Geoquímica e gênese das formações ferríferas e metacarbonatos da porção sul do Maciço São José do Campestre, Província Borborema

Abstract

As características petrográficas e químicas das Formações Ferríferas (FF) e Metacarbonatos do Maciço São José do Campestre (MSJC) no estado do Rio Grande do Norte proveem informações sobre condições físico-químicas dos oceanos arqueanos, refletindo condições deposicionais distais e proximais dos vents hidrotermais nos assoalhos oceânicos. As FFs são compostas, principalmente, por magnetita/hematita, quartzo, anfibólio (grunerita-cummingtonita) e piroxênio (hedenbergita). São formadas predominantemente por SiO2 (37,7 a 66,5 wt.%) e Fe2O3 (31,3% e 59,6%) com concentrações muito baixas de Al2O3 (0,07 a 1,32%) , TiO2 (0,01 a 0,07%), CaO (0,01 e 1,16%) e MgO (0,03 a 1,52%). Em geral, possuem razões La/SmCN > 1, Sm/YbPAAS <1 e Eu/SmPAAS >1 com concentrações totais de ETRY variando entre 6,03 a 106,36 ppm. As características geoquímicas marcam a existência de dois grupos distintos de FFs: as do Grupo I correspondem a ocorrências com as maiores concentrações de ETRY e padrões de distribuições retilíneos, enquanto as do Grupo II mostram um marcado enriquecimento de ETRL em relação aos ETRP. As ocorrências do Grupo I possuem anomalias menos pronunciadas em Eu* e as maiores anomalias negativas em Ce*, enquanto as do Grupo II mostram maiores razões Y/Ho e maiores concentrações em V, Co, Ni e Cu. Ambos os grupos mostram comportamentos geoquímicos similares aos padrões observados em FFs de idade arqueana, principalmente às de Isua (Groenlândia), as FF mais antigas já datadas até o momento. Os trabalhos de mapeamento realizados ao norte da cidade de Tangará, na região do Serrote Preto, permitiram a identificação de três fácies de metacarbonatos denominadas de mármores calcíticos, mármores calci-dolomíniticos e mármores dolomíticos. Os mármores calcíticos apresentam concentrações de CaO e MgO entre 34,4% e 47,6% e 3,1% a 15%, respectivamente, maiores concentrações de elementos traços e ETRY, com padrões de enriquecimento de ETRL em relação aos ETRP e composições isotópicas de δ13C variando de -10,1 a -1,7‰ (média de -4,3‰). Os calci-dolomíticos mostram concentrações de CaO entre 30,4% e 36,1% e MgO entre 14,3% e 19,5% com δ13C variando de -6,2 a 1,0‰. Já os dolomíticos apresentam uma maior heterogeneidade nos valores dos elementos analisados com concentrações de CaO e o MgO entre 30,2% a 43% e 6,4% a 19,6% respectivamente, com valores de δ13C de -3,4 a 1,1‰. A associação destes metassedimentos químicos se complementam para caracterizar condições deposicionais distintas dentro dos mares arqueanos com variáveis condições oxirredox em que o Grupo I de FF associado aos metacarbonatos refletem condições distais, nas plataformas marinhas, e o Grupo II condições de fundo oceânico, em sítios proximais aos vents hidrotermais. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Petrographic and chemical characteristics of the Iron Formations (IF) and Metacarbonates of São José do Campestre Massif (SJCM), in the state of Rio Grande do Norte, provide information about physico-chemical conditions of the archean oceans. This reflect depositional conditions of distal and proximal portions of hydrothermal vents on the ocean floors. The IFs are mainly composed of magnetite/ hematite, quartz, amphibole (cummingtonite-grunerite) and pyroxene (hedenbergite). They are composed predominantly of SiO2 (37.7 to 66.5 wt.%) and Fe2O3 (31.3% and 59.6%) with very low concentrations of Al2O3 (0.07 to 1.32%), TiO2 (0 , 01 to 0.07%), CaO (0.01 to 1.16%) and MgO (0.03 to 1.52%). In general, show La/SmCN> 1, Sm / YbPAAS <1 and I / SmPAAS> 1, with total REE concentrations varying from 6.03 to 106.36 ppm. The geochemical behavior imprint the existence of two distinct groups: the Group I of IF correspond to the hightest concentrations of REE with linear patterns of distribution PAAS, while the Group II of IF show a enrichment of LREE towards HREE. The occurrences of the Group I have less pronounced anomalies in Eu* and the largest negative anomalies in Ce *. The IF of the Group II show hightest Y/Ho ratios and the higher concentrations of V, Co, Ni and Cu. Both groups show similar geochemical behavior patterns observed in the archean IF, especially those of Isua (Greenland), the IF has the oldest dated so far. The mapping work carried out at north of Tangará city, in the Serra Preta region, allowed the identification of three metacarbonates facies called calcitic marbles, marbles calci-dolomitics and dolomitic marbles. The calcite marbles have concentrations of CaO and MgO between 34.4% to 47.6% and 3.1% to 15% respectively. They have higher concentrations of trace elements and REE patterns with LREE enrichment compared to HREE compositions and δ13C ranging from -10.1 to -1.7 ‰ (average -4.3 ‰). The calci-dolomitic marbles have CaO concentrations between 30.4% - 36.1% and MgO between 14.3% - 19.5%, with δ13C ranging from -6.2 to 1.0 ‰. The dolomite marbles have a greater heterogeneity in the values of the analyzed elements, with concentrations of CaO and MgO from 30.2% to 43% and 6.4% to 19.6% respectively, and δ13C values from -3.4 to 1, 1 ‰. The association of chemical metasediments are complementary in the characterization of different depositional conditions within the Archean seas and indicate variable oxy-redox conditions. The Group I of IF and metacarbonates reflect distal conditions, on the shallow waters, and the Group II of IF refletct seafloor and deep water conditions, in regions proximal to the hydrothermal vents.