As formações ferríferas bandadas (BIFs) e a evolução paleoambiental e geodinâmica da Bacia de Carajás

Abstract

A petrogênese de formações ferríferas (IFs) envolve processos físicos, químicos e biológicos relacionados à deposição de precipitados marinhos ferruginosos. Atuantes em escala global, ou evoluindo progressivamente de perspectivas locais para global, tais processos nunca foram passíveis de observação, pois atuaram em intervalos de tempo específicos da evolução da Terra (3,8-2,8 Ga; 2,7-2,4 Ga e 0,9 Ga). Nestes períodos, foram atingidas condições paleoambientais favoráveis para deposição de IF em substratos marinhos precambrianos, controladas por processos exógenos e endógenos referentes à evolução do planeta. As IFs de Carajás correspondem ao protólito dos depósitos de ferro de classe-mundial (> 60% de Fe) da Província Mineral de Carajás (PMC). Estas constituem importantes marcadores paleoambientais e geodinâmicos regionais, e registram a transição Neoarqueano-Paleoproterozoico no sudeste do Cráton Amazônico. Este período foi caracterizado na região pela instalação sobre terreno TTG-GB da Bacia Carajás, preenchida por sequências meta-vulcanossedimentares do Supergrupo Itacaiúnas sobrepostas por coberturas sedimentares paleoproterozoicas. As principais IFs da PMC agrupam-se na Formação Carajás. Depositadas no Neoarqueno, durante intervalo de tempo ainda controverso, a Formação Carajás integra o Grupo Grão Pará, porção basal do Supergrupo Itacaiúnas. Visando contribuir no entendimento da evolução paleoambiental da Bacia Carajás, análises litogeoquímicas e isotópicas (U-Pb, Sm-Nd) das IFs foram investigadas, embasadas em relações de campo e aspectos petrográficos. Feições primárias preservadas nas formações ferríferas bandadas (BIFs) favorecem a investigação de processos sin- a cedo-diagenéticos. Nestas rochas, hematita, magnetita, greenalita, estilpnomelano, membros da série dolomita-ankerita, siderita e calcita consistem nas principais fases minerais, relacionadas a processos diagenéticos e/ou metamórficos de baixo grau; enquanto minnesotaíta e riebeckita são diretamente associadas a condições metamórficas de baixo grau. Transformações posteriores entre óxidos de ferro envolvem martitização da magnetita e geração de hematita especular a partir do jaspe. Processos secundários de enriquecimento em ferro, hipo ou supergênicos, vão além do escopo deste estudo. Trinta e duas mesobandas (17 de óxidos de ferro e 15 de sílica) foram microdrilled para investigar variações geoquímicas em escala centimétrica. As bandas são livres de detritos, caracterizadas por baixas concentrações de Al2O3 e elementos de alto campo de força (HSFE); Ti, Zr, Th, Nb, e Elementos Terras Raras + Ítrio (ETR+Y). As anomalias positivas de LaSN* e GdSN*, normalizadas pelo Post-Archean Australian Shale (PAAS - subscrito SN), são semelhantes àquelas apresentadas por da maioria das IFs não-detríticas Precambrianas e pela da água do mar moderna. Porém diferente destas, as IFs de Carajás não apresentam depleção em elementos terras raras leves (ETRL) sobre os pesados (ETRP). As anomalias de EuCN* normalizadas pelo condrito (subscrito CN) são muito positivas (1,52 - 5,88) e sugerem associação com fontes hidrotermais, soluções de fundo marinho e/ou uma alta concentração de atividade biológica no ambiente submarino. Na maioria das amostras não ocorrem anomalias negativas de CeSN*, o que indica condições paleoambientais anóxicas. Tais anomalias ocorrem em poucas amostras possivelmente devido à alteração pós-deposicional. Estas, por sua vez, estão de acordo com as baixas razões Th / U da maioria das IFs de Carajás. As baixas razões Th / U podem indicar condições oxidantes transitórias durante o intemperismo terrestre, que causam a entrada preferencial de U no oceano em resposta à oxidação de U4 + imóvel em U6 + mais móvel. As razões Zr/Hf e Y/Ho são super-condríticas, sendo as últimas muito maiores que a da água do mar. Tais razões sugerem ambientes de mar aberto, uma vez que estas normalmente aumentam de águas costeiras para oceânicas, devido à sorção preferencial de Hf e Ho sobre Zr e Y, respectivamente, nas superfícies particuladas de (oxi)hidróxidos de Fe. Isótopos de Nd mostram valores de εNd (t = 2,741 Ga) próximos à zero, variando de pouco positivos a pouco negativos. Estes valores indicam uma fonte de manto enriquecido no embasamento mesoarqueano, sobre o qual foram depositadas as sequências supracrustais que incluem as IFs de Carajás. Possivelmente os valores de εNd apontam para ambiente de bacias marginais extensionais, similares às bacias continentais de back-arc. A fonte de ferro das IFs pode ter sua origem nas rochas ulttramáficas dos greenstone belts (2,8 – 2,9 Ga) do embasamento da bacia Carajás, enquanto a fonte de sílica pode estar associada à mobilização desde os basaltos Neoarqueanos (2,7 Ga) da porção basal da bacia. As isócronas estabelecidas para as IFs podem ser consideradas como uma aproximação de sua idade de deposição. As idades isocrônicas mais robustas obtidas para as IFs da Bacia Carajás variam de 2786 ±140 Ma (MSWD=0.23) na Serra Norte, a 2567 ±180 Ma (MSWD=0.35) na Serra Sul, podendo ser consideradas equivalentes, dados os respectivos erros. Um conjunto maior de amostras de IFs, distribuídas por toda a província forneceu a idade isocrônica média de 2704 ± 110 Ma (MSWD = 0,67). Com base nas isócronas obtidas; a idade de deposição das IFs de Carajás pode se estender do Neoarqueano à transição com o Paleoproterozóico. As idades deposicionais entre ca. 2.57 – 2.7 Ga, calculadas para as IFs de Carajás são compatíveis aos dados U-Pb publicados para o vulcanismo do Grupo Grão Pará (~2.74 Ga), ao principal episódio de deposição das IFs globais precedente ao Grande Evento de oxigenação (2.4 – 2.2 Ga), bem como à deposição das IFs na Índia, África, Austrália, Ucrânia e Canadá.