Rochas piroxeníticas ricas em ferro do maciço São José do Campestre, Rio Grande do Norte, Brasil

Abstract

O Maciço São José do Campestre (MSJC) é um bloco crustal arqueano localizado na Província Borborema. O MSJC é constituído por um conjunto de litotipos formados ao longo de aproximadamente 700 milhões de anos (3.41 – 2.65 Ga), posteriormente afetados por eventos tectono-metamórficos no Paleoproterozóico – entre 2.15 e 2.0 Ga – e por expressivo retrabalhamento crustal durante a Orogênese Brasiliana. Devido à sua idade e aos diversos processos geológicos posteriores pelo qual passou, é plausível presumir que algumas de suas associações litológicas não guardam as características dos seus períodos de formação, mas que podem refletir condições metamórficas, metassomáticas e hidrotermais. Por outro lado, é possível notar que outra porção dos constituintes do MSJC preservam as heranças genéticas primordiais e oferecem pistas sobre as composições e condicionantes químicos do manto arqueano, ou até mesmo sobre os aspectos físico-químicos de ambientes supracrustais oceânicos e continentais, gerando fiéis interpretações geotectônicas. Junto a isso, as litologias antigas do MSJC são passíveis de apresentar teores anômalos de diversas substâncias de interesse econômicos e prospectivo, principalmente no que diz respeito a rochas máfico-ultramáficas, metassomatitos e formações ferríferas bandadas (Banded Iron Formations, BIFs), sendo mais um fator motivador à pesquisa científica e mineral na região. Rochas máficas associadas a rochas piroxeníticas exóticas constituem o Corpo de Serra Negra (CSN), aflorante na porção centro-sul do MSJC. O CSN tem dimensões 1100x700 metros, é embasado por ortognaisses e estabelece contatos com granitos neoproterozóicos. Foram delimitados, com auxílio de testemunhos de sondagem, cinco conjuntos litológicos arranjados sub-horizontalmente do topo para base do CSN: i) Associação Piroxenítica Superior (APS, ~40 metros de espessura); ii) Zona de Gruneritização (~5 metros); iii) Zona Máfica Principal (~30 metros); iv) Associação Clinopiroxenítica (AC, ~12 metros); v) Zona Máfica Basal (~15 metros). Adicionalmente foram contemplados dois corpos máficos subordinados das imediações. As rochas piroxeníticas contém granulometria grossa, formada por clinoferrosilita, ferrosilita, fayalita, magnetita, fe-horneblenda, quartzo e granada, arranjadas em texturas granoblásticas com junções tríplices. A APS é constituída por ortopiroxenititos, clinopiroxenititos, grunerititos, BIFs e assembleias minerais tardias a grunerita, escapolita e calcita. A AC é mais homogênea, formada essencialmente por clinopiroxenititos e grunerititos. Nas zonas máficas, litologias de composição gabro-anfibolítica (metamáficas) arranjam-se em texturas cumuláticas e granoblásticas a plagioclásio, clinoferrosilita, diopsídio, hornblenda, magnetita, ilmenita, calcopirita e pirrotita e por paragêneses secundárias a grunerita, calcita, actinolita, granada e biotita. Estudos de química mineral indicam que a natureza da magnetita das rochas piroxeníticas têm características limiares entre cristais derivados de metassomatismo (Skarn) e cristais oriundos de magmatismo. Já a química dos cristais de magnetita das rochas metamáficas aponta gênese relacionada a processos francamente ígneos (Fe-Ti-V e Porphyry). As análises de rocha total mostram que as rochas gabro-anfibolíticas são toleítos de baixo-K, alto-Fe (média de 13,8 wt.% de Fe2O3), apresentando conteúdos intermediários de MgO (média de 6,5 wt.%). Quanto aos piroxenititos, Fe2O3 e SiO2 juntos, perfazem, em média, 94,2 wt.% do conteúdo dessas rochas, as quais mostram intermediário MgO (média de 5,4 wt.%). Os comportamentos de ETR e elementos traços detectados para as litologias metamáficas mostram transições entre assinaturas químicas de rochas do tipo E-MORB e rochas de Arco, derivadas de um manto hidratado. Análises de U/Pb realizadas sobre zircões de rocha piroxenítica, dotados de zoneamentos ígneos preservados, apontam idades de cristalização de 3041±23 Ma, mesma idade das rochas máfico-ultramáficas do Complexo Riacho das Telhas (CRT) do MSJC. Amostras de metamáficas e piroxeníticas apresentam altas razões isotópicas 147Sm/144Nd (>0.14), típicas de rochas mantélicas, idades TDM variando entre 3.19 e 3.88 Ga e valores de ƐNd(3.04) entre +0.65 e -9, mostrando desbalanceamento do sistema isotópico, refletindo metassomatismo e que as fontes mantélicas juvenis são enriquecidas e passaram por contaminação crustal. Interpretamos que essas rochas foram formadas e/ou colocadas a condições de alto grau metamórfico, seguido de retrometamorfismo até fácies anfibolito baixo a hornfels, pela presença de simplectitos e hornblenda substituindo piroxênios. Ao menos um evento metassomático, o que gerou grunerita, escapolita, calcita e granada, atingiu essas litologias e tem relação com a granitogênese tardia. Porém, é obscura ainda a definição do protólito das rochas piroxeníticas, as quais mostram padrões de ETR, elementos traços e outras características químicas que tanto podem ter relação com fluidos tardios relativos ao magmatismo do CRT, como podem refletir BIFs colocadas a condições de alto grau metamórfico. Este estudo pode mudar as direções de pesquisas e as perspectivas geológicas relacionadas às rochas do MSJC. Na região de Senador Elói de Sousa, ocorrem corpos métricos a quilométricos de BIFs situados na porção central do Maciço São José do Campestre (MSJC), um núcleo arqueano da Província Borborema, Nordeste do Brasil. Estabelecendo contatos com rochas máfico-ultramáficas, calcossilicáticas, olivina mármores e granada gnaisses, as BIFs estão inseridas na Sequência Metavulcanossedimentar Serra Caiada, um possível greenstone belt da região. Essas BIFs foram mapeadas e amostradas (escala 1:25.000) numa área de 45 km2. Essa associação litológica é metamorfisada a condições de alto grau e deformadas como uma sinclinal. Amostras de BIFs são comumente constituídas de magnetita (45 - 55 %), quartzo (35 - 40 %) e traços de apatita (<1 %), entretanto, foi possível discriminar três grupos de formações ferríferas de acordo com os outros minerais constituintes. O Grupo A é composto por baixos conteúdos de grunerita (2 - 4 %) e o Grupo B tem maior composição modal deste anfibólio (6 - 10 %). O Grupo C mostra uma assembleia mineral mais heterogênea: grunerita (3 - 7 %), hornblenda (2 - 6 %), clinopiroxênio (1 - 5 %), ortopiroxênio (~1%) e granada (~1%). Análises de microssonda eletrônica em cristais de magnetita do Grupo C mostram altos conteúdos elementares de Al, Co, Sn, médios de Cr, Mn, Ni e baixos de Mg, Ti, V, Zn, revelando similaridades químicas limiares a Skarns, a depósitos do tipo IOCG e a BIFs químico-exalativas. As distinções entre os três diferentes grupos de BIF são refletidas na química de rocha total e expressas na cartografia, uma vez que esses grupos estão distribuídos em zonas bem definidas no mapa. O Grupo A mostra os maiores conteúdos de metais base, ΣETRY com média de 36 ppm, e anomalias positivas de Eu (Eu/Eu*PAAS = 1,26 - 2,27). O Grupo B apresenta conteúdos médios de metais base, ΣETRY médio de 87 ppm e ausência ou diminutas anomalias positivas de Eu (Eu/Eu*PAAS = 0,92 - 1,22). O Grupo C apresenta os menores conteúdos de metais base, ΣETRY médio de 88 ppm e ausência ou suaves anomalias positivas de Eu (Eu/Eu*PAAS = 0,84 - 1,26). Em sua maioria, todos grupos mostram reais anomalias negativas de Ce (Grupo A, Ce/Ce*PAAS = 0,59 - 1,04; Grupo B, Ce/Ce*PAAS = 0,62 - 0,89; Grupo C, Ce/Ce*PAAS = 0.59 - 1.03) e os grupos A e B apresentam anomalias positivas de Y (Grupo A, Y/Y*PAAS = 0,97 - 1,64; Grupo B Y/Y*PAAS = 1,42 - 1,64), enquanto que o Grupo C alterna entre anomalias positivas e negativas (Y/Y*PAAS = 0,76-1,42). Os grupos A e B dispõem de padrões de ETRY levemente convexos depletados em ETR leves, e o Grupo C mostra variações desses padrões. Por comparações com outras BIFs do mundo e internas ao MSJC, podemos interpretar que essas formações ferríferas foram depositadas em ambientes submarinos. Aparentemente os Grupos A e B são mais influenciados por fumarolas hidrotermais com pouca contribuição sedimentar. O Grupo C mostra as maiores contribuições detríticas. Os altos valores de ΣETRY e as heterogeneidades químicas do Grupo C podem ser explicadas, respectivamente, pela presença de apatita e granada e, além disso, confirmar as assinaturas químicas dos cristais de magnetita relacionadas a eventos tardios. BIFs como sedimentos químico-exalativos podem prover informações sobre as condições fisicoquímicas de oceanos antigos. Aparentemente a química das BIFs da porção central do MSJC preservam quase que totalmente as assinaturas elementares de um oceano arqueano em avançado estágio de fechamento, evidenciando transições entre ambientes de MORB e de Arco. Nós sugerimos que os zoneamentos detectados para as BIFs podem servir como guias prospectivos para depósitos do tipo VMS.