1.1. O Gabro José Fernandes – Significado Petrológico
Os trabalhos petrológicos em suítes-complexos alcalinos do Cretáceo Inferior do Arco de Ponta Grossa indicam magmas parentais com composição basanítica (Juquiá; Beccaluva et al., 1992), ankaratrítica (Jacupiranga; Ruberti et al., 2005) e teralítica (Pariquera-Açu; Morbidelli et al., 2000). Processos de contaminação e AFC apresentam destaque em trabalhos sobre algumas intrusões, como o caso do Maciço Alcalino de Cananéia (e.g., Spinelli, 2007) com ~80 Ma. O Gabro José Fernandes encontra-se encaixado em rochas metassedimentares do Grupo Votuverava (Faleiros and Pavan, 2013) e apresenta características que se assemelham tanto ao magmatismo alcalino como toleítico da região. O estudo petrográfico, geoquímico e isotópico discutido em dois manuscritos (anexos A e B) indica uma considerável variedade litológica e isotópica no corpo, presente em rochas saturadas e supersaturadas em SiO2 cortadas por diques alcalinos. Os dados mostram
assinaturas mais primitivas que podem estar relacionadas aos prováveis magmas parentais e assinaturas geoquímicas mais evoluídas e contaminadas potencialmente geradas por AFC.
1.1.2. Evolução magmática em sistema aberto – evidências petrográficas
As rochas gabróicas e diques alcalinos associados mostram feições petrográficas que atestam uma evolução magmática em sistema aberto (Streck, 2008). As evidências petrográficas consistem principalmente em zoneamentos minerais, observados em seção delgada em cristais de plagioclásio e em clinopiroxênio. Adicionalmente, texturas de desequilíbrio estão presentes nas rochas gabróicas na forma de bordas de reação em cristais de olivina, estes com composição mais enriquecida em Fe (Anexo A). Nesse caso, as bordas são formadas por ortopiroxênio (Fe-enstatita), por vezes em intercrescimento simplectítico com magnetita e ilmenita. A presença de Fe-enstatita pode estar relacionada à reação de olivina e augita com SiO2 e Al2O3 provenientes da fusão de rochas metassedimentares encaixantes,
como discutido por Chandrasekharam et al. (2000) a respeito da presença local de Fe-enstatita nos basaltos de Deccan, Índia. No caso específico do gabro, os cristais de ortopiroxênio são
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quase sempre encontrados em associação com óxidos de Fe e Ti, o que também pode estar relacionado com a reação da olivina com oxigênio livre (Ambler and Ashley, 1980; Barton and Van Gaans, 1988; Claeson, 1998; Efimov and Malitch, 2012; Kendrick and Jamieson, 2016).
1.1.3. Condições de cristalização
As estimativas de temperatura e fugacidade de oxigênio (ƒO2) das rochas gabróicas
analisadas foram realizadas por meio da composição dos pares ilmenita-magnetita com o uso da planilha ILMAT (Lepage, 2003) com equação de Spencer and Lindsley (1981). Uma temperatura de 1208 ºC foi estimada em bolsão sienítico encontrado em melamonzogabro. No entanto, a maioria das estimativas forneceram valores mais baixos (<800 ºC), indicando reequilíbrio pós-magmático. As estimativas de ƒO2 mostram em geral valores ao longo do
tampão QFM que é o esperado na evolução de intrusões máficas (e.g., Haggerty, 1976). A associação mineral presente em algumas amostras com olivina, com composição rica em Fe, em equilíbrio com quartzo e localmente pigeonita é típica de baixas pressões e altas temperaturas (Smith, 1971, Davidson and Lindsley, 1989).
1.1.4. Cristalização fracionada, AFC e mixing
Os dados geoquímicos de rocha total mostram que as rochas gabróicas apresentam hiperstênio normativo e evidências consistentes de processos de cristalização fracionada, como enfatizado no Anexo A. Alguns dos indicadores geoquímicos desses processos mostram como principais evidências, a correlação negativa entre SiO2 com CaO e Mg#, a
presença de anomalias de Eu e os comportamentos de Ni e Cr. A correlação positiva entre o conteúdo de SiO2 e razões isotópicas iniciais de Sr-Pb, juntamente com a correlação negativa
entre SiO2 e ԑNd, indicam contaminação progressiva do magma com o fracionamento, típico
de AFC (Harris, 1989; Baker et al., 2000). No entanto, essa contaminação é heterogênea entre as rochas gabróicas, mesmo considerando amostras de um mesmo afloramento. Ocorrem diques de basanito com assinatura mais primitiva (87Sr/86Sri≤0.705) que cortam rochas mais
contaminadas (87Sr/86Sri≥0.706) e diques com maiores razões isotópicas (87Sr/86Sri>0.706)
que cortam rochas cumuláticas com assinatura mais primitiva, sugerindo a existência de pulsos magmáticos com diferentes contribuições crustais. A existência de diques com assinatura mais primitiva pode indicar que esses condutos estavam isolados do agente
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contaminante, como observado em algumas suítes intrusivas (e.g., Messum; Harris et al., 1999).
Os dados analíticos obtidos em minerais e discutidos no Anexo B fornecem sustentação às interpretações realizadas utilizando a geoquímica em rocha total com relação à evolução da intrusão. As composições de cristais de olivina, ortopiroxênio e clinopiroxênio das rochas gabróicas mostram uma tendência em enriquecimento em Fe, também indicativa de cristalização fracionada. Os zoneamentos químicos observados em cristais de plagioclásio mostram variações no teor de anortita (An), enquanto que os zoneamentos observados em cristais de clinopiroxênio de rochas gabróicas e fenocristais de diques alcalinos, mostram núcleos com maiores Mg# e bordas com maior enriquecimento em FeO e TiO2. O
zoneamento também envolve variações nas concentrações de elementos traços, sendo que os núcleos com composição mais primitiva de cristais de clinopiroxênio apresentam maior concentração em Cr e menor concentração em elementos terras raras (ETR). A composição das bordas apresenta maior concentração em elementos HFS (high field strength) e ETR. A composição de olivina mais magnesiana presente em melamonzogabro também apresenta maior concentração em Ni e Cr, enquanto que olivina rica em Fe apresenta maior concentração em elementos HFS e alguns elementos terras raras pesados (ETRP) sugerindo cristalização a partir de um líquido mais evoluído.
A composição do líquido em equilíbrio estimado por meio da composição dos núcleos de clinopiroxênio e coeficientes de partição (Kd) mostra que os fenocristais de diques de basanito estão em equilíbrio com um líquido mais alcalino, com maior concentração em elementos HFS (e.g., Nb) e ETR em relação ao líquido estimado por meio dos núcleos de cristais em rochas cumuláticas. O Mg# do líquido em equilíbrio com cristais de olivina também é maior nos diques basaníticos. Dados de isotopia in situ indicam um zoneamento isotópico em cristais de plagioclásio e clinopiroxênio de amostras gabróicas e de diques alcalinos. O plagioclásio mostra flutuações nas razões 87Sr/86Sri, indicando recargas na câmara
magmática com diferentes contribuições crustais (e.g., Tepley III and Davidson, 2003). O zoneamento isotópico em cristais maiores de clinopiroxênio mostra núcleos mais primitivos com menores razões 87Sr/86Sri (≤0.705), em desequilíbrio com as encontradas em rocha total,
e bordas com maiores razões 87Sr/86Sri cristalizadas a partir de um líquido mais evoluído e
contaminado. Os núcleos podem ser interpretados como antecristais que representam relíquias de cristais precoces que podem ter alguma relação com a composição do magma inicial (e.g., Davidson et al., 2007). A assinatura isotópica de Sr da rocha total é em geral intermediária
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entre as composições de núcleo e borda dos cristais de clinopiroxênio analisados. As razões isotópicas de Pb obtidas em cristais de feldspato potássico mostram correlações positivas que podem estar relacionadas a processos de AFC e acompanham a correlação observada em rocha total.
1.1.5. Natureza do contaminante
A natureza do contaminante presente na evolução das rochas do Gabro José Fernandes é discutida no Anexo A por meio da interpretação de dados geoquímicos e isotópicos. Nesse caso, as assinaturas indicam rochas (meta)sedimentares como prováveis contaminantes, devido ao enriquecimento progressivo de K2O em relação a Na2O (Esperança et al., 1992) e
maiores razões Th/La, Th/Nb, juntamente com menores razões Ce/Pb em rochas mais contaminadas (e.g., Plank, 2005). Os isótopos de Pb também fornecem evidências da presença de um componente com baixas razões Th/U que é tipicamente associada à crosta superior (e.g., Wedepohl, 1995). De fato, amostras com altas razões 87Sr/86Sri (>0.708) mostram idades
modelo Nd TDM mais antigas (1400-1200 Ma) que podem estar relacionadas a herança de
crosta antiga também inferida pelos baixos valores de ԑNd (Florisbal et al., 2012). Apesar das rochas do Grupo Votuverava serem potenciais candidatas ao contaminante, uma contaminação em maior profundidade e durante a ascensão do magma não pode ser descartada, visto a persistente assinatura observada em toda a intrusão.
1.1.6. Potenciais magmas parentais e fontes mantélicas geradoras do magmatismo
Dentre a variedade litológica presente no Gabro José Fernandes, incluindo rochas cumuláticas e supersaturadas em SiO2, os diques são os mais representativos da composição
do líquido. Dentre as amostras analisadas, as de basanito com baixa razão 87Sr/86Sri e maior
ԑNdi são as mais primitivas. Uma amostra de basanito (VA43D3) foi considerada como a
composição inicial em modelos de AFC e mixing com equações de DePaolo (1981) e Powell (1984). A variação isotópica das amostras se encaixam nas curvas de mixing indicando que o magma parental pode ter composição basanítica e que evoluiu por cristalização fracionada e assimilação crustal para composições mais evoluídas. Dados de isotopia in situ em clinopiroxênio mostram que os núcleos mais primitivos dos cristais de rochas cumuláticas mostram razões 87Sr/86Sri por vezes semelhantes às encontradas em fenocristais de diques de
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As intrusões alcalinas mesozoicas localizadas no Arco de Ponta Grossa são consideradas por vários autores como produtos de fusão (4-6%) de manto superior composto por granada peridotito e granada peridotito com flogopita com evidências importantes de metassomatismo de um manto heterogêneo com diferentes graus de enriquecimento (Ruberti et al., 2005; Gomes et al., 2011). As amostras mais primitivas do Gabro José Fernandes (basanito e melagabro) mostram composição isotópica similar à do componente EM1 com contribuição do componente empobrecido HIMU, que são usualmente identificados nas intrusões alcalinas da região (e.g., Banhadão; Ruberti et al., 2005).
1.1.7. Relação temporal entre o Gabro José Fernandes e o magmatismo alcalino e toleítico mesozoico do Arco de Ponta Grossa
Os novos dados U-Pb obtidos em cristais coexistentes de zircão e badeleíta em amostras do enxame de diques do Arco de Ponta Grossa e do Gabro José Fernandes (Anexo