As formações ferríferas bandadas (BIFs) e a evolução paleoambiental e geodinâmica da Bacia de Carajás
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| Data de Publicação: | 2018 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da UnB |
| Texto Completo: | http://repositorio.unb.br/handle/10482/35124 |
Resumo: | Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2018. |
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As formações ferríferas bandadas (BIFs) e a evolução paleoambiental e geodinâmica da Bacia de CarajásFormação ferríferaPetrogêneseProvíncia Mineral de CarajásTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2018.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.The petrogenesis of iron formations (IFs) involves physical, chemical and biological processes related to the deposition of ferruginous marine precipitates. On a global scale, or progressively evolving from local to global perspectives, such processes were never subject to observation, since they acted during specific time intervals of the evolution of the Earth (3.8 to 2.8 Ga; 2.7-2.4 Ga and 0.9 Ga). In these periods, there were achieved favorable paleoenvironmental conditions for the deposition of the IF on Precambrian marine substrates, triggered by exogenous and endogenous processes related to the evolvement of the planet. IFs from Carajás correspond to the protholith of world-class iron deposits (> 60% Fe) of the Carajás Mineral Province (CMP). These are important paleoenvironmental and geodynamic regional markers, and record the Neoarchean-Paleoproterozoic transition in the southeast of the Amazon Craton. In the region, this period was characterized by the installation of the Carajás Basin over TTG-GB terrain. The basin was filled by the meta-volcanossedimentary sequences of Itacaiúnas Supergroup, superposed by paleoproterozoic sedimentary coverages. The main IFs of the CMP are grouped in the Carajás Formation. It was deposited in the Neoarchean, during a still controversial time interval. The Carajás Formation is part of the Grão Pará Group, the basal portion of the Itacaiúnas Supergroup. Aiming to contribute to the understanding of the paleoenvironmental evolution of Carajás Basin, litogeochemical and isotopic analyses (U-Pb, Sm-Nd) of the IFs were done, based on field relations and petrographic aspects. Preserved primary features in the banded iron formations (BIFs) favor the investigation of syn- to early-diagenetic processes. In these rocks, hematite, magnetite, greenalite, stilpnomelane, members of the dolomite-ankerite series, siderite and calcite consist of the main mineral phases, related to diagenetic and / or low-grade metamorphic processes; while minnesotaite and riebeckite are directly associated with low-grade metamorphic conditions. Subsequent transformations of iron oxides involve magnetite martitization and the generation of specular hematite from jasper. Hypo- or supergenic secondary processes of iron enrichment go beyond the scope of this study. Thirty-two mesobands (17 iron-oxides and 15 silica bands) were microdrilled to investigate geochemical variations on a centimetric scale. The bands are free of debris, and are characterized by low concentrations of Al2O3 and high strengh field elements (HSFE), as Ti, Zr, Th, Nb, and Rare Earth Elements + Yttrium (REY). The Carajás IFs show positive anomalies of La and Gd, normalized by the Post-Archean Australian Shale (subscript SN), similar to those presented by most of the non-detrital IFs and modern seawater. However, different from these, the Carajás IFs do not show depletion in the light rare earth elements (LREY) over the heavy ones (HREY). The Eu anomalies normalized by the chondrite (subscript CN) are very positive (1,52 - 5,88) and suggest association with hydrothermal sources, sea bottom solutions and / or high concentrations of biological activity in the underwater environment. The majority of the samples show no negative CeSN anomalies, what indicates anoxic paleoenvironmental conditions. Such anomalies occur in a few samples possibly due to post-depositional alteration. These, in turn, are in agreement with the low Th / U ratios shown by most of the Carajás IFs. The low Th / U ratios can indicate oxidizing transient conditions during terrestrial weathering, which cause the preferential entry of U into the ocean in response to the immobile U4 + oxidation to the more mobile U6 +. The Zr / Hf and Y / Ho ratios are super-chondritic, the latter being much larger than that of seawater. Such ratios suggest open sea environments, since these normally increase from coastal to oceanic waters, due to the preferential sorption of Hf and Ho over Zr and Y, respectively, on the particulate surfaces of (oxy) hydroxides of Fe. Isotopes of Nd (t = 2.741 Ga) show values close to zero, ranging from little positive to little negative. These values indicate an enriched mantle source in the Mesoarchean basement, on which the supracrustal sequences that include the Carajás IFs were deposited, what possibly point to marginal extension basin environments, similar to those of continental back-arc basins. The Fe source of the IFs may have their origin from the ultramafic rocks of the greenstone belts (2.8 - 2.9 Ga) of the Carajás Basin’s basement, while the silica sources may have been mobilized from the Neoarchean basalts (2.7 Ga). The isochrones established for the IFs can be considered as an approximation of their depositional age. In general, the most robust isochronic ages obtained for Carajás basin IFs vary from 2786 ± 140Ma (MSWD = 0.23) in the Serra Norte, to 2567 ± 180Ma (MSWD = 0.35) in the Serra Sul, which can be considered equivalent given their respective errors. A larger set of IFs samples distributed throughout the whole province provided the mean isochronic age of 2704 ± 110 Ma (MSWD = 0.67). Based on the obtained isochrones, the age of deposition of Carajás IFs can extend from the Neoarchean to the transition of the Paleoproterozoic. The depositional ages between ca. 2.57 - 2.7 Ga calculated for the Carajás IFs are compatible with the published U - Pb data for the volcanism of the Grão Pará Group (~ 2.74 Ga), to the main deposition of the global IFs preceding the Great Oxygenation Event (2.4 - 2.2 Ga), as well as to the deposition of IFs in India, Africa, Australia, Ukraine and Canada.Instituto de Geociências (IG)Programa de Pós-Graduação em GeologiaDantas, Elton LuizJusto, Ana Paula2019-07-22T15:56:04Z2019-07-22T15:56:04Z2019-07-222018-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfJUSTO, Ana Paula. As formações ferríferas bandadas (BIFs) e a evolução paleoambiental e geodinâmica da Bacia de Carajás. 2018. [145] f., il. Tese (Doutorado em Geologia)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.http://repositorio.unb.br/handle/10482/35124A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-20T16:42:33Zoai:repositorio.unb.br:10482/35124Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-20T16:42:33Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false |
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