Caracterização microestrutural do Dique Milonítico Azul de Sucuru, Província Borborema, NE Brasil

Abstract

Resumo: A Provincia Borborema, resultado da colisao entre paleoplacas durante a amalgamacao do Gondwana Ocidental ha ~600 Ma, e composta por diversas zonas de cisalhamento que formam um padrao anastomosado. Para entender o desenvolvimento de sistemas de cisalhamento anastomosados e complexos, investigacoes em varias escalas sao necessarias. Apesar de a Provincia Borborema ser amplamente estudada, pesquisas de analise textural, essenciais para explorar como a deformacao e localizada, sao escassas. Neste trabalho foi empregada a tecnica MEV-EBSD para investigar microestruturas e mecanismos de deformacao em rochas ricas em quartzo do enxame de diques de Sucuru, Dominio Central da Provincia Borborema. O dique de Sucuru ocorre entre as zonas de cisalhamento Coxixola e Congo, que se localizam entre os grandes sistemas de cisalhamento Patos e Pernambuco. O dique apresenta orientacao geral NW-SE e consiste em rochas quartzo-feldspaticas milonitizadas. A foliacao milonitica e caracterizada por ribbons de quartzo azul contornando porfiroclastos de feldspato fraturados e graos reliquiares de quartzo, em matriz recristalizada extremamente fina (~5 - 20µm). As microestruturas identificadas sugerem que os graos de quartzo do dique de Sucuru registram os estagios iniciais da deformacao em condicoes de temperatura >500 - 700ºC, provavelmente durante a intrusao das rochas do Complexo Magmatico Cariri. Condicoes de deformacao em alta temperatura foi progressivamente sucedida por um estagio de deformacao em condicoes de baixa temperatura >300 - 500ºC, associada a intensa recristalizacao dinamica e formacao da matriz extremamente fina, devido ao resfriamento sincinematico desses corpos magmaticos. Diversas evidencias de deformacao intracristalina em quartzo ribbons e porfiroclastos apontam para a operacao dominante do mecanismo de fluencia de deslocacoes nos estagios iniciais da deformacao, gerando forte orientacao cristalografica preferencial, com ativacao do sistema de deslizamento prisma <c> e recristalizacao por migracao de limite de borda (GBM). Nos estagios tardios da deformacao, a intensa recristalizacao dos graos de quartzo por bulging e rotacao de subgrao foi responsavel pela extrema reducao do tamanho de graos da matriz e novos graos recristalizados nas bordas dos porfiroclastos. A analise textural dos graos filhos sugere ativacao de multiplos sistemas de deslizamento ao longo da direcao <a>, tais como basal <a>, romboedro <a> e prisma <a>, atribuida a uma grande variedade na orientacao cristalografica de graos parentais, que controlam, em grande parte, a evolucao da textura cristalografica de graos filhos devido a diminuicao sincinematica da temperatura. Alem disso, o enfraquecimento da textura cristalografica observada em algumas areas de graos filhos e a presenca da matriz extremamente fina ocupando 60-70% do volume da rocha, sugere a ativacao de mecanismos de deslizamento de bordas (GBS) durante os estagios de baixa temperatura. A orientacao NW-SE dos diques de Sucuru, a geometria e as evidencias de deformacao no estado solido nas margens, se enquadram no contexto de cisalhamento destral E-W progressivo. Este estudo sugere que a deformacao plastica acomodada nas rochas do dique de Sucuru representa os ultimos estagios de desenvolvimento dos grandes sistemas de cisalhamento da Provincia Borborema, em um regime de deformacao dominado por cisalhamento simples

Abstract: The Borborema Province was formed from the collision between paleoplates during the amalgamation of West Gondwana at ~600 Ma. It is characterized by the presence of many shear zones an anastomosing pattern. In order to understand the development of complex and anastomosing shear zone systems, investigations at a range of scales are required. Although Borborema Province is widely studied, investigations on textural analysis, essential for exploring strain localization, are scarce. In this work we applied the SEM-EBSD technique to investigate microstructures and deformation mechanisms in quartz-rich rocks from the Sucuru dike swarms, in the Central domain in the Borborema Province. The Sucuru dike occurs between the shear zones Coxixola and Congo, which in turn are located between the large shear systems Patos and Pernambuco. The dike is a quartzo-feldspathic mylonite trending NW-SE. Foliation is defined by bluish quartz ribbons surrouding fractured feldspar porphyroclasts and quartz relic grains in fine-grained recrystallized matrix (~5 - 20µm). Microstructures suggest that quartz grains from Sucuru dike record the early-stage plastic deformation during higher-temperature >500 - 700ºC, likely during the intrusion of rocks from Cariri Magmatic Complex. The higher temperature deformation was progressively overprinted during a lower-temperature stage >300 - 500ºC, associated with intense dynamic recrystallization and production of a fine-grained matrix, due to synkinematic cooling of these magmatic bodies. Several evidence of intracrystalline deformation in quartz ribbons and porphyroclasts point to dominant activation of dislocations creep at the early high-temperature stage of deformation, resulting in strong crystallographic preferred orientations, with activation of slip system prism <c> and recrystallization by grain boundary migration (GBM). In the late-stage plastic deformation, the intense recrystallization of quartz grains by BLG and SGR was responsible for extreme reduction in grain size of matrix and new recrystallized grains at the border of porphyroclasts. The textural analysis for daughter grains suggests activation of multiples slip systems along <a> direction, such as basal <a>, rhomb <a> and prism <a>, attributed to a large variety in crystallographic orientations of parent grains, which control, to a large extent, the crystallographic texture of daughter grains due to synkinematic temperature decrease. Furthermore, the weakening of crystallographic fabric observed in some areas of daughter grains and the presence of the very fine-grained matrix occupying 60-70% of the rock volume suggest activation of mechanisms by grain boundary sliding (GBS) during the low-temperature stage. The dike orientations NW-SE, geometry and evidence of solid-state deformation in their margins, fit well with progressive E-W dextral shearing. This study suggests that the plastic deformation accommodated in the Sucuru dike at may represent the late stages of development of major shear systems in the Borborema Province, in a deformation regime dominated by simple shear. Keywords: Deformation mechanisms, SEM-EBSD, Borborema Province.