CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO DA GEOLOGIA DO BATÓLITO ÁGUAS BELAS CANINDÉ: REGIÃO A NORTE DE SANTANA DO IPANEMA, ALAGOAS

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1 CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO DA GEOLOGIA DO BATÓLITO ÁGUAS BELAS CANINDÉ: REGIÃO A NORTE DE SANTANA DO IPANEMA, ALAGOAS Rafaela Henrique Mendes França 1 João Pedro Santana Bezerra 1 Vanessa Ribeiro Biondo 1 Valderez Pinto Ferreira 2 1 Departamento de Geologia DGEO/CTG/UFPE, henrique.rafaela@yahoo.com.br; jpsbezerra@hotmail.com; van.biondo@gmail.com; 2 NEG-LABISE, Departamento de Geologia DGEO/CTG/UFPE, valderez@ufpe.br RESUMO A área de estudo está localizada na subprovíncia Sul, mais especificamente no Domínio Pernambuco-Alagoas, que é bordejado por falhas de empurrão sendo uma região que contém rochas de alto grau como gnaisses, migmatitos e granitos Brasilianos. O Batólito Águas Belas-Canindé foi formado durante o plutonismo Brasiliano que ocorreu no Domínio Pernambuco-Alagoas, com a ocorrência de rochas que variam de altamente deformadas a não deformadas, sendo intrusões graníticas e suítes tardi-tectônicas na parte leste. Estas intrusões Neoproterozoicas podem ser agrupadas em três batólitos graníticos chamados de Buíque Paulo Afonso, Ipojuca Atalaia e Águas Belas Canindé. A proposta deste trabalho é a utilização da gamaespectrometria para compreensão da complexibilidade do Batólito Águas Belas- Canindé, acima de tudo, mostrando a importância da geofísica para a delimitação de contatos e caracterização dos corpos. Ao todo foram estabelecidos seis domínios litogeofísicos para auxiliar na delimitação das unidades geológicas e as sutis variações que ocorrem dentro de uma única unidade. A gamaespectrometria também auxiliou no mapeamento geológico de várias formas. Uma delas foi a identificação e diferenciação das fácies litológicas dos granitoides denominados atualmente como granitoides indiscriminados, assim como na melhoria da classificação faciológica do batólito. Palavras-chave: Gamaespectrometria; Geofísica Aplicada; Batólito Águas Belas- Canindé; Domínio Pernambuco-Alagoas; Província Borborema ABSTRACT The study area is located in the South subprovince more specifically in the Pernambuco-Alagoas Domain, which is surrounded by thrust faults being a region that contains high grade metamorphic rocks as gneisses, migmatites and granites from Brasiliano Cycle. The Águas Belas-Canindé batholith was formed during the Brasiliano plutonism that occurred in the Pernambuco-Alagoas Domain, with the occurrence of rocks varying from highly deformed rocks to non-deformed rocks, being granitic intrusions and tardi-tectonic suites in the eastern portion. These Neoproterozoic intrusions can be grouped into three granitic batholith called as Buíque Paulo Afonso, Ipojuca Atalaia and Águas Belas Canindé. The purpose of this study is the utilization of gammaspectrometry for understanding the complexity of Águas Belas- Canindé batholith, above all, showing the importance of geophysics to delimitate the 38

2 Rafaela Henrique Mendes França et. al. contacts and characterization of rocky bodies. Altogether, it was established six lithogeophysics domains to facilitate the delineation of geological units and the subtle variation that occur within a single unit. The gammaspectrometry also cooperated with geological mapping in different ways. One of these was the identification and differentiation of lithologic facies of the granitoids currently termed as indiscriminate granitoids, as well as improving the faciologic classification of the batholith. Keywords: Gammaspectrometry; Applied Geophysics; Águas Belas-Canindé batholith; Pernambuco-Alagoas Domain; Borborema Province INTRODUÇÃO O Batólito Águas Belas-Canindé foi formado durante o plutonismo Brasiliano ( M.a) que ocorreu no Domínio Pernambuco-Alagoas, com a ocorrência de rochas que variam de altamente deformadas a não deformadas, sendo intrusões graníticas e suítes tardi-tectônicas na parte leste (Van Schmus et al., 2008). Silva Filho et al. (2016) agrupam essas intrusões Neoproterozoicas em três batólitos graníticos, chamando-os de: Buíque Paulo Afonso, Ipojuca Atalaia e Águas Belas Canindé (Fig. 1 e 2). A suíte Águas Belas-Canindé é bordejada a sul pelo Domínio Sergipano e está localizada entre as cidades de Paulo Afonso e Palmeira dos Índios, sendo composta por pequenos plutons de composições variadas. Este trabalho visa utilizar a gamaespectrometria para contribuir para o melhor entendimento da geologia do batólito Águas Belas Canindé. Este batólito encontra-se mapeado apenas na folha Arapiraca SC.24-X-D (Mendes et al., 2009) e no mapa geológico do Estado de Alagoas (Mendes et al., 2013), em uma escala de 1: , o que implica que estes mapas não apresentam tantos detalhes. Então, utilizando a gamaespectrometria, pretende-se caracterizar a resposta geofísica associada ao batólito Águas Belas Canindé e suas rochas encaixantes, aprimorando o conhecimento da evolução geológica da região em estudo, visando também sua caracterização e delimitação geográfica. Assim como foi feito no trabalho de Ribeiro e Mantovani (2012) no estudo do batólito Granítico Santa Helena, no sudoeste do Cráton Amazônico, e por Ribeiro et al. (2013) no Complexo Alcalino-Carbonatítico de Tapira (Minas Gerais), será feito um mapa litogeofísico a partir da distribuição ternária dos radioelementos na área de estudo do batólito Águas Belas Canindé. A composição desse mapa tem por objetivo apresentar de forma direta os principais resultados obtidos a partir da interpretação dos dados radiométricos, facilitando a comparação desses com o mapa geológico da área de estudo (Fig. 3). GEOLOGIA REGIONAL A área de estudo está localizada aproximadamente a norte do município de Santana do Ipanema, geotectonicamente localizado na Província Borborema, nordeste do Brasil (Fig. 1). Estendendo-se por uma área de aproximadamente km 2, sendo limitada pelas províncias São Francisco (cráton São Francisco) e Parnaíba (bacia Parnaíba), além das bacias costeiras e margens continentais, a província foi assim definida por Almeida et al. (1977). 39

3 CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO... Figura 1: Esboço da Província Borborema e seus limites. Mostrando as zonas de cisalhamento: ZcCG Campina Grande, ZcPL Pernambuco Leste, ZcPO Pernambuco Oeste, ZcPa Patos, ZcSP Senador Pompeu, ZcS Sobral. A área de estudo está em destaque em vermelho. Adaptado de Neves (2015). Sendo compreendida por uma região fortemente deformada e metamorfizada durante a Orogênese Brasiliana ( Ma), a geologia da província pode ser sumarizada da seguinte forma (Silva Filho et al., 2014): presença de um embasamento complexo composto por ortognaisses e migmatitos, sequências de supracrustais deformadas e metamorfizadas, zonas de cisalhamento Brasilianas e plutons graníticos Brasilianos (Fig.1). A Província Borborema é dividida por Neves (2015) em três principais subprovíncias: Norte (a norte da ZcPa Fig. 01), Central (delimitada à norte pela ZcPa e ao sul pelas Zonas de Cisalhamento Pernambuco Leste e 40

4 Rafaela Henrique Mendes França et. al. Oeste ZcPL e ZcPO, respectivamente) e Sul (a sul das ZcPL e ZcPO). Sendo a Subprovíncia Norte dividida nos domínios Médio Coreaú, Ceará Central e Rio Grande do Norte, e a Subprovíncia Sul em domínio Pernambuco-Alagoas e nos cinturões Sergipano e Riacho do Pontal (Neves, 2015). A área de estudo está localizada na Subprovíncia Sul (retângulo vermelho na Fig. 1), mais especificamente no Domínio Pernambuco- Alagoas. Este domínio é bordejado por falhas de empurrão sendo uma região que contém rochas de alto grau, como gnaisses, migmatitos e granitos Brasilianos. Segundo Silva Filho et al. (2002, 2005a e 2005b), este domínio tem sua origem interpretada como resultado de uma colagem de várias unidades com idades diferentes. As idades modelo T DM obtidas por esses autores variam entre Ga, indicando que partes dos protólitos devem ser do Mesoproterozoico ou mais jovens. Porém idades obtidas por Silva Filho et al. (2002) indicam que muitos gnaisses também possuem idades de Arqueana (~ Ga) a Paleoproterozoico tardio (~ Ga). O Domínio Pernambuco-Alagoas então é compreendido por rochas de alto grau, derivadas de rochas similares dos seus domínios limítrofes. Segundo Santos (1995) e Medeiros e Santos (1998), os complexos gnáissicos e migmatíticos podem ser separados em dois complexos principais: Complexo Cabrobó e Complexo Belém do São Francisco (Fig. 2). O Complexo Cabrobó, com rochas dominantemente derivadas de protólitos metassedimentares e metavulcânicos, sendo este complexo ainda dividido em três suítes baseado nos seus litotipos (Venturosa, Inhapi e Palmares). O Complexo Belém do São Francisco representa rochas crustais profundas, principalmente ígneas, incluindo algumas supracrustais remanescentes do Complexo Cabrobó (Van Schmus et al., 2008). As rochas plutônicas Brasilianas são abundantes no domínio Pernambuco-Alagoas e variam de altamente deformadas a não deformadas. Essas rochas compreendem intrusões graníticas e suítes tardi-tectônicas na parte leste, com composições de alto-k, cálcio-alcalina, shoshonítica, médioalcalina a diferentes granitos peraluminosos (Silva Filho et al., 1996, 1997, 2002). Silva Filho et al. (2016) agrupam essas intrusões Neoproterozoicas em três batólitos graníticos, chamando-os de: Buíque Paulo Afonso, Ipojuca Atalaia e Águas Belas Canindé (Fig. 2). O alvo de estudo desse trabalho é a suíte Águas Belas-Canindé (Fig. 2), limitada a sul pelo Cinturão Sergipano. Essa suíte é constituída por pequenos plutons com composições que variam entre granodiorito, tonalito a diorito, e composição shoshonítica, intrudidos em metatexitos e diatexitos de composição tonalítica (Van Schmus et al., 2008). As intrusões graníticas são metaluminosa e peraluminosa, de sin- a tardi-tectônicas, com composições cálcio-alcalinas que variam de médio a alto potássio (Van Schmus et al., 2008). Neste trabalho foi tomada como base a carta geológica Folha Arapiraca (SC. 24-X-D) na escala de 1: , produzida pela CPRM em A área de estudo é limitada pelas coordenadas: longitude: e latitude: (zona 24S, WGS 84). 41

5 CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO... Figura 2: Mapa geológico simplificado da parte leste do domínio Pernambuco-Alagoas. Os números de 1 a 7 são referentes às amostras analisadas por Silva Filho et al. (2016). Zonas de cisalhamento: Zona de cisalhamento Palmares (PSZ), zona de cisalhamento Maravilha (MSZ), zona de cisalhamento Ribeirão (RSZ), zona de cisalhamento Limitão (LSZ), zona de cisalhamento Rio da Chata (RCSZ), zona de cisalhamento Belo Monte Jeremoabo (BMJSZ), zona de cisalhamento Itaíba (ISZ), zona de cisalhamento Cajueiro (CSZ). Fonte: Silva Filho et al. (2016). A área de estudo está localizada nas proximidades do município de Santana do Ipanema, e nela estão aflorantes os litotipos do Complexo Belém do São Francisco (PP2bf), da suíte Intrusiva Itaporanga (NP3γ2it) e granitoides indiscriminados (NP3γi Fig. 3). Esses litotipos são descritos por Mendes et al. (2009) como: Complexo Belém do São Francisco (PP2bf): o corpo corta a área de estudo de NW a SE e é composto por metagranitoides e ortognaisses, bandados a migmatíticos. Essa intrusão apresenta composição tonalítica, granodiorítica a granítica, com biotita e/ou anfibólio, textura equigranular média a grossa a inequigranular porfirítica com fenocristais de feldspato, às vezes miloníticos e com augens. Granitoides Indiscriminados (NP3γi): afloram com maior extensão nas regiões noroeste e sudeste da área (Fig. 3). São compostos por monzogranitos, sienogranitos, granodiorito, tonalitos e sienitos predominantemente equigranulares finos a médios, às vezes apresentando-se grossos e, localmente porfiríticos, com presença de xenólitos. São isotrópicos e localmente exibem foliação magmática. Suíte Intrusiva Itaporanga (NP3γ2it): é divida em seis plutons: Santana do Ipanema, Tanquinho, Carneiros, Munguba e um pluton sem denominação. Esses corpos são compostos por granodioritos, 42

6 Rafaela Henrique Mendes França et. al. monzogranitos e sienogranitos equigranulares médios a grossos a inequigranulares porfiríticos, com fenocristais subédricos a euédricos de K-feldspato (dimensões entre 1 e 7 cm) e plagioclásio (entre 0,5 e 1 cm). Os plutons possuem enclaves dioríticos e fases intermediárias de mistura. A suíte metaluminosa a levemente peraluminosa, cálcio-alcalina de alto potássio a levemente shoshonítica foi datada entre 632±13 Ma e 612 Ma (U-Pb). Figura 3: Recorte da Folha Arapiraca (Mendes et al., 2009), mostrando apenas a área de estudo. DADOS GEOFÍSICOS Os dados geofísicos neste trabalho utilizados foram adquiridos durante o Projeto Aerogeofísico Paulo Afonso-Teotônio Vilela (código: 1104), realizado em 2011, pelo Serviço Geológico Brasileiro (CPRM), nos estados de Alagoas, Pernambuco, Bahia e Sergipe (Fig. 4). A área total desse levantamento foi de km 2, e foi sobrevoada a uma altura nominal de 100 m. As linhas de voo possuem uma direção N S e foram feitas com espaçamento de 0,5 km. As linhas de controle foram feitas perpendiculares as de voo (direção E W) e espaçamento de 10 km. O tempo de integração gama foi de 1 segundo, o que representa uma distância de 73,6 m entre os pontos de medida no solo. GAMAESPECTROMETRIA A aerogamaespectrometria pode ser utilizada para mapear a variação do potássio (K) e dos elementos da família do tório (Th) e urânio (U), alcançando profundidades de até 30 cm na superfície terrestre (Dickson e Scott, 1997). A distribuição dos radioelementos está sujeita a alterações causadas pelo intemperismo. A intensidade dessa alteração depende de muitos fatores, como, por exemplo, do tipo de rocha que está sendo alterada e do tipo de erosão. Rochas intermediárias e básicas alteram pouco suas concentrações de 43

7 CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO... radioelementos durante intemperismo inicial, mas a pedogênese pode resultar em solos com até três vezes o teor de U e Th da rocha fonte (Dickson e Scott, 1997). Processos de mineralizações e a atuação de fluídos hidrotermais também podem afetar significativamente o conteúdo dos radioelementos. Por exemplo, alteração de potássio na forma de sericita é comumente associada com diversos tipos de depósitos de ouro e sulfetos maciços com associação vulcânica (Frankling, 1996; Poulsen e Hannington, 1996). O potássio é um elemento alcalino comum na crosta terrestre (2,35%), e pode ser encontrado em minerais como feldspatos potássicos e micas, logo, abundante em rochas félsicas. Esse elemento geralmente é ausente em minerais máficos e pouco abundante em dunitos e peridotitos (Fertl, 1983). O urânio é um elemento menor encontrado na crosta terrestre em concentrações de aproximadamente 3 ppm. Ele ocorre em duas valências: U 4+ e U 6+, e pode ser observado em minerais como monazita, xenotima, zircão, além de ser encontrado como elemento traço em outros minerais formadores de rocha (Dickson e Scott, 1997). O tório também é um elemento menor com baixa concentração natural na crosta terrestre (aproximadamente 12 ppm) e ocorre apenas no estado de valência Th 4+. Esse elemento pode ser encontrado em minerais como alanita, monazita, xenotima e zircão com concentrações maiores do que 1000 ppm, ou como elemento traço em outros minerais formadores de rocha (Dickson e Scott, 1997). Neste trabalho foram utilizados os mapas de contagem individuais (Fig. 5) e a composição ternária com padrão RGB (Fig. 6) para realizar a interpretação da distribuição dos radioelementos ao longo da área de estudo. O mapa ternário condensa as informações obtidas nos três canais individuais, permitindo uma caracterização qualitativa da assinatura gamaespectrométrica dos litotipos observados na área de estudo. Figura 4: Mapa de localização da área do aerolevantamento (CPRM - Catálogo De Projetos Aerogeofísicos). 44

8 Rafaela Henrique Mendes França et. al. Figura 5: Mapas de concentrações de potássio, tório e urânio da área de estudo, seguidos do mapa da distribuição ternária desses três radioelementos. RESULTADOS A partir dos dados gamaespectrometricos foram confeccionados os mapas de contagem individual dos radioelementos (K, Th e U) e da distribuição ternária desses (Fig. 05 e 06), onde foi possível identificar seis domínios radiométricos diferentes (Fig. 07). A imagem do ternário (Fig. 06) foi tomada como base principal para a delimitação dos domínios, já que a mesma permite que tenhamos a contribuição relativa de cada elemento radioativo. A contagem de cada elemento foi classificada para cada domínio em baixa (b), média (m) ou alta (a) concentração, e assim cada um dos domínios foi devidamente classificado e em seguida foram numerados para melhorar a visualização do mapa. Dentro das dificuldades possíveis de serem encontradas na interpretação, nos deparamos com a lixiviação provocada pelos rios e a cobertura vegetal. A junção desses fatores naturais, com a complexidade do Batólito Águas-Belas, aumentou a dificuldade na interpretação dos dados, porém o resultado da interpretação foi satisfatório, evidenciando a heterogeneidade do batólito por gamaespectrometria. A assinatura radiométrica dos granitoides indiscriminados apresenta altas contagens dos três elementos em sua ocorrência mais oeste, com suas outras duas ocorrências com contagens maiores para o K e o U. Enquanto que a suíte intrusiva Itaporanga e o Complexo Cabrobó possuem contagens que variam com maior intensidade ao longo de suas extensões, sendo a suíte intrusiva Itaporanga com porções com contagens mais altas em K, e o Complexo Cabrobó com altas contagens para os três elementos em maior parte da sua extensão (Fig. 6-A). 45

9 CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO... A B Figura 6: A) Mapa da distribuição ternária dos radioelementos com padrão RGB = (K,Th,U), mostrando contato das unidades estratigráficas apresentas pelo mapa da Folha Arapiraca (Mendes et al., 2009), e B) mapa da distribuição ternária dos radioelementos mostrando influência da topografia e da drenagem na distribuição dos mesmos. 46

10 Rafaela Henrique Mendes França et. al. O contraste entre as respostas gamaespectrométricas dessas litologias permite caracterizar a disposição geográfica dessas. De fato, ao dispor os contatos dos granitoides indiscriminados, com a suíte intrusiva Itaporanga e o Complexo Cabrobó (Fig. 03) sobre o mapa ternário (Fig. 6-A) observa-se que esses corpos apresentam dimensões diferentes das indicadas no mapa geológico. Esse resultado pode sugerir a necessidade de rever a delimitação dessas intrusões. Entretanto, é importante ressaltar a importância de visitas de campo para comprovar esses resultados. Ao compararmos o mapa litogeofísico (Fig. 7) com o mapa geológico da Folha Arapiraca (Fig. 3), observa-se uma variação significativa das contagens dos radioelementos (Fig. 6). Com base na assinatura gamaespectrométrica, foi possível identificar seis domínios litogeofísicos na área de estudo, caracterizados da seguinte forma: Domínio 1: se estendendo por maior parte da área, ocorrendo na região mais central com uma outra porção mais a noroeste. Este domínio se caracteriza por possuir altos valores para os três elementos. Domínio 2: ocorrendo apenas em uma região específica da área estudada, este domínio se caracteriza por conter valores baixos para os elementos K e U, e valor médio para o Th. Domínio 3: ocorre no centro e no sudoeste da área, esse domínio se caracteriza por conter valor alto para o K, e baixos valores de Th e U. Domínio 4: localizado no extremo nordeste e oeste da área, o domínio apresenta um valor médio para o K, e altos valores para Th e U. Domínio 5: com uma única ocorrência a noroeste da área, o domínio tem característica de baixo valor para o K, e médio valor para os elementos Th e U. Domínio 6: com ocorrências no extremo leste e no norte da área, o domínio se apresenta com médios valores para os três elementos. Figura 7: Mapa litogeofísico interpretado a partir das contagens radiométricas. Na legenda Xa, Xm e Xb referem-se às altas, médias e baixas contagens do elemento X, respectivamente. 47

11 CONTRIBUIÇÃO DA GAMAESPECTROMETRIA AO ESTUDO... O domínio 1 (Fig 7) ocorre principalmente ao longo do embasamento Complexo Belém do São Francisco, porém a sua ocorrência a noroeste é ao longo das intrusões graníticas, e possui uma borda com um maior valor para o elemento K. A assinatura desta borda é interpretada como gerada pela lixiviação causada pela topografia (Fig. 06-B), onde o alto topográfico apresenta-se enriquecido nos três elementos, e o baixo topográfico com maior valor para o K. A ocorrência a sudoeste da suíte intrusiva Itaporanga (Fig. 03), apresenta-se compreendida pelos domínios litogeofísicos 1, 3 e 4 (Fig. 07). Sendo uma região com a topografia homogênea e sem muita presença de drenagem, a gamaespectrometria evidencia que há uma variação faciológica nesta unidade. Já a ocorrência desta mesma unidade no extremo nordeste da área, não pode ter essa interpretação de mudança faciológica interpretada com firmeza, devido à presença de grande variação topográfica e de bastante drenagem cortando toda a extensão desta suíte. CONCLUSÃO A confecção de um mapa gamaespectrométrico ajudou de forma significante na compreensão da complexibilidade do Batólito Águas Belas-Canindé, acima de tudo, mostrando a importância da geofísica para a caracterização de contatos e limites dos corpos. Pode ser evidenciado que uma interpretação detalhada dos domínios litogeofísicos é importante para delimitar as unidades geológicas e as sutis variações que há dentro de uma única unidade. Entretanto, esse método não diminui a importância de visitas em campo para confirmar as interpretações efetuadas. A gamaespectrometria auxiliará no mapeamento geológico de várias formas, uma delas é na identificação e diferenciação das fácies litológicas das intrusões graníticas da área de estudo, logo, na melhoria da classificação faciológica do batólito. Agradecimentos Os autores agradecem ao Serviço Geológico Brasileiro (CPRM) por fornecer os dados utilizados nesse trabalho. Agradecem também a Laís Queiroga pela contribuição. Referências Almeida, F. F. M., Hasui, Y., Brito Neves, B. B., Fuck, R. A Províncias Estruturais Brasileiras. In: SBG, Simpósio de Geologia do Nordeste, 8, Campina Grande, Anais, Dickson, B. L., Scott, K. M Interpretation of aerial gamma-ray surveys adding the geochemical factors. AGSO Journal of Australia Geology and Geophysics, v. 17, n. 2, p Fertl, W.H Gamma-ray spectral logging: a new evaluation frontier. World Oil, Franklin, J. M Volcanicassociated massive sulphide base metals. Geology of Canadian Mineral Deposit Types, Eckstrand, O.R., Sinclair, W. D., Thorpe, R. I., eds. Geological Survey of Canada, Geology of Canada, no. 8, p Medeiros, V. C., Santos, E. J Folha Garanhuns (SC.24-X-B, escala 1: ). Integração Geológica (Relatório Interno), CPRM. Recife-PE, Brasil. Mendes, V.A., Brito, M.F.L., Paiva, I.P., Programa Geologia do Brasil-PGB. Arapiraca. Folha SC.24-X-D. Estados de Alagoas, 48

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