Arquitectura da bacia vulcano-sedimentar de Aljustrel

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1 Versão online: Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014 ISSN: X; e-issn: X Arquitectura da bacia vulcano-sedimentar de Aljustrel Architecture of the Aljustrel volcanic-sedimentary basin J. C. R. Leitão LNEG Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP Artigo Curto Short Article Resumo: O estudo das fácies vulcânicas e sedimentares do Complexo Vulcano-Sedimentar de Aljustrel, anteriormente descritas, das suas associações e distribuição, permitem compreender os processos geodinâmicos prevalecentes e reconstituir a organização da bacia onde o vulcanismo e a sedimentação ocorreram. As relações estratigráficas entre as unidades são esclarecidas e uma nova coluna estratigráfica é apresentada. Palavras-chave: Fácies vulcânicas, Bacia vulcano-sedimentar, Estratigrafia, Aljustrel, Faixa Piritosa Ibérica. Abstract: The volcanic and sedimentary facies of the Aljustrel Volcanic-Sedimentary Complex previously described, its associations and distribution, allowed further integration and understanding of the basin. Three consecutive volcanic cycles, two felsic and a basic one, each ending with a period of quietness with reworking of the previous deposits, are described. The dominant geodynamic processes are an effusive volcanism, the sea-floor weathering of the primary volcanic rocks, and a ressedimentation largely determined by mass movements. Stratigraphic relationships are clarified and the architecture of the basin is outlined. As a result, a new stratigraphic column is proposed. Keywords: Volcanic facies, Volcanic-sedimentary basin, Stratigraphy, Aljustrel, Iberian Pyrite Belt. 1 Professor Auxiliar aposentado jose.c.r.leitao@mail.telepac.pt 1. Introdução Desde os estudos de Schermerhorn & Stanton (1969) e de Andrade & Schermerhorn (1971), os Vulcanitos de Aljustrel sempre foram considerados produtos dum vulcanismo explosivo. Leitão (2006), e mais desenvolvidamente, Leitão (2009), mostraram que o vulcanismo é exclusivamente lávico. Esta conclusão resultou do estudo de cerca de quinhentas lâminas delgadas, amostrando todas as litologias e sectores, superfície, trabalhos mineiros e sondagens, em Aljustrel. Entretanto, Barrett et al. (2008), Inverno et al. (2008), entre outros, mantiveram a classificação como rochas piroclásticas embora nem estes nem quaisquer outros autores alguma vez tenham apresentado qualquer imagem evidenciando texturas piroclásticas nas rochas de Aljustrel. A estratigrafia do Complexo Vulcano-Silicioso (VS) apresentada por Andrade & Schermerhorn (1971) considerava a sequência das formações Fácies Felsítica (AV1-ff) e Tufo da Mina (AV2-mt), por um lado, e a sequência das formações Tufo com Megacristais (AV1-M) e Tufo Verde (AV2-gt), por outro lado, como equivalentes laterias. Também Barriga (1983) considerava como fundamentalmente equivalentes laterais as formações Tufo da Mina (MT) e Tufo com Olhos de Quartzo (QET), equivalentes à primeira e à segunda sequências dos anteriores autores. O presente estudo tem por finalidade descrever as associações e a distribuição das fácies vulcânicas e sedimentares anteriormente identificadas em Leitão (2006, 2009), compreender os processos geodinâmicos prevalecentes, reconstituir a arquitectura da bacia e esclarecer a estratigrafia local. 2. Análise de fácies A caracterização de fácies em Leitão (2006, 2009) utilizou os conceitos e terminologia preconizados por McPhie et al. (1993). As associações de fácies foram estabelecidas com base na composição químico-mineralógica e nas suas relações espaciais à escala cartográfica. Foram reconhecidas as seguintes fácies e associações de fácies: Associação de fácies quartzo-feldspáticas - Lavas e intrusões: coerentes, peperitos; Fácies vulcanoclásticas: argilitos, siltitos, arenitos. Associação de fácies albitofíricas - Lavas: coerentes, coerentes alteradas, brechas autoclásticas; Fácies vulcanoclásticas e vulcanogénicas: siltitos, arenitos, brechas polimíticas. Associação de fácies máficas - Lavas e intrusões: almofadas e filões-soleira. Associação de fácies exalativo-sedimentares e sedimentares vulcanogénicas - Sulfuretos maciços; Sedimentos siliciosos: jaspes, chertes e radiolaritos; Argilitos, siltitos e arenitos finamente estratificados. 3. Associações de fácies, processos geodinâmicos e unidades estratigráficas A ausência de fácies piroclásticas no vulcanismo de Aljustrel concluída por Leitão (2006, 2009), é consonante com o reconhecimento da existência e importância dum

2 470 vulcanismo ácido efusivo na Faixa Piritosa Ibérica (FPI) (Soriano & Marti, 1999; Oliveira et al., 2006; Rosa et al., 2006). O vulcanismo riolítico quartzo-felspático constitui o primeiro episódio vulcânico em Aljustrel (Fig. 1). A associação de fácies coerentes predomina e constitui uma espessa sequência pouco variada. É coberta por um depósito vulcanoclástico arenítico, de poucas dezenas de metros de espessura, com intercalações estratiformes de jaspes e raros sedimentos vulcanoclásticos finos. Em Algares encontram-se brechas peperíticas nestes sedimentos vulcanoclásticos, a tecto das massas coerentes com que estão relacionadas. Apesar da evidência limitada a este local, a natureza do contacto entre as fácies coerentes e vulcanoclásticas, evidenciada pela interacção peperítica, constitui um critério seguro (Allen, 1992), para concluir que a actividade vulcânica consistiu em intrusões sobrepostas de criptodomas, sob uma cobertura de J. C. R. Leitão / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, sedimentos vulcanoclásticos resultantes da alteração e destruição progressiva dos próprios domas entretanto expostos à alteração no fundo marinho. Ocasionalmente, ocorreram também intrusões parcialmente extrusivas. Na fase final de atenuação e extinção deste vulcanismo ocorreram movimentos de massa com deposição de fácies vulcanoclásticas, arenitos, siltitos, argilitos e também de jaspes. A deposição culminante de leitos mais extensos de sedimentos siliciosos constitui um momento final de pausa e quietude no vulcanismo (Leistel et al., 1998). Este ciclo vulcânico integra a proposta Formação das Lavas Riolíticas Quartzo-Feldspáticas (FLQ). As actividades vulcânica, tectónica e sísmica associadas originaram um paleo-relevo que condicionou o vulcanismo e sedimentação posterior. Formaram-se depressões onde o vulcanismo e a sedimentação prosseguiram e zonas elevadas que potenciaram movimentos de massa, dirigidos para as depressões, contribuindo para o seu preenchimento. Fig. 1. Mapa geológico de Aljustrel, simplificado a partir de cartografia original à escala 1: Legenda aplicável a todas as figuras. Fig. 1. Geological map of Aljustrel, simplified after original cartography at 1:1 000 scale. Relevant legend for all the figures.

3 Arquitectura da bacia vulcano-sedimentar de Aljustrel 471 O vulcanismo riolítico albitofírico teve lugar seguidamente. A sua distribuição limitada a dois alinhamentos laterais, relativamente à sequência central quartzo-feldspática, resulta deste condicionamento paleotopográfico. A evidência apresentada na figura 2 é esclarecedora das características deste ambiente. A associação típica engloba fácies coerentes e autoclásticas, incluindo autobrechas e hialoclastitos. Estas lavas ocorrem como corpos tabulares com cerca de 10 metros de espessura, atingindo algumas centenas de metros de extensão, interestratificados com arenitos vulcanoclásticos e pelitos carbonosos com espessuras métricas e extensões até algumas centenas de metros. A ocorrência de almofadas e a ausência de contactos complexos ou de peperitos sugerem que se tratará duma sobreposição de escoadas lávicas e não dum complexo intrusivo soleirasedimento. Este ciclo vulcânico constitui a proposta Formação das Lavas Riolíticas Albitofíricas (FLA). Fig. 2. Variações laterais de fácies e das espessuras nos depósitos de Estação e de Feitais. Provável falha sin-sedimentar situada entre as sondagens ES12 e ES13. Nível de base: base da Formação Sedimentar Vulcanogénica do Paraíso. Deslocação provocada pela Falha da Represa compensada de forma a repor a unidade original dos dois depósitos. Legenda de fácies aplicável a todas as figuras seguintes. Fig. 2. Lateral fácies and thickness variations on the Estação and Feitais deposits. Possible sin-sedimentary fault located between the ES12 and ES13 drillholes. Base level: bottom of the Paraíso Volcanogenic Sedimentary Formation. The Represa Fault offset has been compensated in order to restore the original continuity between these deposits. Facies legend applies to all the following figures. Os pelitos carbonosos restringem-se a muro dos depósitos de sulfuretos maciços. A espessura dos depósitos vulcanoclásticos e vulcanogénicos sobrejacentes aos sulfuretos maciços é maior para o centro da bacia. Incluem brechas polimíticas e arenitos, integrando componentes alheias ao vulcanismo albitofírico, resultantes do transporte por movimentos de massa provenientes de zonas externas. Estes factos corroboram a interpretação de que esta actividade vulcânica e sedimentar foi condicionada pela existência dum paleo-relevo. Estes depósitos vulcanoclásticos e vulcanogénicos, incluindo os depósitos de sulfuretos maciços, significam que o vulcanismo tinha já cessado aquando da sua deposição. É particularmente marcante que acima dos depósitos de sulfuretos maciços não tenha sido encontrado qualquer exemplo de fácies coerentes. O topo do depósito vulcanoclástico e vulcanogénico é constituído por um nível de sedimentos siliciosos, representando um momento de quietude na actividade vulcânica. O terceiro ciclo vulcânico, mencionado por Leitão (1992), é básico e constitui a Formação Vulcânica Básica (FVB). Constituem-no lavas em almofadas, imediatamente acima do nível de jaspe no topo da FLA e soleiras intruídas nos depósitos vulcanoclásticos no topo da FLQ. O depósito vulcanogénico, constituído por arenitos, siltitos e argilitos, finamente laminados, com estratificação gradativa, que constitui o topo do VS em Aljustrel, representa apenas a retoma e ressedimentação de depósitos vulcano-sedimentares afastados. Constitui a Formação Sedimentar Vulcanogénica do Paraíso (FP). A transição da FP para a Formação de Mértola (FM) (Oliveira, 1990) é gradual. 4. Arquitectura da bacia vulcano-sedimentar As relações espaciais expostas para as associações de fácies permitem esboçar a arquitectura da bacia vulcanosedimentar em Aljustrel (Figs. 3 e 4). A natureza do contacto entre a FLQ e as unidades superiores tem características variáveis conforme o local. Nalguns locais verifica-se a ausência de parte da FLA e/ou da FP. Estas diferenças originaram hipóteses explicativas tectónicas (Schermerhorn & Stanton, 1969; Ribeiro & Silva, 1983) e vulcânico-intrusivas (Dawson et al., 2001). Os últimos 20/30 metros da FLQ são constituídos por fácies vulcanoclásticas, vulcanogénicas e sedimentos siliciosos, sobretudo no topo. Não há qualquer exemplo de contactos interpretáveis como intrusivos na FP ou na FM, com base em evidência textural. O vulcanismo da FLQ constituiu um ciclo vulcânico seguido em conformidade pela FLA. Em todos os locais onde o contacto é observável, verifica-se a sobreposição da FLA relativamente à FLQ. Quase sempre este contacto é brusco, marcado pela deposição duma camada de sedimentos siliciosos. Esta transição evidencia as etapas da atenuação e extinção do vulcanismo quartzo-feldspático: a erosão dos corpos coerentes e a ressedimentação dos materiais resultantes, o momento de tranquilidade marcado pela deposição de sedimentos siliciosos e o início de novo ciclo com as primeiras manifestações do vulcanismo albitofírico. Nada permite supor não se tratar de um

4 472 contacto absolutamente normal, ou seja, nada permite interpretar o contacto senão como uma concordância estratigráfica. Nas zonas do Castelo, Malpique e Azinhal (Fig. 1), a FLQ é coberta directamente pela FP ou até pela FM. Estes locais constituíram zonas topograficamente elevadas após a instalação dos domas da FLQ, como consequência do vulcanismo ou da instabilidade tectónica na bacia sedimentar. Nestas zonas os depósitos anteriores permaneceram sujeitos à erosão. São excepções à regra da conformidade na transição de um ciclo vulcânico para o outro, constituindo contactos disconformes. Os depósitos de sulfuretos maciços ocorrem em depressões nestas bacias. A sua espessura real não ultrapassa 20 metros. As espessuras de 100 metros, no Moinho e em Feitais, são devidas a repetições por dobramento. Longitudinalmente os depósitos atingem 1500 metros. A relação de forma resultante evidencia um carácter estratiforme. Internamente apresentam texturas sedimentares J. C. R. Leitão / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, clásticas e finamente laminadas com abundantes estruturas sedimentares e de deformação de sedimento macio. Sobre as mineralizações existem depósitos exóticos cuja espessura aumenta desde a periferia da bacia, onde estão ausentes, até ao centro onde atingem 30 metros. Correspondem a depósitos vulcanoclásticos e vulcanogénicos, transportados para dentro da bacia e aí depositados por movimentos de massa. No Gavião estes depósitos incluem brechas polimíticas com fragmentos sedimentares e subvulcânicos. No Moinho o depósito é arenítico e inclui componentes exóticos, quartzo-feldspáticos. A deposição da FP foi condicionada pela existência deste paleo-relevo. Nas zonas topograficamente elevadas a espessura da FP é pequena ou nula, chegando a atingir 80 metros nas depressões. O ambiente sedimentar descrito integra-se coerentemente nos modelos da evolução tectonoestratigráfica da FPI de Oliveira (1990), Moreno (1993), Moreno et al. (1996) e Soriano & Marti (1999). Fig. 3. Distribuição e organização das fácies na bacia vulcânico-sedimentar dos depósitos de Moinho e Gavião. Fig. 3. Facies distribution and organization in the Moinho and Gavião volcanic-sedimentary basin. Fig. 4. Detalhe da distribuição e organização das fácies riolíticas albitofíricas na bacia vulcânico-sedimentar do Moinho e Gavião. Fig. 4. Detail of the distribution and organization of the albitophyric rhyolithic facies in the Moinho and Gavião volcanic-sedimentary basin.

5 Arquitectura da bacia vulcano-sedimentar de Aljustrel Equivalências estratigráficas e idade A FLQ equivale à sequência Tufo com Megacristais e Tufo Verde e a FLA equivale à sequência Fácies Felsítica e Tufo da Mina de Andrade & Schermerhorn (1971) ou, respectivamente, à QET e à MT de Barriga (1983). A FP equivale à Formação do Paraíso desses autores. A FVB não tem correspondência nestes autores. O nível de sedimentos siliciosos é agora reconhecido não como um único nível na base da Formação do Paraíso, como interpretado pelos autores citados, mas antes como um depósito final de cada um dos ciclos vulcânicos. A FLQ e a FLA não são mais entendidos como equivalentes laterais mas como ciclos vulcânicos sucessivos. As lacunas na sequência estratigráfica existentes nalguns locais são explicadas como desconformidades. A estratigrafia antecedente não reflecte este conhecimento e propõem-se a coluna estratigráfica (Fig. 5) e as designações das unidades utilizadas neste trabalho. Em termos cronostratigráficos, existem estudos recentes que permitem datar com precisão algumas das unidades. A geocronologia U/Pb na FLQ aponta para idades do Fameniano médio-superior (Rosa et al., 2009). Dados palinológicos de Matos et al. (2010) permitem datar a FP do Tournaisiano superior a Viseano inferior e a FM do Viseano médio-superior. Fig. 5. Coluna estratigráfica do Paleozóico em Aljustrel. Fig. 5. Stratigraphic column of the Aljustrel Paleozoic. Referências Allen, R.L., Reconstruction of the tectonic, volcanic, and sedimentary setting of strongly deformed Zn-Cu massive sulfide deposits at Benambra, Victoria. Economic Geology, 87, Andrade, R.F., Schermerhorn, L.J.G., Aljustrel e Gavião. In: D. Carvalho, J.A.C. Goinhas, L.J.G. Schermerhorn, (Eds). Principais jazigos minerais do sul de Portugal. I Congresso Hispano-Luso-Americano de Geologia Económica, Lisboa, Direcção-Geral de Minas e Serviços Geológicos, Livro-Guia da Excursão nº4, Barrett, T.J., Dawson, G.L., MacLean, W., Volcanic stratigraphy, alteration, and sea-floor setting of the Paleozoic Feitais massive sulfide deposit, Aljustrel, Portugal. Economic Geology, 103, Barriga, F.J.A.S., Hydrothermal metamorphism and ore genesis at Aljustrel, Portugal. PhD Thesis, University of Western Ontario (unpublished). Dawson, G., Caessa, P., Alverca, R., Sousa, J., Geology of the Aljustrel mine area, southern Portugal. GEODE workshop: Massive sulphide deposits in the Iberian Pyrite Belt: New advances and comparisons with equivalent systems. Aracena, Spain. Inverno, C.M.C., Solomon, M., Barton, M.D., Foden, J., The Cu stockwork and massive sulfide ore of the Feitais volcanichosted massive sulfide deposit, Aljustrel, Iberian Pyrite Belt, Portugal: A mineralogical, fluid inclusion, and isotopic investigation. Economic Geology, 103, Leistel, J.M., Marcoux, E., Deschamps, Y., Chert in the Iberian Pyrite Belt. Mineralium Deposita, 33, Leitão, J.C.R., The Aljustrel overthrust problem in view of the new evidence from the Sto. Antão area. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal, 78(2), Leitão, J.C.R., Texturas vulcânicas e significado vulcanológico das rochas de Aljustrel (Faixa Piritosa Ibérica, Portugal). Livro de Resumos do VII Congresso Nacional de Geologia, Universidade de Évora, vol. I, Leitão, J.C.R., Geodinâmica varisca, vulcano-sedimentar e tectónica, na área de Aljustrel. Tese de doutoramento, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (não publicada). Matos, J.X., Pereira, Z., Fernandes, P., Rosa, D., Oliveira, J.T., Contribuição para o estudo da estrutura da mina de Aljustrel (Faixa Piritosa Ibérica) com base em novos dados palinoestratigráficos do Complexo Vulcano-Sedimentar e da Fm. Mértola. VIII Congresso Nacional de Geologia, Braga, e-terra, 21(10), 1-4. McPhie, J., Doyle, M., Allen, R., Volcanic textures: A guide to the interpretation of textures in volcanic rocks. University of Tasmania, CODES. Moreno, C., Postvolcanic Paleozoic of the Iberian Pyrite Belt; an example of basin morphologic control on sediment distribution in a turbidite basin. Journal of Sedimentary Petrology, 63(6), Moreno, C., Sierra, S., Sáez, R., Evidence for catastrophism at the Famennian Dinantian boundary in the Iberian Pyrite Belt. In: P. Strogen, I.D. Somerville, G.L. Jones, (Eds). Recent advances in lower Carboniferous geology. Geological Society of London Special Publication, 107, Oliveira, J.T., South Portuguese Zone: Stratigraphy and synsedimentary tectonism. In: R.D. Dallmeyer, E. Martinez Garcia, (Eds.). Pre-Mesozoic Geology of Iberia. Springer-Verlag, Berlin, Oliveira, J.T., Relvas, J.M.R.S., Pereira, Z., Matos, J.X., Rosa, C.J., Rosa, D., Munhá, J.M., Jorge, R.C.G.S., Pinto, A.M.M., O Complexo Vulcano Sedimentar da Faixa Piritosa: Estratigrafia,

6 474 J. C. R. Leitão / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, vulcanismo, mineralizações associadas e evolução tectonoestratigráfica no contexto da Zona Sul Portuguesa. In: R. Dias., A. Araújo, P. Terrinha, J.C. Kullberg, (Eds). Geologia de Portugal no contexto da Ibéria. Universidade de Évora, Ribeiro, A., Silva, J.B., Structure of the South Portuguese Zone. In: M.J.L. Sousa, J.T. Oliveira (Eds.), The Carboniferous of Portugal. Memória dos Serviços Geológicos de Portugal, 29, Rosa, C., McPhie, J., Relvas, J.M.R.S., Conceição, P., Rosa, D., Vulcanologia física da Faixa Piritosa Ibérica. Livro de Resumos do VII Congresso Nacional de Geologia, Universidade de Évora, vol. I, Rosa, D.R.N., Finch, A.A., Andersen, T., Inverno, C.M.C., U Pb geochronology and Hf isotope ratios of magmatic zircons from the Iberian Pyrite Belt. Mineralogy and Petrology, 95, Schermerhorn, L.J.G., Stanton, W.I., Folded overthrusts at Aljustrel (South Portugal). Geological Magazine, 106(2), Soriano, C., Marti, J., Facies analysis of volcano-sedimentary successions hosting massive sulfide deposits in the Iberian Pyrite Belt, Spain. Economic Geology, 94,