A Formação Sopa-Brumadinho nos campos diamantíferos de São João da Chapada, Sopa-Guinda e Extração, Diamantina - Minas Geraisurânio-chumbo e isótopos de háfnio: sistemas deposicionais, tratos de sistemas, geoquímica e geocronologia urânio-chumbo e isótopos de háfnio

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A Formação Sopa-Brumadinho nos campos diamantíferos de São João da Chapada, Sopa-Guinda e Extração, Diamantina - Minas Geraisurânio-chumbo e isótopos de háfnio: sistemas deposicionais, tratos de sistemas, geoquímica e geocronologia urânio-chumbo e isótopos de háfnio

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Title: A Formação Sopa-Brumadinho nos campos diamantíferos de São João da Chapada, Sopa-Guinda e Extração, Diamantina - Minas Geraisurânio-chumbo e isótopos de háfnio: sistemas deposicionais, tratos de sistemas, geoquímica e geocronologia urânio-chumbo e isótopos de háfnio
Author: Marcio Celio Rodrigues da Silva
Orientador: Mario Luiz de Sa Carneiro Chaves
Co-orientador: Marcelo Augusto Martins-neto
Banca:
Presidente: Mario Luiz de Sa Carneiro Chaves
Orientador: Bernhard Manfred Buhn
Membro: Luiz Guilherme Knauer; Alexandre de Oliveira Chaves; Danielle Piuzana Mucida
Subject: Diamante -- Diamantina (MG) -- Teses.  ; Geoquímica -- Diamantina (MG) -- Teses.  ; Tempo geologico -- Teses.  ; Uranio -- Teses.  ; Isótopos -- Teses.  ; Hafnio -- Teses.  ; Terras raras -- Diamantina (MG) -- Teses.
Palavra-chave: Bacias Rifte; Sistemas Deposicionais; Tratos de Sistemas; Diamante; Geocronologia; Urânio; Isótopos; Háfnio; Geoquímica; Terras Raras; Espinhaço; Campos Diamantíferos; Diamantina.
Date: 13-05-2016
Publisher: UFMG
Abstract: Os estudos desenvolvidos nos campos diamantíferos de São João da Chapada, Sopa-Guinda e Extração na região de Diamantina - MG, com foco na Formação Sopa-Brumadinho, do Supergrupo Espinhaço, demostraram que os aparentemente complexos arranjos de litofacies siliciclásticos podem ser organizados e melhor compreendidos quando são interpretados à luz dos conceitos de estratigrafia de sequências desenvolvidos para bacias rifte, sobretudo, os padrões de empilhamento e os tratos tectônicos ajustados em hemigrabens. O padrão de empilhamento granoascendente envolvendo pelitos na base, de sistema deposicional lacustre, marcando o trato tectônico de início de rifte, arenitos intermediários, de sistema fluvial entrelaçado, relacionados ao trato tectônico de desenvolvimento de hemigraben, sobrepostos por conglomerados de sistemas de leques aluviais fandeltaicos, associados ao trato tectônico de clímax de rifte, compõe um quadro lógico e coerente para compreender a multiplicidade de aspectos que caracterizam essa unidade litoestratigráfica. O topo da sucessão é formado por pelitos e arenitos finos configurando um onlap costeiro, marcando um intervalo final granodescendente, os quais registram a transição de um ambiente continental, cuja sedimentação foi comandada pela tectônica, para um ambiente marinho raso, controlado por variação eustática. As contribuições resultantes do magmatismo sinsedimentar constituem um importante atributo desta unidade, notadamente sob a forma de produtos vulcanoclásticos e epiclásticos. Foram caracterizados intercalações de tufos finos e tufos lapilíticos em São João da Chapada, diques subvulcânicos nos campos de Sopa-Guinda e Extração, e a contaminação generalizada dos sedimentos por material ígneo, possivelmente cinzas vulcânicas, nos três campos, evidenciada pelas assinaturas geoquímicas destas rochas com base em diagramas de elementos traços de baixa mobilidade geoquímica e de Elementos Terras Raras. Tais assinaturas apontam no sentido de que o magmatismo contemporâneo à sedimentação tenha sido predominantemente ácido, riolítico, subordinadamente intermediário, traquiandesítico, e ocasionalmente básico, álcali basáltico. Interpretou-se a litofacies caracterizada como brecha de matriz argilosa com clastos angulosos exclusivamente de quartzitos avermelhados como sendo de origem vulcanoclástica, proveniente de processos explosivos de erupção freática, afetando uma zona oxidada, por ação exclusiva de gases e vapores aquecidos por câmara magmática em profundidade. Os estudos geocronológicos pelo método LA-MC-ICP-MS U/Pb em zircões detríticos e ígneos nos campos de São João da Chapada e Sopa-Guinda suportam a interpretação de que os sedimentos da Formação Sopa-Brumadinho nestas áreas tem idade mínima de 1,70 Ga, definida com base na idade de cristalização de intrusiva ácida em arenitos do trato tectônico de hemigraben, e que o período de sedimentação esteja compreendido aproximadamente entre 1,74 e 1,68 Ga, com o limite superior impreciso, posterior ao final da sedimentação da Formação São João da Chapada (1,79-1,76 Ga) e subsequente período de erosão do topo desta unidade (1,76-1,74 Ga). No campo de Extração, a sedimentação estaria compreendida aproximadamente entre 1,64 Ga, idade de cristalização de intrusiva básica cortando arenitos sotopostos aos conglomerados, e 1,60 Ga, podendo este limite inferior ser ainda mais tardio, porquanto foi associado a zircão detrítico em matriz de conglomerado, e o limite superior mais antigo já que se trata de idade mínima. Essa assertiva permite a dedução de que a evolução tectônica e sedimentar neste campo ocorreu de forma não sincrônica aos demais, em um sistema mais amplo, que possibilitou uma sedimentação mais espessa em compartimentos tectônicos de maiores dimensões, evidenciando o sentido de propagação do rifte para leste e para sul. Em termos de proveniência, com base nos estudos dos zircões presentes nas rochas desta unidade, extraídos de matrizes de conglomerados e de vulcanoclásticas, concluiu-se que a maior contribuição é proveniente do Riaciano (2,30 - 2,05 Ga), com cerca 70% dos zircões datados, seguidos dos terrenos mesoarqueanos (3,20-2,80 Ga - 18%), orosirianos (2,05-1,80 Ga - 6%), estaterianos (1,80-1,60 Ga - 2%) e paleoarqueanos (3,60-3,20 Ga - 1%). Os estudos isotópicos utilizando o sistema Lu/Hf em zircões datados por U/Pb extraídos de rochas intrusivas ácidas e básicas evidenciaram, com base no epsilon de Hf negativo dos zircões estaterianos, que estes minerais cristalizaram-se em magmas provenientes de fontes crustais, enfraquecendo a hipótese de uma origem autóctone para os diamantes no âmbito do Espinhaço Meridional. A utilização de elementos traços de baixa mobilidade geoquímica, por meio da relação Zr/Ti versus Nb/Y, plotada no diagrama de Winchester & Floyd (1977), combinada com os padrões de ETR, permitiu evidenciar a assinatura das rochas magmáticas inseridas nos metassedimentos da Formação Sopa-Brumadinho, que se apresentam alteradas por metamorfismo e/ou hidrotermalismo e intemperismo. Predominam tufos ácidos a intermediários no campo de São João da Chapada, diques e tufos ácidos no campo de Sopa-Guinda, e diques e tufos intermediários a básicos no campo de Extração.
Resumo em lingue estrangeira: Studies developed in diamond deposits in São João da Chapada, Sopa-Guinda and Extração, in the Diamantina region, Minas Gerais, focusing the Sopa-Brumadinho Formation, Espinhaço Supergroup, have shown that the apparently complex siliciclastic lithofacies arrangements may be organized and better understood when they are interpreted in the light of sequence stratigraphy concepts developed for rift basins, especially stacking patterns and tectonic system tracts adjusted in half-grabens. The coarsening-upward stacking pattern involving pelites at the base, a lacustrine depositional system marking the rift start tectonic tract, with intermediate sandstone related to braided river systems, that are consistent with the half-graben development tectonic tract, overlapped by fan-deltaic alluvial fans associate to the rift climax tectonic tract, make up a logical and coherent frame for understanding the multiplicity of aspects that characterize this lithostratigraphic unit. The succession top consists of pelites, setting a coastal onlap, marking a fining-upward interval, which record the transition from a continental environment, whose sedimentation was controlled by the tectonic, to a shallow marine environment, controlled by eustatic variation. The contributions resulting from synsedimentary magmatism constitute an important attribute of this unity, notedly in the form of volcaniclastic and epiclastic products. Fine tuff and lapilitic tuff intercalations were characterized in São João da Chapada, subvolcanic dikes in the Sopa-Guinda and Extração fields, as well as the general contamination of sediments by igneous material, possibly volcanic ashes, was characterized in the three fields, evidenced by the geochemical signatures of these rocks based on low geochemical mobility trace element diagrams and rare earth elements. Such signatures indicate that magmatism contemporaneous to sedimentation has been predominantly acid, rhyolitic, subordinately intermediate, trachyandesite, and, occasionally, basic and alkali basalt. The characterized lithofacies was interpreted as a clay matrix breccia with angular clasts, exclusively red quartzite, as being of volcanoclastic nature, originating from phreatic eruption explosive processes, affecting an oxidized zone, by exclusive action of gases and steam heated by deep magma chamber. Geochronological studies, using the LA-MC-ICP-MS U/Pb method, in detrital and igneous zircon in São João da Chapada and Sopa-Guinda fields support the interpretation that the Sopa-Brumadinho Formation sediments in these areas have minimum age of 1.70 Ga, defined based on the acid intrusion crystallization in sandstone from the half-graben tectonic tract, and that the sedimentation period is included between 1.74 and 1.68 Ga, with imprecise upper limit, after the end of São João da Chapada Formation sedimentation (1.79-1.76 Ga) and subsequent period of this unit's erosion (1.76-1.74 Ga). At the Extração field, sedimentation would be comprised approximately between 1.64 Ga, age of the basic intrusion crystallization that cuts sandstone-underlapping conglomerates, and 1.60 Ga. This lower limit may be even later, as it has been associated to detrital zircon in conglomerate matrix, whereas the upper limit may be older, as this is the minimum age. This statement enables concluding that tectonic and sedimentary evolution in this field was not synchronous to the others, in a broader system, which enables a thicker sedimentation in larger tectonic compartments, evidencing the rift's propagation direction as East and South. In terms of origin, based on the studies of zircons found in this unit's rocks, extracted from conglomerate and volcaniclastic matrices, it has been concluded that the greatest contribution originates in the rhyacian period (2.30-2.05 Ga), with approximately 70% of dated zircons, followed by the mesoarchean grounds (3.2-2.8 Ga - 18%), orosirian (2.05-1.80 Ga - 6%), staterian (1.80-1.60 Ga - 2%) and paleoarchean (3.60-3.20 Ga - 1%). Isotopic studies using the Lu/Hf system in zircons dated by U/Pb extracted from acid and basic intrusion rocks have shown, based on the negative epsilon Hf of staterian zircons, that these minerals have crystallized as magma originating from crustal sources, thus weakening the hypothesis of an autochtonous origin for diamonds in the Southern Espinhaço range. The use of trace elements of low geochemical mobility, by the ratio Nb/Y versus Zr/Ti, plotted in Winchester & Floyd diagram (1977), combined with the Rare Earth Elements standards, has highlighted the signature of the magmatic rocks inserted in metassedimentary rocks of Sopa-Brumadinho Formation, that were changed by metamorphism and/or hidrothermalism and weathering. Acid to intermediate tuffs prevailed in São João da Chapada field, acid dykes and tuffs in Sopa-Guinda field, and intermediate to basic dykes and tuffs in Extração field.
URI: http://hdl.handle.net/1843/IGCC-ADUMH5

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