Petrogênese das rochas vulcânicas ácidas e intermediárias da bacia do Guaratubinha - PR

Abstract

Resumo: Na porção meridional da Província Mantiqueira, assentada sobre rochas do Domínio Luis Alves, situa-se a Bacia do Guaratubinha, que abriga o grupo, de idade neoproterozoica, homônimo. Este é composto de rochas vulcanossedimentar, majoritariamente por rochas vulcânicas, de composição intermediária (andesitos) ou ácida (riolitos). Dada a importância dessas rochas para a melhor compreensão da evolução da bacia, este estudo, de cunho petrogenético, tem como objetivo definir o provável mecanismo gerador das rochas vulcânicas. Portanto, considerando sua idade e os processos relacionados ao surgimento dessas rochas. Para o desenvolvimento deste estudo foram realizadas análises petrográficas, litogeoquímicas, de geoquímica isotópica e geocronológicas. A partir de observações de campo e das análises geoquímicas, interpreta-se que as rochas não são cogenéticas, possuindo um número maior de diferenças do que semelhanças petrogenéticas entre si. As diferenças são observadas em diversas escalas, da macroscópica à microscópica, variando em aspectos estruturais, texturais e composicionais. Diferenças em aspectos microscópicos são controladas principalmente pela variação composicional nas assembleias minerais. As rochas estudadas possuem um caráter sub-alcalino, sendo que as rochas intermediárias se enquadram em uma tendência toleítica, enquanto que as rochas ácidas estão de acordo com uma tendência cálcio-alcalina. Observando o comportamento da dispersão das amostras em diagramas de variação, nota-se que os trends evolutivos somente são observados quando se individualizam os grupos. De modo geral, observam-se processos de depleção (óxidos) e enriquecimento (elementos traços) em direção aos membros mais evoluídos. Outra importante feição observada é a ocorrência de estruturas de magma mingling, onde material andesítico e riolítico se misturaram sem que houvesse a formação de um material híbrido, consumindo as partes envolvidas. Este fato se dá pela imiscibilidade de um magma em relação ao outro, corroborando a ausência de correlação entre eles. A análise de dados isotópicos também aponta diferenças evolutivas entre os magmas. Ambos os conjuntos teriam sua origem em nível crustal a partir de protólitos paleoproterozoicos, no entanto, os magmas intermediários evoluíram de acordo com um modelo de estágio simples, enquanto que as rochas ácidas seguem um modelo de estágio duplo. A datação U/Pb em zircão permitiu identificar três conjuntos de cristais nas rochas intermediárias. O primeiro conjunto é composto de cristais vulcânicos, que estabelecem a principal época de cristalização dessas rochas entre 593 e 580 Ma. Os demais conjuntos foram identificados como sendo cristais herdados das unidades basais à bacia. A caracterização dos magmas estudados como não cogenéticos é um forte argumento para eliminação da hipótese de fusão parcial de mesma fonte. O fato desta incompatibilidade ser definida também a partir dos dados isotópicos contrapõe a hipótese de contaminação. Portanto, a hipótese genética mais adequada para a formação de rochas intermediárias e ácidas é a fusão e evolução a partir de fontes distintas. Palavras-chave: Geoquímica. Vulcanismo. Magma Mingling.

Abstract: In the southern portion of Mantiqueira Province, overlaying rocks of Luis Alves Domain, it is found the Guaratubinha Basin, which holds the homonymous Neoproterozoic group. That group is composed by volcanic-sedimentary, majorly by volcanic rocks of intermediate (andesites) and acid (rhyolite) compositions. Giving the importance of those rocks to better understanding of the basin evolution, this research's main goal, with a petrogenesis insight, is to indicate the most probable formation mechanism of volcanic rocks. Thus, comprehending the time and the processes related to those rocks origin. In order to promote such study, it was performed petrographic, lithogeochemical, isotopic geochemical and geochronological analyses. From field observation and geochemical analyses, it could be interpreted that the both magmas are not cogenetic, presenting a greater number of differences over petrogenetic similarities. The differences occur in vary scales, from macroscopic to microscopic, and varying in structural, fabric and compositional aspects. Microscopic differences are controlled by the compositional variations in the mineral assemblage of volcanic rocks. It was interpreted that the studied rocks can be classified as sub-alkaline, with the intermediate ones following a tholeiitic trend, whereas acid ones follow a calcic-alkaline trend. Observing the plot pattern on bivariate diagrams, it was noticed that evolutionary trends are only distinguishable when the magmas are individualized. In general, they present a process of depletion (oxides) and enrichment (trace elements) towards the most evolved terms. Another important observed feature was the occurrence of magma mingling structures, when the andesitic and rhyolitic magmas mix up without consuming one of the involved parts and forming a hybrid material. That result is given by the immiscibility of one magma comparing to the other, corroborating their incompatibility. The isotopic analysis also reveals more evolutionary differences between the studied rocks. Both rock sets originated at crustal depth evolving independently from each other. The intermediate set evolves according to a simple-stage model while the acid set evolves as a double-stage model from parental rocks that originated during Paleoproterozoic. Geochronological data reveals that the intermediate rocks bear three types of zircon crystals. First type is volcanic ones, which indicate the main volcanism period between 593 and 580 Ma. The second and third are xenocrystals inherited from Guaratubinha basin bed rocks, the Rio-Pien Suite, from Neoproterozoic, and Luis Alves Domain, from Paleoproterozoic. The characterization of studied magma as non-cogenetic is a strong evidence to discard the partial melting of single source hypothesis. In addition, the fact that this same incompatibility is defined by isotopic data as well, contradicts the contamination hypothesis. Therefore, the most suitable petrogenetic hypothesis is that those magmas were generated and evolve from different sources. Key-words: Geochemistry. Volcanism. Magma Mingling.