QUÍMICA MINERAL E GEOTERMOBAROMETRIA (THERMOCALC) DE METABASITOS DO TERRENO ORIENTAL (FAIXA RIBEIRA) NA REGIÃO DE BOM JESUS DO ITABAPOANA - RJ

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1 QUÍMICA MINERAL E GEOTERMOBAROMETRIA (THERMOCALC) DE METABASITOS DO TERRENO ORIENTAL (FAIXA RIBEIRA) NA REGIÃO DE BOM JESUS DO ITABAPOANA - RJ Rodson de A. Marques 1, Beatriz P. Duarte 2, Lorena de O. Pereira 3, Edgar B. de Medeiros Júnior 3, Caroline C. V. Soares 1, Lucas P. Gouvêa (M) 4, Tamires C. Velasco 1, Marilane G. de Melo 1, Guilherme R. Marangon 1 e Livia C. N. Mattos Universidade Federal do Espírito Santo UFES, Alegre ES, rodsonabreu@gmail.com 2 - Universidade do Estado do Rio de Janeiro UERJ, FGEL, Rio de Janeiro RJ 3 Universidade Federal de Ouro Preto UFOP, Ouro Preto MG 4 Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ Rio de Janeiro RJ Resumo: A região Bom Jesus do Itabapoana, noroeste do estado do Rio de Janeiro, engloba rochas metamórficas de alto grau do Terreno Oriental da Faixa Ribeira, cuja evolução geológica ocorreu durante o Neoproterozóico-Cambriano. O presente estudo propõe a apresentação de dados de química mineral e de geotermobarometria (THERMOCALC) para metabasitos do Domínio Cambuci. Os litotipos são essencialmente constituídos por clinopiroxênio (diopsídio), ortopiroxênio (hiperstênio), hornblenda (ferro-pargasita hornblenda), plagioclásio (bywtonita - labradorita) e com menor frequência, granada (almandina) (amostra JI-II-07-36), biotita e quartzo. De acordo com os resultados, o evento metamórfico principal (M 1 ) do Domínio Cambuci ocorreu a mais altas temperaturas em e pressões sob condições de facies granulito: 858 ± 50 o C, 10.1 ± 1.4 Kbar (JI-II-07-36) e 844 ± 44 o C 11.5 ± 2.7 Kbar (JI-XI-15B), do que aqueles valores calculados a partir de geotermômetros e geobarômetros convencionais. Palavras-chave: Metabasitos, Terreno Oriental, Faixa Ribeira, THERMOCALC MINERAL CHEMISTRY AND GEOTERMOBAROMETRY (THERMOCALC) OF METABASITES OF THE ORIENTAL TERRAIN (RIBEIRA BELT) IN BOM JESUS DO ITABAPOANA-RJ Fonte Times New Roman 12, negrito, itálico, espaço simples e parágrafo centralizado. Abstract: The Bom Jesus do Itabapoana region, in the northwestern of the state of Rio de Janeiro, comprises high-grade metamorphic rocks from the Oriental Terrain of Ribeira Belt, which geological evolution occurred during the Neoproterozoic-Cambrian period. The present study proposes the presentation of mineral chemistry data and geotermobarometry (THERMOCALC) for metabasites of Cambuci Domain. The lithotypes are essentially constituted of clinopyroxene (diopside), orthopyroxene (hyperstene), hornblende (iron-pargasite hornblende), plagioclase (bywtonite-labradorite) and less frequently, garnet (almandine) (sample JI-II-07-36), biotite and quartz. According to the results, the main metamorphic event (M1) of the Cambuci Domain occurred at higher temperatures and pressures in conditions of granulite facies: 858 ± 50 o C, 10.1 ± 1.4 Kbar (JI-II-07-36) and 844 ± 44 o C 11.5 ± 2.7 Kbar (JI-XI-15B), than those values calculated from conventional geothermometers and geobarometers. Keywords: Metabasites, Oriental Terrain, Ribeira Belt, Introdução O presente trabalho tem como principal objetivo a caracterização da química mineral e de valores de pressão e temperatura, a partir do THERMOCALC, dos metabasitos na região de Bom Jesus do Itabapoana (Fig. 1). Os dados para o Terreno Oriental da Faixa Ribeira ainda são escassos, então propõe inserir na literatura geológica informações mais detalhadas sobre o estudo do metamorfismo.

2 A Faixa Ribeira (Almeida et al. 1973) foi gerada no Neoproterozóico/Cambriano, durante a Orogênese Brasiliana, na borda sul/sudeste do Cráton do São Francisco (Almeida, 1971; Almeida et al. 1977). Este orógeno compreende cinco terrenos tectono-estratigráficos, imbricados de SSE para NWW (Heilbron et al., 2000, 2004) em direção ao Cráton de São Francisco: Terreno Ocidental, Terreno Paraíba do Sul, Terreno Embu, Terreno Oriental e Terreno Cabo Frio. A área de estudo está inserida no contexto do Terreno Oriental que está compartimentada em três domínios tectônicos distintos que, da base para o topo, são: Domínio Cambuci, Domínio Costeiro e Domínio Italva. Figura 1 Mapa geológico da região de Bom Jesus do Itabapoana (RJ) mostrando a localização das amostras analisadas por Marques (2009) e por este trabalho. 1 Terreno Ocidental; 2 Domínio Cambuci; 3 Granitoides do Domínino Cambuci (Leucocharnockitos e charnoenderbitos da Suíte São João do Paraíso e rochas do complexo Serra da Bolívia); 4 Ortognaisses da Suíte Angelim (Domínio Costeiro); 5 Grupo São Fidélis (Domínio Costeiro); 6 Arco Magmático Rio Negro (Domínio Costeiro); 7 Grupo Italva (Paragneisses; Domínio Italva) e 8 Grupo Italva (Mármores). (Simplificado de Duarte et al. 2012; extraído de Marques, 2009). Dois grandes eventos deformacionais foram responsáveis pela estruturação do setor central da Faixa Ribeira (Heilbron et al. 2000). O primeiro evento é relacionado à deformação principal

3 que engloba as fases geométricas D 1 e D 2 e foi responsável pela amalgamação e imbricamento dos Terrenos Ocidental, Oriental, Paraíba do Sul e Embu e pelo desenvolvimento da foliação principal, às vezes milonítica, nestes quatro compartimentos. O segundo evento é associado à deformação tardia que engloba as fases geométricas D 3 e D 4, responsáveis pelo redobramento da xistosidade principal e pelo desenvolvimento de zonas de cisalhamento subverticais (D 3 tem trend geral paralelo à extensão da faixa, enquanto D 4 tem trend ortogonal à extensão do orógeno). Materiais e Métodos O estudo petrográfico foi baseado em 6 lâminas petrográficas, nas quais duas foram selecionadas, JI-II-07-36B e JI-II-15B, para a obtenção dos dados de de química mineral a partir de paragêneses ou pares de minerais sensívies para estimativas de pressão e temperatura no THERMOCALC. Como não foi possível o reconhecimento de zonamento composicional em nenhuma lâmina analisada, o método empregado consistiu em, no mínimo, análsies em dois pontos nos núcleos e dois pontos nas bordas de grãos de cada mineral de interesse. Tais dados foram obtidos no Laboratório de Microscopia e Microanálises do Consórcio Física-Geologia-Química UFMG/CDTN, em aparelho de microssonda eletrônica da marca JEOL, modelo JXA-8900RL, utilizando 15kV de voltagem de aceleração e 20ηA de corrente. Foram realizadas análises de núcleo e borda (de 2 a 4 pontos cada) e aquelas com fechamento satisfatório são apresentadas na tabela 1. Os cálculos das fórmulas estruturais dos dados de química mineral foram tratados do programa Minpet versão 2.02 (Richard, 1995), a partir do qual foram gerados diagramas binários e ternários para as composições das principais classes de minerais. Para a determinação dos valores de pressão e temperatura foram utilizados o THERMOCALC de Powell & Holland (1988, 1994) na versão 3.3. Petrografia Os metabasitos estudados são caracterizados por apresentarem textura granoblástica (poligonais e interlobuladas), além de texturas nematoblásticas e coroníticas. As rochas metabásicas (figura 2A), em geral, são inequigranulares, de granulometria fina a média. Há uma variação composicional entre as rochas estudadas. Na amostra JI-II-07-36B ocorre ortopiroxênio, clinopiroxênio e são parcialmente substituídos por hornblenda. Há também a ocorrência de quartzo de forma vermiforme, gerado, provavelmente, durante o metamorfismo, e granada coronítica (figura 2B), formada ao redor dos piroxênios. Na amostra JI-XI-15B ocorrem grãos de ortopiroxênio, clinopiroxênio, hornblenda plagioclásio e minerais opacos. Foram descritas duas associações minerais para a mostra JI-II-36B: (1) plagioclásio ± clinopiroxênio ± ortopiroxênio ± granada ± quartzo (bordas dos minerais em arranjo granoblástico e sobrecrescimentos, registrando o ápice térmico de M 1 ); (2) plagioclásio + hornblenda + clinopiroxênio + ortopiroxênio + biotita + granada que, possivelmente, evidencia, a partir das bordas dos grãos minerais, a fase de resfriamento relacionado ao evento metamórfico principal; e uma associação mineral para a amostra JI-XI-15B: (1) ortopiroxênio + clinopiroxênio + hornblenda + plagioclásio Química Mineral e Geotermobarometria Nas duas rochas metabásicas do Domínico Cambuci, os piroxênios não mostraram uma variação composicional bem definida entre núcleos e bordas. Os grãos de ortopiroxênio foram classificados como hiperstênio e os de clinopiroxênio, como diopsídio. Nos cristais de plagioclásio observa-se uma variação composicional, comparando-se as duas amostras; na amostra JI-II-07-36B, os grãos foram classificados bywtonita (Anortita ) e as bordas são levemente mais enriquecidas no componente anortina; na amostra JI-XI-15B, os núcleos e bordas foram classificados como labradorita (Anortita ). Os valores gerados para os grãos de anfibólio de ambas amostras foram

4 projetados no campo da ferro-pargasita-hornblenda. A granada ocorre em forma de coronas ao redor dos piroxênios e tem composição predominantemente de almandina (Almandine ; Grossular ; Piropo ; Espessartita 3-2 ). A biotita possui valores de Fe variando 0,49 a 0,55. Os valores gerados, para temperatura e pressão, pelo THERMOCALC na amostra JI-II- 036B foram em torno de 858 ± 50 C e 10,1 ± 1,4 kbar utilizando bordas de clinopiroxênio, ortopiroxênio, plagioclásio e anfibólio (considerando a presença de quartzo) e 0,6 de XH 2 O. Para amostra JI-XI-15B a temperatura estimada foi de 844 ± 44 C e 11,5 ± 2.7 kbar, utilizando núcleo de clinopiroxênio, ortopiroxênio, plagioclásio e anfibólio (sem a presença de quartzo) e 0,1 de XH 2 O. Discussões e conclusões Os dados para geoermobarotria no Terreno Oriental da Faixa Ribeira ainda são muito escassos. Bento dos Santos et al. (2005) determinaram para a região de São Fidélis, em metabasitos e metapelitos, uma trajetória metamórfica com condições de pico metamórfico a temperatura de ºC e Pressão de 8 9 kbar e para a fase de resfriamento e descompressão valores significativamente inferiores (temperatura = ºC e pressão = 5 6,5 kbar). Marques (2009) determinou valores entre 720 o C e 752 o C e 6,9 ± 1,9 Kbar a partir do cálculo em geotermômetros e geobarômetros convencionais. Os dados obtidos a partir do THERMOCALC para o evento metamórfico (M1) no Domínio Cambuci neste trabalho indicam que os metabasitos foram submetidos sob condições metamórficas de facies granulito a pressões e temperaturas mais elevadas do que geoterbarômetros convencionais utilizados por Marques (2009): 858 ± 50 o C, 10.1 ± 1.4 Kbar (JI-II-07-36) e 844 ± 44 o C 11.5 ± 2.7 Kbar (JI-XI-15B). Agradecimentos Agradecemos ao CNPq pelo apoio aos trabalhos de campo e às análises de química mineral. Além disso, também agradecemos ao técnico Luis Garcia e ao professor Aba Cohen Persiano do Laboratório de Microanálises do Instituto de Ciência Exatas UFMG. Referências Bibliográficas Almeida F.F.M Geochronological Division of the Precambrian of South America. Rev. Bras. Geoc., São Paulo, 1(1): Almeida F.F.M., Amaral G., Cordani U.G., Kawashita K The Precambrian evolution of the South American Cratonic Margin South of Amazonas River. In: The Ocean Basin and Margins (Nairn & Stille, Eds.), 1: , Plenum, New York. Bento dos Santos, T. ; Munhá, J. ; Tassinari, C. C. G. ; Dias Neto, C. M Geotermobarometria de rochas metamórficas na região de São Fidélis, RJ, SE Brasil. VIII Congresso de Geoquímica dos Países de Língua Portuguesa, Aveiro. Actas. 1: Duarte, B. P., Tupinambá, M., Marques, R. A., Porto Jr, R., Nogueira, J.R., Heilbron, M., Almeida, J.C.H., Gontijo-Pascutti, A. H. F Geologia Estrutural e Metamorfismo. In Duarte, B.P. (org.): Folha Itaperuna, SF.24-V-C-I: texto e mapa. Programa Geologia do Brasil PGB. Belo Horizonte: CPRM/UERJ. 1 CD-ROM. Heilbron M., Valeriano C.M., Tupunambá M., Alemeida J., Valladares C., Moriak, W., Milani E "From Collision to Extension: The Roots of the South-eastern Continental Margin of Brazil. In:, Geology & Geophysics of Continental Margin. AGU Geophysical Monograph. Eds: W U Mohriak and M. Talwani Special Number of International Geophysical Association. Heilbron M., Pedrosa-Soares A.C., Campos Neto M.C., Silva L.C., Trouw R.A.J., Jansi V.A Província Mantiqueira. In: Mantesso-Neto. V.; Bartorelli, A.; Carneiro, C.D.R.; Brito Neves.

5 B.B. (orgs) Geologia do Continente Sul-Americano: Evolução da obra de Fernando Flávio Marques de Almeida. Beca, São Paulo, 647p. Marques R.A Evolução metamórfica do Terreno Oriental da Faixa Ribeira entre Italva e Bom Jesus do Itabapoana, noroeste do RJ. Dissertação de Mestrado, FGEL-UERJ, 180p. Powell R. & Holland T.J.B An internally consistent thermodynamic dataset with uncertainties and correlations. III. Application methods, worked examples and a computer program. Journal Metamorphic Geology, 6: Powell R. & Holland T.J.B Optimal geothermometry and geobarometry. Journal Metamorphic Geology, 79: Richard L.R Mineralogical and petrological, data processing system for Windows, version Minpet Geological Software-Logiciel Géologique Minpet, Quebec.