U-Pb geochronology and Lu-Hf isotopic analysis by LA-ICP-MS of rocks from Serra da Providência Suit Rondonia Tin Province

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1 GEOCRONOLOGIA U-PB E GEOQUÍMICA ISOTÓPICA LU-HF POR LA- ICP-MS DE ROCHAS DA SUITE SERRA DA PROVIDÊNCIA - PROVINCIA ESTANÍFERA DE RONDÔNIA Beatriz P. Debowski¹ (D) e Mauro C. Geraldes¹ 1 - Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ, Rio de Janeiro, RJ, biadebowski@gmail.com Resumo: Análises isotópicas de U-Pb e Lu-Hf de quatro amostras das encaixantes do maciço Massangana foram realizadas por LA-ICP-MS. As idades obtidas de: ±8.4 Ma para um tonalito, 1540 ±5.7 Ma e ± 6.6 Ma para dois biotita-hornblenda-granitos e de 1525 ±5.6 Ma para um biotita-granito confirmaram que a encaixante do maciço Massangana é representada principalmente por rochas da Suíte Serra da Providência. As idades T DM e os valores de ε Hf confirmam a heterogeneidade de fontes e até mesmo de ambientes tectônicos para a formação das rochas dessa Suíte, mostrando que o tonalito, com idade T DM entre 2,33 a 2,27 Ga e ε Hf (-9,6 a -7,4) é formada a partir de uma fonte exclusivamente crustal do Paleoproterozóico, enquanto as demais rochas apresentam valores de ε Hf positivos, evidenciando fonte a partir de magmas mantélicos em detrimento de fontes crustais, que podem ter contribuído de forma subordinada. As idades de extração do manto T DM dessas amostras variam entre 2,18 e 1,83 Ga. Palavras-chave: Suíte Serra da Providência, Rondônia, U-Pb, Lu-Hf, LA-ICP-MS U-Pb geochronology and Lu-Hf isotopic analysis by LA-ICP-MS of rocks from Serra da Providência Suit Rondonia Tin Province Abstract: Isotopic analyzes of U-Pb and Lu-Hf from four samples of the Massangana massive host rocks were performed by LA-ICP-MS. The obtained ages of: ± 8.4 Ma for a tonalite,1540 ± 5.7 Ma and ± 6.6 Ma for two biotite-hornblende-granites and of 1525 ± 5.6 Ma for a biotite-granite confirmed that the host rocks of the Massangana massif is represented mainly by rocks the Serra da Providência Suite. The T DM ages and the ε Hf values confirm the heterogeneity of sources and even of tectonic environments for the formation of the rocks of this Suite, showing that the tonalite, with T DM age between 2.33 and 2.27 Ga and ε Hf (-9.6 to -7.4) is formed from an exclusively crustal source of the Paleoproterozoic, whereas the other rocks present positive ε Hf values showing a greater contribution of mantle origin magmas, with T DM ages varying between 2.18 to 1.83 Ga. Keywords: Serra da Providência Suit, Rondonia, U-Pb, Lu-Hf, LA-ICP-MS. Introdução Suítes de Granitos Rapakivi são descritas em diversas regiões cratônicas do mundo. São tidas como anorogências ou pós-orogênicas e se concentram principalmente no período entre o Meso e Neoproterozoico (1.8 a 1.0 Ga) e estão relacionadas a mineralizações de Sn. A Suíte Serra da Providência localizada na porção Sudoeste do Cratón Amazônico é a mais velha, (U-Pb: 1606 a 1532 Ma) de seis suítes de granitos rapakivi que integram a Província Estanífera de Rondônia (Bettencourt et al., 1999). As três suítes mais jovens desta Província: São Lourenço-Caripunas (1309 ± 24 Ma), Santa Clara (1081 ± 50 Ma) e Rondônia ou Younger granites of Rondônia (998 ± 4 Ma) são portadoras de mineralizações em Sn e outros metais associados (Bettencourt et al., 1999). Além da parte econômica, o estudo de granitos rapakivi é muito importante para entender a evolução crustal do planeta. Estudos focados no entendimento da gênese desses granitos, em especial da região de Rondônia, ainda são discretos. Este trabalho apresenta dados isotópicos de U-Pb e Lu-Hf em cristais de zircão de amostras das encaixantes do maciço Massangana, pertencente aos Younger granites of Rondônia com o objetivo de melhor definir as encaixantes deste maciço, (se são rochas das Suítes Serra da Providência, Rio Crespo ou Complexo Jamari) e determinar suas fontes possíveis fontes, se crustal e/ou mantélica. Contexto geológico

2 A Suíte Serra da Providência (SSP) ocorre na porção sudoeste do Cráton Amazônico, principalmente na Província Geocronológica Rio Negro-Juruena (1,76 1,47 Ga) e de forma restrita na Província Sunsás (1,33 0,99 Ga) (Santos et al., 2000). Constitui um batólito alongado com 140 km de extensão e diversos corpos satélites intrudindo rochas do Complexo Jamari. Rizzoto (1996) reconhece quatro unidades graníticas principais: Monzogranitos porfiríticos (com ou sem textura rapakivi) com viborgitos subordinados, sienito equigranular e granito porfirítico. Posteriormente Bettencourt et al. (1999) caracteriza a SSP como uma associação do tipo AMCG (anorthosite mangerite charnockite granite). De acordo com Scandolara et al. (2013) duas variedades de rochas máficas ocorrem associadas a SSP, na forma de diques e pequenos stocks: gabronoritos e hornblenda gabros. Seis amostras desta suíte, datadas pelo método U-Pb (SHRIMP), indicaram idade de cristalização entre 1554± 47 Ma e 1606 ± 24 Ma, sugerindo que o batólito Serra da Providência teve seu emplacement num período de pouco mais de 50 milhões de anos. (Bettencourt, et al., 1999). Características isotópicas de Sm-Nd indicaram fontes heterogêneas, com contribuição tanto crustal, quanto mantélica para a formação das rochas da SSP (Scandolara et al.,2013). O ambiente de formação da SSP é descrito como pós-colisional, possivelmente correlacionada aos estágios finais de eventos metamórficos relacionados ao Orógeno Madeirinha (1,78 a 1,63 Ga, Scandolara et al., (2011) e/ou Ouro Preto (1,67 1,63 Ga, Santos et al.,(2000). O Complexo Jamari compreende rochas metamórficas de alto grau do Paleoproterozóico (1,76 1,70 Ga) intrudidas pelas suítes Serra da Providência, Rio Crespo, Alto Cadeias, Santa Clara e Younger Granites. (Scandolara et al, 2013) Metodologia O uso do par de análises U-Pb e Lu-Hf utilizando o LA-ICP-MS (laser ablation inductively coupled plasma mass espectrometer) tem se tornado muito popular na comunidade científica devido à rapidez na aquisição dos dados, na confiabilidade do método e devido às características do zircão, mineral que contém altas concentrações de Hf (em torno de ppm), baixa razão Lu/Hf e resistência a perturbações isotópicas posteriores. Foram selecionadas quatro amostras das encaixantes do Maciço Massangana para análise isotópica de U-Pb e Lu-Hf em cristais de zircão. As amostras passaram por um britador de mandíbula, moinho, bateia, separação em líquido denso, separação magnética em imã de mão e Frantz. Em seguida foi feita a coleta manual dos cristais de zircão com auxílio de uma lupa eletrônica e pinça. Os grãos foram dispostos em Epoxz de resina e polidos para exposição destes na superfície. O equipamento utilizado nas análises de U-Pb e Lu-Hf foi um ICP Neptune Plus com sete coletores multiplicadores de elétrons e nove coletores faraday. O equipamento está acoplado a um Excimer Laser Photon Machines 193mm com fluxo de gás He de 0,550 L/min para o MCF1 e 0,200 para o MCF2. Para as análises de U-Pb, foi utilizada uma taxa de repetição de 8 pulsos por segundo com uma frequência de 8 e 9Hz. Para as análises de Lu-Hf foi necessária uma taxa de repetição de 10 pulsos por segundo a uma frequência de 65 a 70 Hz. O diâmetro dos furos com laser foram de 30 µ para as análises de U-Pb e de 50 µ para Lu-Hf Resultados e Discussão Os grãos de zircão (Fig. 1) analisados das quarto amostras são prismáticos alongados (entre 0,4 e 0,5 mm de comprimento) com as bordas bipiramidais ou arredondadas, geralmente incolores a

3 rosados, as vezes caramelo, com zoneamento oscilatório em boa parte dos cristais. Também é observado, em alguns grãos fraturamento interno. A amostra BD-MA-18, um tonalito, foi coletada no limite sudeste com o maciço Massangana. Para a confecção do diagrama concórdia (Fig. 2) foram utilizados 17 spots resultando numa idade U-Pb de ±8.4 Ma, interpretada como idade de cristalização. Na amostra BD- MA-35, um biotita-granito, coletado no limite noroeste com o Maciço Massangana, foram utilizados catorze spots para a confecção do diagrama concórdia (Fig. 2) que resultaram numa idade U-Pb de 1525 ±5.6 Ma interpretada como idade de cristalização. As amostras BD-MA-41 e BD-MA-06, ambas biotita-hornblenda-granitos, foram coletadas nos limites norte e sul respectivamente do maciço Massangana. Para a confecção da concórdia da amostra BD-MA-41 (Fig. 2), foram utilizados oito spots e a idade U-Pb obtida foi de 1540 ±5.7 Ma. Foram utilizados dezessete spots para a confecção do diagrama concórdia da amostra BD-MA-06 (Fig. 2) resultando numa idade U-Pb de ± 6.6 Ma, interpretada como idade de cristalização. As idades obtidas neste estudo estão de acordo com as idades reportadas na literatura para os maciços da suíte Serra da Providência (1,60 a 1,53 Ga, Scandolara et al., 2013) e confirmam que esta suíte compõe boa parte da encaixante do Maciço Massangana. As rochas da Suíte Serra da Providência apresentam ampla variação na composição de 176 Hf/ 177 Hf iniciais, entre 0, a 0, (Fig. 2), valores representados pelas amostras BD-MA-18 e BD-MA-41 respectivamente. Esses valores correspondem a uma variação do ε Hf de 9,6 a +18,3 A amostra BD-MA-18 (tonalito) com idade de cristalização de 1558 ± 8.4 Ma, apresenta todos os valores de ε Hf negativos com pouca variação, entre -9,6 e -7,4. A idade de extração mantélica (T DM ) obtida fica entre 2,27 e 2,33 Ga, indicando uma fonte exclusivamente crustal Paleoproterozóica. A amostra BD-MA-06, biotita-hornblenda-granito com idade de cristalização de ± 6.6 Ma, apresenta todos os valores de ε Hf positivos (+3,2 a +4,9), com exceção de um grão de zircão (-0,7) e idade T DM entre 1,90 e 2,18 Ga. A amostra BD-MA-41, biotita-hornblenda-granito, e idade de cristalização de 1540 ± 5.7 Ma, apresenta valores de ε Hf positivos (+0,43 a +1,36), exceto um grão de zircão (-0,8). Os valores obtidos para a idade T DM variam entre 2,05 a 2,10 Ga, indicando uma fonte do Paleoproterozóico. A amostra BD-MA-35, biotita-granito, com idade de cristalização de 1525 ± 5.6 Ma, também mostra apenas valores positivos para o parâmetro ε Hf (+2 a +5,4) e idade T DM entre 1,83 e 2,00 Ga. Conclusões Os resultados das análises de U-Pb dos cristais de zircão mostraram que a encaixante das porções norte, noroeste e sudeste do Maciço Massagana são representadas, por rochas da Suíte Serra da Providência.

4 Figura 1: Imagem de elétrons retro-espalhados obtidas em MEV dos grãos de zircão das amostras BD-MA- 06, BD-MA-18, BD-MA-35 e BD-MA-41 de maciços pertencentes à Suite Serra da Providência, analisados pelos métodos U-Pb e Lu-Hf por LA-ICP-MS. Círculos vermelhos: spot da análise U-Pb e círculo preto spot da análise Lu-Hf. Figura 2: Topo: Diagramas Concórdia U-Pb. Idade de cristalização calculada no intercepto superior, MSWD: erros expressos a 2σ. Esquerda: diagramas de 176 Hf/ 177 Hf iniciais e Epsilon Hf vs. idade em Ma. Direita: Mapa geológico do Complexo Massangana, adaptado de Romanini, (1982) mostrando a localização dos pontos amostrados com as idades U-Pb obtidas neste estudo. O tonalito, com idade de cristalização de 1558 ± 8.4 Ga, é a única amostra que apresenta apenas valores negativos de ε Hf (-9,6 e -7,4) e idade T DM entre 2,52 e 2,63 Ga, mostrando que sua fonte é essencialmente crustal do Paleoproterozóico. Tonalitos são rochas ígneas plutônicas que ocorrem em ambiente de arco vulcânico. Não há registros de tonalitos com idade correlacionada às rochas da SSP, a ocorrência deste tipo de rocha com idade de 1558 ± 8,4 Ma, indica que, ou essa

5 amostra não faz parte da SSP, ou essa suíte não é estritamente pós-orogênica como alguns autores já haviam sugerido. As amostras de biotita-hornblenda granitos apresentam, em sua maioria, valores de ε Hf positivos, variando entre +0,43 e +1,20, na amostra BD-MA-41 e entre +3,19 e +4,88, na amostra BD-MA-06, valores que correspondem a uma idade de extração mantélica (T DM ) de 2,05 a 2,16 Ga e de 1,89 a 2,18 Ga respectivamente, evidenciando uma derivação, quase exclusiva, de fontes mantélicas. A amostra BD-MA-35, biotita-granito, a mais jovem de todas, com idade de cristalização de 1525 ± 5.6 Ma, apresenta apenas valores positivos para o parâmetro ε Hf (+2 a +5,4) evidenciando também uma fonte, predominantemente mantélica. A idade de extração do manto, T DM, varia entre 1,83 e 2,00 Ga. Dados isotópicos de Sm-Nd em rocha total (Bettencourt et al., 1999, Scandolara, 2006; Santos et al., 2008 e Scandolara et al., 2013) demostraram que os granitos, entre outras rochas, da suíte Serra da Providência são produtos de reciclagem crustal em sua maioria e que magmas derivados do manto enriquecido, ocorrem apenas em porções subordinadas. Os dados apresentados deste estudo, exceto do tonalito, mostraram uma maior contribuição de magmas mantélicos para as amostras analisadas, fato evidenciado pelos valores de ε Hf positivos. Agradecimentos Ao Programa de Pós-Graduação em Análise de Bacias e Faixas Móveis da Uerj, à Capes pelo apoio financeiro através da bolsa de mestrado e doutorado, ao LGPA e Multilab, laboratórios localizado na UERJ onde foram processadas as amostras e adquiridos os dados de U-Pb e Lu-Hf aqui apresentados. Referências Bibliográficas BETTENCOURT J. S., TOSDAL R. M., LEITE W. B. JR., PAYOLLA B. L Mesoproterozoic rapakivi granites of the Rondônia Tin Province, southwestern border of the Amazonian craton, Brazil I. Reconnaissance U-Pb geochronology and regional implications. Precambrian Research, [S.I.], v. 95, p RIZZOTTO, G.J.; SCANDOLARA, J.E.; SILVA, C.R.; DALL AGNOL, R.; BETTENCOURT, J.S.; MORAIS, P.R. 1995b. Geology and preliminary geochemistry of the middle proterozoic Serra da Providencia rapakivi granite-rondonia, Brazil. In: SYMPOSIUM ON RAPAKIVI GRANITES AND RELATED ROCKS, Belém. Abstract Volume. Belém: Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará., 1995, p SANTOS J.O.S., HARTMAN L.A., GAUDETTE H.E; GROVES D.I., MCNAUGHTON N.J., FLECHER I.R New understanding of the Amazon Craton provinces, based on field work radiogenic isotope data, Gondwana Research. SCANDOLARA, J. E., FUCK R. A., DALL AGNOL, R. DANTAS, E. L., 2013 Geochemistry and origino f the early Mesoproterozoic mangerite-charnokite-rapakivi granite association of the Serra da Providência suíte and associated gabbros, central-eastern Rondônia, SW Amazonian Craton, Brasil. Journal of South America Earth Sciences, Elsevier, v. 45, p