208 Pb/ 204 Pb=36.6-37.5 ratios, whereas the QIG and MG are much more radiogenic ( 206 Pb/ 204 Pb= 18.0–18.6; 207 Pb/ 204 Pb= 15.6-16.0; 208 Pb/ 204 Pb= 37.7-38.8). The geochemical and isotope characteristics of the early post-collisional magmatism in both domains point to dominantly crustal sources, but the occurrence of coeval mafic rocks attests to the participation of tholeiitic magmas as an important component at least in some of the less differentiated rocks. Considering the existence of a major tectonic structure, as well as the contrasted U-Pb, Sm-Nd, Rb-Sr and Pb- Pb data obtained from granites on either side of it, which point to distinct sources, the interpretation that this structure is a suture seems a viable hypothesis. On the other hand, the clearly transcurrent character of the MGSZ, as well as the post-collisional signature and similar age of granitic magmatism on both sides of it argue against its interpretation as a suture younger than 630 Ma. Likewise, the isotopic differences could be attributed to pre- transcurrence tectonic interleaving related to a ca. 650 Ma main collision, as well as to the juxtaposition of different crustal segments resulting from dextral transcurrence. Capítulo I – Introdução L.M.Florisbal 23 Tese de Doutorado CAPÍTULO I INTRODUÇÃO 1 Apresentação A abordagem integrada da geologia das rochas graníticas tem se tornado uma tendência crescente nas últimas décadas, tanto pela necessidade de se obter uma visão holística dos fenômenos geológicos quanto pelos resultados positivos que traz para o entendimento da evolução da crosta. Sendo seu constituinte principal, as rochas graníticas fornecem importantes informações sobre as propriedades reológicas e evolução composicional da crosta, e visto como um sistema particular, cada corpo granítico representa uma história evolutiva multifacetada, que comporta aspectos estruturais, composicionais (químico-mineralógicos) e cronológicos interdependentes (Bitencourt, 1996). O posicionamento dos granitóides é governado pela interação entre o campo tensional global e a reação mecânica das rochas encaixantes. A tensão global, por sua vez, resulta da interação entre o campo tensional regional e as tensões internas ao sistema magmático e geradas por ele, como suas forças de flutuação, tensões termais e gradientes de tensão relacionados à diferença de viscosidade entre magmas coexistentes. As componentes internas da tensão estão, portanto, relacionadas à variáveis como composição químico- mineralógica, temperatura e velocidade de resfriamento, as quais interagem com as propriedades físicas e químicas das rochas encaixantes para determinar a relação final entre elas. Por outro lado, o campo tensional externo resulta da distribuição das tensões na crosta, a qual é também afetada pela presença de grandes volumes de rochas graníticas, como é comum nos cinturões orogênicos. O resfriamento de grandes massas graníticas num espaço de tempo prolongado impõe modificações de natureza física na crosta, na medida em que a reologia da mesma é progressivamente modificada, causando uma redistribuição das tensões em função das mudanças relativamente bruscas de comportamento físico dos magmas ao atravessar dois limiares reológicos principais (Fernandez e Gasquet 1994). Evidências da presença simultânea de magmas félsicos e máficos na mesma câmara são abundantes em diversas situações geológicas, e o grau de interação entre esses dois materiais de propriedades distintas constitui um fator determinante nas propriedades físicas e químicas de ambos. Um dos efeitos mais marcantes desta interação diz respeito à heterogeneidade de propriedades físicas e químicas que se estabelecem em pequena escala, ocasionando uma grande variação na taxa de deformação desses materiais, bem como na composição dos mesmos. A aplicação direta de parâmetros comumente tidos como confiáveis na avaliação destas variações Capítulo I – Introdução L.M.Florisbal 24 Tese de Doutorado torna-se questionável, já que a base teórica dessas determinações consiste na presença de taxas de deformação "normais", entendidas como tal aquelas observadas no âmbito do metamorfismo e da deformação de estado sólido, e a petrogênese destes ―sistemas compostos‖ exige uma abordagem integrada de diversas metodologias para uma compreensão efetiva dos processos envolvidos na gênese e evolução dos magmas. Por outro lado, o desenvolvimento de critérios para distinguir processos geológicos similares é também uma questão de tempo e evolução das técnicas aplicadas ao estudo destes processos e, apesar da grande contribuição representada pelos resultados experimentais (Patiño-Douce, 1995, 1999, Sisson, 2000, Ulmer 2001), o processo de maturação científica destes critérios requer a comprovação de sua validade em situações naturais, quando o máximo de variáveis possa ser testado por meio da aplicação de parâmetros e metodologias diversas. Posto isto, para o entendimento da evolução petrogenética de magmas graníticos é indispensável o estudo dos processos de transporte, ascensão e diferenciação dos magmas. O magmatismo granítico sintectônico é comumente observado em regiões de construção de montanhas e muitos autores apontam para a conexão entre a geração, ascensão e o posicionamento destes magmas com determinados tipos de estruturas, sejam de caráter compressional ou extensional, que compõem os cinturões orogênicos. A relação temporal entre a tectônica e a geração dos magmas é refletida em relações de contato ou de corte, de escalas pequenas a locais, entre duas intrusões, bem como pela evolução das tramas relacionadas ao resfriamento progressivo dos líquidos magmáticos. A reconstrução dos eventos magmáticos relacionados a cada episódio de deformação pode ajudar a entender a relação entre estágios reológicos resultantes do resfriamento progressivo e da cinemática local. A compreensão de como câmaras magmáticas são construídas no espaço e no tempo, se por eventos magmáticos episódicos ou contínuos, bem como sua relação com a tectônica tem sido uma abordagem frequente na literatura atual, onde diversos autores (Hyndman, 1981; Vigneresse et al., 1996; Bouchez et al., 1997; Wiebe et al., 1997; Koyaguchi e Kaneko, 1999; Bergantz, 2000; McNulty et al., 2000; Petford et al, 2000; Petford, 2003; Coleman et al., 2004; Weinberg et al., 2004; Glazner e Bartley, 2006; Bachmann et al., 2007; Walker et al., 2007; Michaut e Jaupart, 2011; Burgisser e Bergantz, 2011; Menand, 2011; Miller et al., 2011) destacam a importância deste tipo de estudo integrado como fundamental. A volumosa massa granítica que compõe a porção sudeste do Escudo Catarinense vem sendo investigada por diversos pesquisadores no intuito de estabelecer sua idade, estratigrafia interna, significado geotectônico e correlação com associações similares no Rio Grande do Sul e Uruguai, que tomados em conjunto compõem o Cinturão de Cisalhamento Sul-brasileiro (Bitencourt, 1996). Apesar do grande número de determinações geocronológicas obtidas, sobretudo nos últimos vinte e cinco anos (e.g. Basei, 1985; Basei e Teixeira 1987; Babinski et al., 1997; Basei et al., 2000, 2005, 2008; Chemale et al., 2003; Hartmann et al, 2003; Silva et al. 2002, 2003, 2005; Oyhantçabal et al. 2007, Passarelli et al., 2010), em grande parte desta região, e principalmente na sua metade sul, os mapas geológicos disponíveis ainda têm escala regional e a abordagens como a do magmatismo máfico como sincrônico às intrusões graníticas, bem como a investigação do caráter sintectônico de diversas intrusões, é ainda bastante escassa. Um modelo integrador é importante para a compreensão da evolução do magmatismo pós-colisional precoce de idade neoproterozóica no sul do Brasil, sobretudo no que tange à contribuição do manto na gênese dos diferentes tipos de rochas gerados neste ambiente, o que representa uma importante acresção vertical durante Capítulo I – Introdução L.M.Florisbal 25 Tese de Doutorado este período e mostra o papel da tectônica transcorrente na evolução destas associações petrotectônicas. O reconhecimento do magmatismo pós-colisional (sensu Liègois, 1998) tem crescido no sul do Brasil na última década através da ampliação dos trabalhos de mapeamento de semi-detalhe e detalhe, análise de dados estruturais e aquisição de dados de geoquímica de elementos traço e isotópica, além de dados isotópicos (Bitencourt e Nardi 1993, 2000; UFRGS, 2000; Garavaglia et al. 2002; Wildner et al. 2002; Sommer et al. 2005; Florisbal 2007; Florisbal et. al. 2009; Phillip et al. 2004; Campos, 2007; Fontana, 2008). Contudo, a compreensão integrada dos processos que ocorreram durante o período pós-colisional é ainda bastante deficitária. O magmatismo se relaciona com a tectônica transcorrente regional de diversas maneiras durante a evolução do período pós-colisional, sendo na maior parte das vezes seu agente controlador. As zonas de cisalhamento são interpretadas como condutos para o transporte dos magmas, bem como agentes na descompressão do manto, reativando fontes do magmatismo calcialcalino existentes no período pré-colisão, bem como desencadeando fusão crustal. A participação de fontes mantélicas modificadas pela subducção prévia na geração do magmatismo pós-colisional do sul do Brasil é apresentada por alguns autores (Bitencourt e Nardi 1993, 2000; Garavaglia et al., 2000; Florisbal 2004; Fontana, 2008; Fontana et al. 2010; Fontana, 2011) em oposição às fontes relacionadas exclusivamente a processos de fusão de crosta continental. 2 Localização e acessos A área de estudo abordada no desenvolvimento da tese da bolsista abrange três ocorrências que estão dispostas na porção leste do estado de Santa Catarina. A região mais a norte compreende as localidades de Camboriú e Porto Belo, ambas a norte de Florianópolis, e a região mais a sul compreende a localidade de Garopaba-Paulo Lopes. O principal acesso à área é feito pela BR-101 e a mesma faz a conexão das três áreas abordadas no projeto (Fig. 1). Figura 1. Localização e acessos da área de estudo. Capítulo I – Introdução L.M.Florisbal 26 Tese de Doutorado 3 Objetivos e estruturação do texto A opção de uma abordagem integrada traz embutida a premissa de que, para levá-la a termo, é necessário descrever e analisar comparativamente as características das diferentes intrusões ocorrentes na área estudada. Em contraposição ao trabalho de investigação de processos específicos, que visa aprofundar e testar critérios já estabelecidos, este trabalho busca semelhanças e diferenças entre os processos que ocorrem no limiar de dois campos distintos, mas transicionais, representados pela cristalização magmática e pela transformação subsolidus, quando acompanhadas de deformação. Além disso, ainda visa elucidar os processos evolutivos dos magmas graníticos, bem como as fontes envolvidas nestes processos, dentro e fora do foco de deformação principal, em diferentes segmentos do Cinturão de Cisalhamento Sul-brasileiro (CCSb). As rochas ígneas que estudadas são correlacionáveis estrutural e composicionalmente ao magmatismo pós-colisional precoce de idade neoproterozóica (Bitencourt, 1996; UFRGS, 1999, 2000; Florisbal, 2007, Florisbal et al., 2009, Peternell et al., 2010). Dado que as associações representam suítes de granitóides porfiríticos sintranscorrentes com rochas máficas e granitos heterogranulares a equigranulares sincrônicos, uma proposta de caracterização das diferentes associações, seguida de comparação entre as mesmas, objetiva investigar as fontes e processos de geração e evolução dos magmas, bem como o papel da tectônica, neste contexto. O objetivo principal deste estudo é gerar dados que embasem a discussão da origem, diversidade e o controle tectônico do magmatismo pós-colisional neoproterozóico no sul do Brasil através de uma revisão e discussão com enfoque petrológico integrado. Para tal, foram obtidos novos dados geológicos, petrográficos, geoquímicos, isotópicos e geocronológicos para a investigação e proposição de um modelo de geração e evolução das rochas graníticas, procurando entender a relação entre as fontes crustais e mantélicas no período pós-colisional precoce e a influência da atividade tectônica na gênese das associações. A investigação de processos de diferenciação magmática (e.g. cristalização fracionada, fracionamento durante ascensão por fluxo turbulento, contaminação crustal e mistura de magmas) e da influência da tectônica transcorrente no desenvolvimento e na extensão destes processos visa aprimorar o conhecimento acerca destes mecanismos. O estudo do magmatismo sintectônico de associações de rochas félsicas e máficas contemporâneas, disposto em zonas com diferentes graus de deformação, busca estabelecer a importância da deformação no desenvolvimento dos processos de modificação da composição original dos magmas. Além disso, este tipo de estudo integrado visa entender e identificar com maior precisão onde estas modificações se desencadeiam: se na fonte, durante o transporte ou no local de posicionamento dos magmas. Como consequência, desta abordagem integrada, são discutidos também, as diferentes forma de construção de plutons e câmaras magmáticas, abordando questões como tempo, controle estrutural e fontes ativadas na construção dos mesmos. A tese corresponde, nesse sentido, a uma progressão dos estudos iniciados por Bitencourt (1996), Bitencourt e Nardi (1993, 2000), Florisbal (2007), Florisbal et al. (2009) e Peternell et al., (2010), dando agora maior ênfase no condicionamento tectônico das fontes do magmatismo estudado, bem como na identificação da influência da tectônica nos processos de evolução magmática. Os estudos foram realizados em ocorrências selecionadas de rochas graníticas, que em sua maioria já tinham sido alvo de estudos de algum detalhe realizados pelos grupos de Petrologia e Geoquímica das Rochas Ígneas e Magmatismo Sintectônico da Universidade Capítulo I – Introdução L.M.Florisbal 27 Tese de Doutorado Federal do Rio Grande do Sul, bem como pelos alunos da disciplina de Mapeamento Geológico Básico da mesma universidade (UFRGS, 1999, 2000). A discussão de aspectos petrográficos, estruturais e químicos é centralizada nas rochas graníticas porfiríticas; entretanto, são apresentados também dados obtidos em algumas ocorrências máficas interpretadas como contemporâneas, no intuito de embasar algumas considerações sobre a interação dos mesmos com os granitóides encaixantes, bem como em corpos graníticos hetero a equigranulares gerados no mesmo intervalo temporal dos granitos porfiríticos. Os dados geoquímicos e geocronológicos são utilizados como ferramenta fundamental no estabelecimento da estratigrafia dos granitóides, bem como no estabelecimento da evolução do magmatismo em escala mais ampla. A opção em favor da geração e integração de diversos dados com a utilização de multi-ferramentas do presente estudo não permite o aprofundamento de aspectos petrológicos de maior detalhe ou mesmo intepretações tectônicas de ampla escala. A tese é composta por artigos científicos submetidos a revistas internacionais. Assim, a estruturação da tese é feita de modo a contextualizar o tema abordado na tese, apresentar os objetivos e materiais e métodos utilizados para a relaização da mesma. Estes items são apresentados em um capítulo introdutório que antecede a apresentação dos artigos, que constam como anexo. O primeiro artigo apresentado na tese entitulado ―Space-time relation of post-collisional granitic magmatism in Santa Catarina, southern Brazil: U-Pb LA-MC-ICP-MS zircon geochronology of coeval mafic- felsic magmatism related to the Major Gercino Shear Zone‖ apresenta os dados geocronológicos U-Pb em zircão e discute questões tectônicas bem como a relação espaço-tempo existente entre associações graníticas localizadas tanto na Zona de Cisalhamento Major Gercino quanto a norte da mesma. O segundo artigo, entitulado “Petrogenesis of syntectonic granites emplaced at the transition from thrusting to transcurrent tectonics in post-collisional setting: whole-rock and Sr-Nd-Pb isotope geochemistry in the Neoproterozoic Quatro Ilhas and Mariscal granites, southern Brazil” aborda geologia, petrografia, geoquímica e isotopia Sr-Nd-Pb das rochas graníticas e máficas ocorrentes na região de Porto Belo, correspondente a zona de mais alta deformação. Neste trabalho são apresentados e discutidos dados sobre a fonte do magmatismo, bem como a forma de construção dos plutons e o papel da tectônica transcorrente como agente controlador da ativação de diversas fontes, ascenção e posicionamento dos magmas. O terceiro artigo, entitulado ―Petrogenesis of the early post-collisonal granitic magmatism within the Southern Brazilian Shear Belt: whole-rock and Sr-Nd-Pb isotope geochemistry in the Neoproterozoic Rio Pequeno and Serra dos Macacos granites” tem abordagem bastante semelhante ao segundo artigo, mas apresenta os dados obtidos na região de Camboriú. Além da introdução e artigos em anexos, é apresentado em um item de discussão, onde é apresentada a integração e comparação dos dados obtidos nas diferentes regiões e o fechamento da tese, que se dá no item de considerações finais. Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 28 Tese de Doutorado CAPÍTULO II MATERIAIS E MÉTODOS A metodologia proposta para o desenvolvimento da tese consiste na aplicação de diferentes técnicas de estudo de rochas plutônicas, no intuito de compreender e integrar os diversos aspectos da geologia destas rochas. Por meio desta integração, tenta-se obter uma visão global das rochas nos seus aspectos estratigráficos, petrológicos e estruturais, bem como uma visão comparativa do comportamento das unidades abordadas. 1 Mapeamento Geológico e Estrutural A base deste trabalho não está fundamentada em mapeamento geológico regional, mas sim em um detalhamento de áreas alvo. Assim, na região de Porto Belo foram realizados trabalhos de campo para detalhamento estrutural e coleta de amostras, para aquisição de mais dados petrográficos e geoquímicos, além de dados isotópicos inexistentes para as rochas da região. Já na região de Camboriú, porção norte da área de estudo, foi feito um reconhecimento regional para uma melhor compreensão da extensão dos granitos Rio Pequeno e Serra dos Macacos na Folha Camboriú, bem como sua posição estratigráfica e sua relação com termos máficos. Realizadas estas etapas, foram selecionadas áreas específicas para levantamentos de detalhe ainda maior, visando compreender as relações geométricas entre o magmatismo félsico e máfico nas zonas com diferentes concentrações da deformação e também para a seleção criteriosa das amostras a serem utilizadas nos estudos isotópicos e geocronológicos. Trabalhos específicos de detalhe em escala de afloramento foram realizados também em locais com maior ocorrência de diques sinplutônicos, com intuito de avaliar as dimensões e o grau de orientação preferencial destes corpos e sua relação com a foliação das rochas encaixantes, bem como buscar evidências da interação destes magmas e de processos de mistura nestas localidades. 2 Análise Petrográfica e Microestrutural A partir das amostras coletadas nos trabalhos de campo foram realizados estudos petrográficos com os seguintes objetivos: (i) caracterizar os granitóides e rochas máficas e definir suas variações faciológicas; (ii) comparar a mineralogia encontrada em cada conjunto de rocha das diferentes unidades a serem estudadas; (iii) selecionar as amostras a serem utilizadas nos estudos de química mineral, de rocha total e isotópica; (iv) identificar as principais microestruturas de cada uma das unidades estudadas nos diferentes sítios deformacionais Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 29 Tese de Doutorado e desenvolver um estudo comparativo das mesmas visando entender a progressão da deformação no magmatismo pós-colisional e (v) buscar feições petrográficas que permitam identificar processos de mistura de magmas. A classificação petrográfica no diagrama QAP de Streckeisen (1976) teve por base a contagem modal de pontos em seções delgadas, eventualmente combinadas com contagens em fatias de rocha, no caso de amostras de granulação grossa. Os dados de microestruturas foram obtidos em lâminas orientadas. A seleção das litologias investigadas obedeceu aos seguintes critérios: (i) pertencer a unidades litoestratigráficas onde foram efetuados trabalhos de maior detalhamento estrutural; (ii) apresentar feições microestruturais passíveis de investigação; (iii) conter marcadores de diferentes comportamentos reológicos, que permitam a comparação entre as diferentes unidades. 3 Litoquímica Na região de Porto Belo, Bitencourt (1996) apresentou uma série de dados geoquímicos dos Granitóides de Quatro Ilhas e Granito Mariscal, bem como de raros enclaves máficos microgranulares e corpos menores de composição diorítica, que representam o magmatismo máfico sincrônico àquelas rochas. As análises químicas de elementos maiores e traços foram realizadas no Laboratório de Geoquímica do Centro de Estudos em Petrologia e Geoquímica (CPGq), Instituto de Geociências, UFRGS, por fluorescência de raios-X e alguns dados complementares de elementos traço presentes em teores mais baixos, incluindo os elementos terras-raras, foram ainda obtidos por ICP-MS, no Activation Laboratories, Canadá. Maiores detalhes sobre condições analíticas destes dados podem ser encontrados em Bitencourt (1996). Os trabalhos de Florisbal (2007) e Florisbal et al. (2009) apresentam dados das rochas graníticas da SPL. Estes dados de elementos maiores foram obtidos por fluorescência de raios-X e menores e traços, bem como elementos terras raras, por ICP-MS, todos no Activation Laboratories, Canadá. Embora o banco de dados de litoquímica da área de estudo pareça bastante amplo, a escassez de dados deste tipo nas rochas máficas e félsicas sincrônicas aos Granitóides de Quatro Ilhas, bem como a inexistência de dados litoquímicos para os granitos Rio Pequeno e Serra dos Macacos, justifica a escolha deste método de análise para a realização do estudo. O estudo geoquímico de rocha total foi realizado com a finalidade de classificar as rochas e investigar sua gênese e evolução através da análise do comportamento dos elementos maiores, traços e terras raras. A caracterização química dos diferentes pulsos do magmatismo máfico e granítico, bem como os termos híbridos gerados pela interação de magmas mantélicos e fusões crustais sob a atividade de diferentes campos tensionais também foi investigada com intuito de buscar entender a relação dos processos de mistura e contaminação de magma com a atividade tectônica. Para realização destes estudos, as amostras foram preparadas nas seguintes etapas: (i) lavagem das amostras e extração de eventuais porções alteradas, (ii) obtenção de brita em prensa hidráulica, (iii) quarteamento para extração de ca. 100 g representativos da amostra; (iv) moagem das amostras em moinho ágata de tipo planetário até a obtenção de pó na fração com tamanho de grão inferior a 200 mesh. O pó obtido foi utilizado para análise de elementos maiores por fluorescência de raios-X para elementos maiores e traço e por ICP-MS para elementos traço presentes em concentrações mais baixas, incluindo os elementos terras-raras, no Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 30 Tese de Doutorado Laboratório de Química e ICP do Instituto de Geociências da Universidade de São Paulo, de acordo com as metodologias descritas em (Mori et al., 1999) e (Navarro et al., 2008), respectivamente. 4 Química Mineral Análise química mineral de minerais essenciais foi realizada com intuito de aprimorar a investigação petrográfica, não sendo seu objetivo um estudo detalhado da composição química destes minerais, mas uma caracterização das mesmas. Nas amostras coletadas nos trabalhos de campo efetuados por Bitencourt (1996), na região de Porto Belo utilizou os dados de química mineral para caracterizar a química da mineralogia primária, recristalizada e neoformada dos granitóides. Os dados de química mineral oque constam na tese foram obtidos através da utilização da Microssonda Eletrônica do Instituto de Geociências da USP, para análise dos elementos maiores e cálculo das fórmulas estruturais dos minerais (essencialmente plagioclásio e minerais máficos). Os principais objetivos desta etapa do trabalho foram a caracterização da química mineral dos minerais essenciais dos corpos graníticos e de algumas ocorrências máficas, bem como a avaliação das condições de de pressão e temperatura em que estes magmas foram gerados. 5 Geoquímica Isotópica Rb-Sr e Sm-Nd em rocha total Diversos trabalhos têm demostrado que magmas graníticos são produto de processos evolutivos complexos, que geralmente envolvem mais de uma fonte, sendo necessária a utilização de metodologias de estudo que procurem revelar esses processos através da busca da compreensão das fontes heterogêneas e/ou múltiplas envolvidas na sua geração. O estudo das razões isotópicas Sr-Nd foi utilizado para o detalhamento da investigação da gênese das rochas graníticas e máficas, sobretudo na busca do reconhecimento dos diferentes pulsos magmáticos, além de uma melhor caracterização de suas fontes, bem como da relação entre as fontes crustais e mantélicas no desenvolvimento do magmatismo pós-colisional. O uso combinado dos sistemas Rb-Sr e Sm-Nd foi escolhido para o desenvolvimento dos estudos de geoquímica isotópica por terem se mostrado efetivos na investigação da fonte em diversos trabalhos. As 40 amostras de geoquímica isotópica Rb-Sr e Sm-Nd em rocha total foram realizadas no Centro de Estudos Geocronológicos (CePeGeo) da Universidade de São Paulo, via TIMS (Thermal Ionization Mass Spectrometry), utilizando-se um espectrômetro VG354 em um detector Faraday único, segundo a metodologia apresentada por Torquato e Kawashita (1994), Sato et al. (1995) e Souza. (2009). Para o cálculo das razões iniciais, foram empregadas correções para as idades de cristalização dos plútons e razões Rb/Sr e Sm/Nd elementais obtidas por fluoresc6encia de raios-X e ICP-MS, respectivamente. Para análises 84 Rb/ 87 Sr for adicionado spike à fração contendo o Sr previamente extraído. Todas as análises isotópicas foram conduzidas em Espectrômetro de Massa VG 354 e Finnigan MAT 262. As razões normalizadoras são 86 Sr/ 88 Sr = 0.1194 e 146 Nd/ 144 Nd = 0.7219 e as constantes utilizadas conforme Steiger e Jäeger (1978) e De Paolo (1981) para Sr e Nd, respectivamente. Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 31 Tese de Doutorado 6 Isotopia Pb-Pb em feldspato Foram realizadas análises isotópicas de Pb-Pb em feldspatos em 31 amostras das diferentes litologias abordadas na tese com intuito de averiguar a existência de diferenças isotópicas intra e inter plutons e elucidar a existência de diferentes domínios isotópicos. Este trabalho foi realizado sob a coordenação do Prof. Dr. Larry Heaman e o Dr. Andrew Dufrane da Universidade de Alberta, Canadá. A preparação das amostras para os estudos isotópicos Pb-Pb em feldspatos foi realizada na Universidade de São Paulo. Esta preparação é bastante simples e exige o corte de tabletes de rocha, com dimensões iguais ou um pouco inferiores às de lâminas petrográficas e espessuras da ordem de 2 a 2,5 mm, que devem ser polidos progressivamente com abrasivos de diferentes granulometrias, começando com carbeto de silício e finalizando com abrasivos de granulometria de 1 μm. O processo de polimento é considerado aceitável quando os minerais opacos podem ser identificados em microscópio de luz refletida. Para limpeza dos fragmentos os tabletes foram colocados em panela ultrassônica preenchida com água, por aproximadamente dois minutos, para garantia do desprendimento do pó utilizado para polimento. Foram realizadas determinações isotópicas Pb-Pb em feldspatos nas mesmas amostras para as quais estão sendo obtidos dados isotópicos Sr-Nd e em algumas amostras da região de Garopaba-Paulo Lopes, totalizando 31 amostras – 26 de feldspato alcalino e 05 de plagioclásio. As análises in situ via MC-LA-ICP-MS foram realizadas sobre os cristais maiores, mais límpidos e com superfície exibindo melhor polimento. Os pontos foram selecionados de modo a evitar potenciais feições de alteração, zonas fraturadas ou com inclusões. A determinação de composições isotópicas diretamente sobre cristais tem como vantagem o melhor controle textural; entretanto, limitações óbvias quanto à presença de inclusões ou tamanho reduzido dos cristais são inevitáveis. Diversos autores, como Connelly e Thrane (2005) e Gagnevin et al. (2005), compararam os resultados obtidos por esse método com aqueles obtidos via soluções adicionadas de spike por TIMS e não encontraram diferenças significativas nos resultaodos obtidos. As análises foram conduzidas na Universidade de Alberta, Edmonton, Canadá, utilizando Multi Collector ICP MS Nu Plasma, acoplado a um sistema de laser ablation Nd: YAG de freqüência quíntupla (λ= 213 nm). As correções envolvem contagem de isótopos 200 Hg e 202 Hg utilizados para correção das interferências isotópicas de 204 Hg sobre 204 Pb. Adicionalmente o controle de Mass Bias é feito com a utilização de padrões externos, no caso o vidro NIST-612. As análises foram realizadas em modo raster utilizando-se diâmetro do spot de 160 μm. Dada quantidade mais baixa de Pb contida nos cristais de plagioclásio, nas análises de isótopos de Pb neste mineral foi aumentado tempo de contagem de um minuto para aproximadamente dez minutos, o que torna a detecção dos sinais de Pb mais efetiva. Além disso o número de integrações foi aumentado de 30 para 40 a cada dez segundos. Das 31 amostras selecionadas para a realização deste estudo, foram analisadas 27, sendo apenas uma para plagioclásio. 7 Geocronologia U-Pb em zircão por LA-MC-ICP-MS A geocronologia através do método U-Pb em zircão por LA-MC-ICP-MS é considerada uma ferramenta fundamental para o estabelecimento da crono-estratigrafia da região. As análises pontuais em zircão revelaram, Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 32 Tese de Doutorado além da idade magmática, heranças quem quando avaliadas em conjunto com as idades modelos Sm-Nd, colaboraram na investigação das fontes envolvidas na gênese destas associações. A preparação das amostras a serem utilizadas nos estudos de geocronologia U-Pb em zircão foi integralmente realizada no Laboratório de Preparação de Amostras do CePeGeo-USP sob a coordenação dos técnicos Vasco Antônio P. Lois, Walter Maurício Sproesser e Paulo Roberto Molinaro, abrangendo as seguintes etapas: 7.1 Separação mineral As amostras foram primeiramente prensadas e posteriormente pulverizadas utilizando-se um moinho de disco, de maneira semelhante à preparação das amostras para química de rocha total. Seguiu-se peneiramento em malhas progressivamente menores e as etapas de concentração foram: (i) Mesa de Wiffley: consiste na inserção da amostra em um funil que a despeja lentamente pequenas porções em uma mesa vibratória, que possui várias canaletas e uma pequena inclinação lateral. Há um fluxo de água constante que, combinado com a vibração da mesa, separa minerais com significativas diferenças de densidade em canecas de coleta diferentes, sendo uma destinada a minerais pesados e a outra a minerais leves, localizadas ao final da mesa. (ii) Separação Magnética: a separação magnética foi realizada em duas etapas: (i) a primeira é feita imediatamente à separação por densidade na Mesa de Wiffley e antecede a etapa dos líquidos densos e (ii) foi utilizada uma segunda etapa de separação magnética após a utilização dos líquidos densos para a eliminação de eventuais minerais magnéticos e densos, como os sulfetos, que poderiam estar na mesma fração de concentração dos zircões. Para a realização desta etapa é utilizado um separador magnético Frantz. A magnetita é retirada inicialmente com auxílio de um imã de mão anteriormente à inserção da amostra no Separador Frantz. O restante da amostra é colocado em um pequeno funil e submetido a uma corrente inicial muito baixa, em torno de 0 A. Os minerais são divididos em magnéticos e não magnéticos e recolhidos. Cada amostra é então submetida a correntes de 1,0; 0,8 e 0,7 A. Segue-se a etapa de espalhamento do mineral, onde a fração acima é submetida a correntes de 0,4 e 0,6 A. O zircão é concentrado na fração não magnética. (iii) Líquidos Densos: dado o grande volume de amostras utilizado para a separação de zircão, o material contido na caneca de minerais pesados foi separado em bromofórmio e posteriormente em iodeto de metileno. Dentre os minerais que possuem densidade maior que a dos líquidos está o zircão, cuja densidade é de 4,7 g/cm³. 7.2. Catação manual e montagem das pastilhas em resina Após a etapa de separação mineral obtêm-se os concentrados de minerais pesados e não magnéticos onde se encontra a maior parte dos cristais de zircão. Contudo, esta fração não é ainda composta apenas de cristais de zircão, mas contém comumente apatita, alguns sulfetos e outros minerais. Procede-se então a catação manual em lupa Olympus® com utilização de pequenas agulhas para separação dos cristais de zircão. Feito isso, segue-se uma etapa de seleção dos cristais a serem utilizados no estudo. São selecionados cristais de diferentes populações, priorizando os cristais sem fraturas, feições de metamictização ou inclusões. Após a seleção de aproximadamente cem cristais por amostra, estes são capturados com auxílio de uma micropipeta e colocados em uma lamínula. Estes cristais serão então capurados com auxílio de uma agulha fina e dispostos em linha em Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 33 Tese de Doutorado uma fita dupla face. Após a disposição dos cristais na fita dupla face a mesma foi encaminhada para impregnação de resina Epoxi em moldes redondos de aproximadamente 2,5 cm de diâmetro. Quando seca a resina, esta seção é polida até que a face dos cristais a serem analisados seja atingida. A seguir, as mesmas são metalizadas com película de carbono para que sejam imageadas no microscópio eletrônico de varredura (MEV). 7.3. Imageamento das seções polidas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) As imagens de elétrons retro-espalhados (BSE – back scattering images) são de extrema importância na realização de estudos geocronológicos pontuais U-Pb em zircão por LA-MC-ICP-MS, pois permitem uma melhor visualização das diversas estruturas internas, como zonações, zonas de reabsorção e fraturas, bem como o planejamento e otimização dos pontos a serem analisados no laser. São imageados grupos de três a cinco cristais e detalhes são realizados em cristais que mostram estruturas internas importantes. Os cristais selecionados são representativos das diferentes populações encontradas na amostra e todas as características físicas como forma, hábito, geometria das zonações, entre outros, foram minunciosamente documentados para auxiliar não só na escolha dos locais onde foram alocados os pontos, mas também para auxílio na interpretação dos dados obtidos. O MEV também foi utilizado para a identificação dos diminutos cristais de badeleíta nas rochas básicas a serem estudadas pelo método U-Pb. Dado que os cristais têm em média 10-25µm, com raros cristais com 100µm, esta metodologia foi essencial para selecionar as três amostras que seriam utilizadas para os estudos geocronológicos U-Pb nas rochas básicas. Neste caso foram efetuadas não apenas imagens BSE, mas também análises semi- quantitativas de microanálise química elementar (EDS). Todas as imagens foram obtidas no Centro de Microscopia Eletrônica (CEM) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em um MEV JSM 5800, sob a supervisão da técnica Karina Marckmann. 7.4. Datações U-Pb em zircão via LA-MC-ICP-MS Foram realizadas análises em sete amostras dos diferentes tipos litológicos abordados na tese, na Universidade de Alberta, em Edmonton, Canadá sob supervisão do Professor Dr. Larry Heaman e do Dr. Andrew Dufrane. As análises foram obtidas via multi-collector-ICP-MS com sisstema de laser ablation acoplado, com detecção simultânea de massas entre 238 U e 203 Tl, como fator condicionante da reprodutibilidade das razões Pb-Pb e Pb-U. A configuração utilizada, com múltiplos contadores iônicos, permite a leitura de baixos sinais de Pb, resultando na possibilidade de execução das análises de pontos com diâmetros da ordem de 40 μm, uma vantagem clara para os casos em que os cristais apresentam zoneamento complexo e/ou domínios herdados. A leitura dos brancos se dá anteriormente ao início da rotina de análise, e visa determinar a contribuição de 203 Hg aos sinais dos isótopos de interesse. A ablação do material dura em média 40 segundos e um novo ponto pode ser analisado imediatamente após sua localização. A amostra GJ-32-1 foi utilizada como padrão e a amostra LH-94-15 (Ashton et al. 1999) foi utilizada como ―padrão cego‖, ou seja, as determinações de idade são realizadas neste padrão apenas para controle. No começo da análise de cada amostra foram realizadas quatro determinações em cada um dos padrões e a cada ciclo de 10 a 12 análises foram realizadas outras duas determinações nos mesmos. A redução dos dados foi efetuada seguindo a metodologia de Simonetti et al. (2005), que possibilita a Capítulo II – Materiais e Métodos L.M.Florisbal 34 Tese de Doutorado correção dos valores de Pb comum através das flutuações observadas no padrão de composição isotópica bem estabelecida pela metodologia TIMS. Para cálculo das idades e representação dos dados em diagramas concórdia utilizou-se o Software Isoplot® (Ludwig, 1993). Capítulo III – Revisão Conceitual L.M.Florisbal 35 Tese de Doutorado CAPÍTULO III REVISÃO CONCEITUAL 1 Terminologia de rochas graníticas com feições de recristalização dinâmica A classificação e denominação de rochas graníticas com estruturas planares e lineares bem desenvolvidas é sempre passível de alguma discussão em relação aos termos a serem utilizados para sua denominação, sobretudo se feições de recristalização são também identificadas. Em princípio, deve ser lembrado que a utilização de um ou outro termo para classificar uma rocha é uma questão de escolha, já que uma mesma rocha pode receber diferentes designações de acordo com a feição ou processo que se queira ressaltar (Bitencourt, 1996). Contudo, determinados prefixos e/ou classificações têm caráter essencialmente interpretativos e, por isso, deve-se analisar o melhor possível a origem ou mesmo a natureza das estruturas observadas. Em diversos trabalhos podemos observar o uso, muitas vezes algo indiscriminado, do prefixo meta- para se referir às rochas graníticas com feições de recristalização, sobretudo em quartzo e feldspato. A escolha de um termo denominativo para a rocha é de extrema importância, pois cada designação traz embutida uma conseqüência interpretativa, que pode levar à trajetórias conclusivas completamente diversas. A nomenclatura metamórfica, que utiliza termos como "metagranitóides" ou "ortognaisses" implica necessariamente que esta rocha foi submetida a modificações nas condições de temperatura e/ou pressão, isto é, foi submetida a metamorfismo, e que as feições de recristalização são oriundas ou ao menos relacionadas a este processo, que por sua vez inclui transformações minerais ou blastese. Quando se estuda uma rocha granítica do ponto de vista estrutural, a principal feição mesoscópica utilizada como modificador do seu nome é a sua estrutura planar. Assim, é possível se referir a ela como um tonalito foliado, como um ortognaisse tonalítico, ou como um metatonalito. Entretanto, os três termos não têm necessariamente o mesmo significado, visto que a estrutura planar das rochas ígneas pode ser gerada por diferentes mecanismos, e não está restrita à atuação de tensão diferencial durante o metamorfismo ou mesmo em estado sólido. A foliação de uma rocha granítica pode ser dada por: (i) um alinhamento exclusivamente de forma dos cristais, sem deformação interna - neste caso, a gênese da foliação é facilmente atribuída ao fluxo do magma durante a cristalização, e pode ser gerada sem a presença de tensão externa, ou seja, não implica um condicionamento tectônico específico durante a sua formação; (ii) um alinhamento predominantemente de forma dos cristais, acompanhado de alguma deformação interna dos mesmos; e (iii) por uma alinhamento de forma localmente preservado, acompanhado de uma trama com deformação interna concordante. Nos últimos dois casos sua gênese é discutível (Bitencourt, 1996). Capítulo III – Revisão Conceitual L.M.Florisbal 36 Tese de Doutorado Se considerarmos que nos processos de recristalização a modificação interna da forma dos cristais é obtida através de processos de plasticidade intracristalina, cuja atuação é demonstradamente dirigida pela ativação termal (Passchier e Trow, 2000; Vernon, 2004), ao constatarmos feições de recristalização nos minerais marcadores das estruturas identificadas nas rochas ígneas, devemos minimamente nos questionar sobre qual a origem da ativação termal que desencadeou estes processos. Tome-se como exemplo interpretações acerca da origem da temperatura que proporciona a recristalização dos feldspatos, que tem como limite inferior temperatura da ordem de 450 a 550 0 C, de rochas de composição quartzo-feldspáticas (Tullis et al. 2000). Se esta rocha tem como protólito uma rocha sedimentar fica bastante evidente que o processo que ocasionou a deformação dos feldspatos é metamórfico, pois as mesmas devem ter sido submetidas a uma trajetória de acréscimo progressivo de temperatura e/ou pressão que se traduz em recristalização dos cristais de feldspato, sendo neste contexto uma deformação da rede cristalina no estado sólido. Contudo, se esta rocha tem como protólito uma rocha granítica, sabe-se que em alguma etapa de sua trajetória de resfriamento, esta rocha esteve submetida a temperaturas desta ordem, aliás muito próxima de sua temperatura solidus. Assim, se pode admitir pelo menos duas alternativas distintas em relação à história geológica desta rocha. A escolha de uma delas deve ser feita através de uma série de critérios, que devem ser desenvolvidos de acordo com as características regionais, bem como observações criteriosas locais, pois tem diferentes implicações (Bitencourt, 1996). Atualmente, o estudo das microestruturas encontradas em quartzo e feldspatos tem se intensificado não só como conseqüência da necessidade de balizar as condições de temperatura nas zonas de cisalhamento dúctil, mas também pelo interesse crescente de muitos autores em compreender melhor as condições de colocação e evolução do magmatismo sintectônico ocorrente em vários batólitos (Bitencourt, 1993, 1996 e Bitencourt et al. 2006; Bitencourt e Khrull, 2000; Kruhl, 1996; Garavaglia et al., 2002; Phillip, 2002; Florisbal, 2004, 2005 e Florisbal et al. 2009;.Mancktelow e Pennacchioni, 2004, Peternell et al. 2010; Passarelli et al. 2010). As zonas de cisalhamento agem como grandes descontinuidades crustais, condicionando o posicionamento de magmas graníticos em sucessivas gerações ao longo de sua história ativa, ou mesmo após cessada a atividade tectônica, permanecendo como zonas de fraqueza e vias de acesso aos magmas em ascensão. Algumas zonas de cisalhamento translitosféricas servem de condutos para magmas de origem profunda, e são interpretadas como importantes canais de condução de magmas mantélicos juntamente com os magmas de composição mais ácida. Estas zonas proporcionam a ascensão em conjunto de magmas de composição contrastante, promovendo processos de mistura de magmas, seja hetero- ou homogênea, desde a fonte até o posicionamento dos magmas em ascensão. Assim, se estabelece um vínculo estreito entre a atividade magmática e a história geológica das zonas de cisalhamento, em que o intervalo de tempo da primeira é claramente contido e menor que o da última. Logo, o início e o término da cristalização de um determinado magma posicionado dentro de uma zona de cisalhamento ativa é geralmente sucedido no tempo pela continuidade da história deformacional da mesma, acarretando a necessidade de se estabelecer a posição, do modo mais preciso possível, da atividade magmática em relação à atividade tectônica (Bitencourt, 1996). Capítulo III – Revisão Conceitual L.M.Florisbal 37 Tese de Doutorado Dado que a cristalização de um magma granítico pode ocorrer durante a movimentação de uma zona de cisalhamento, ainda que esta cristalização se complete bem antes do término da atividade tectônica, faz-se necessário analisar de que forma a tensão externa pode se transferir para o magma à medida que o mesmo se aproxima do comportamento sólido pelo aumento de sua porcentagem de cristais e, ainda, de que forma a dinâmica da cristalização pode atuar no sentido de permitir a distribuição heterogênea da tensão na intrusão como um todo, já que a relação volumétrica líquido/cristais é geralmente variável numa mesma câmara magmática (Fernandez e Gasquet 1994; Bitencourt 1996). Assim, pode-se tomar como exemplo uma situação hipotética, mas provável, em que a trajetória de cristalização permite a ocorrência de acumulações de cristais feldspáticos precoces. Nesta escala restrita, a quantidade de líquido entre os cristais é muito pequena, e o agregado vai se comportar essencialmente como um sólido, mesmo antes de o conjunto atingir o valor crítico geralmente aceito de 55 a 70% de cristais (Van der Molen e Paterson, 1979; Fernandez e Gasquet, 1994). Neste caso, os cristais precoces se tocam e interferem mutuamente, e na presença de tensão externa podem desenvolver feições de recristalização marginal, ainda que de forma restrita e localizada, já que o meio circundante tem comportamento próximo do hidrostático, ainda que não necessariamente incompressível. As temperaturas em que tais estruturas serão impressas nos cristais (limite inferior entre 450 e 550 0 C) serão evidentemente compatíveis com os dados experimentais estabelecidos como condição de deformação no estado sólido, já que estarão situadas acima da solidus. A continuidade da cristalização das mesmas fases vai resultar na formação de cristais de feldspatos mais tardios, que podem ou não apresentar as mesmas feições, já que a sua distribuição irregular na câmara pode determinar, em certos locais, que o volume maior de líquido absorva a tensão através de strain softening, não se transmitindo aos cristais. Assim, tem-se ao mesmo tempo, a ocorrência de cristalização propriamente, a partir do líquido, e recristalização dinâmica nos cristais que fazem parte de acumulações precocemente formadas. Uma vez que a atividade tectônica transcende a magmática no tempo, os processos de recristalização podem continuar a ocorrer à medida que a temperatura decresce até a temperatura solidus, e mesmo após, quando a temperatura do corpo decrescer para se equilibrar com a da encaixante. O estabelecimento da solidus atua como um limiar crítico