CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
3.1 – CONTEXTO GEOTECTÔNICO
Marshak et al. (1992) e Alkmim & Marshak (1998) definiram o QF como uma província do tipo domos e quilhas, sendo seus terrenos formados por Complexos Metamórficos Arqueanos de forma dômica, pertencentes ao embasamento cristalino da região, estando estes circundados por quilhas sinformais nas quais estão inseridas, predominantemente, as rochas do Greenstone
Belt Rio das Velhas e do Supergrupo Minas, de idades Neoarqueana e Paleoproterozóica,
respectivamente (Figuras 3.1 e 3.2).
Os terrenos do QF e adjacências foram afetados pelo Evento Transamazônico e uma pequena porção do cinturão externo do orógeno paleoproterozóico formado (2,2 – 2,0 Ga) encontra-se exposta e bem preservada na região, trata-se do Cinturão Mineiro (Teixeira et al. 1985). As porções a leste do QF foram intensamente retrabalhadas durante o Evento Brasiliano, constituindo o substrato da faixa Araçuaí. A porção a oeste do QF encontra-se dentro do Cráton São Francisco e não foi afetada pela deformação Brasiliana.
3.2 – ESTRATIGRAFIA REGIONAL
Um dos primeiros trabalhos sobre a geologia do QF remete aos estudos realizados pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) juntamente a United States Geological Survey (USGS), entre os anos de 1946 e 1965 (Dorr et al. 1957, Dorr 1969) que subdividiram as rochas da região em cinco unidades litoestratigráficas: Complexos Metamórficos Arqueanos; o Supergrupo Rio das Velhas; o Supergrupo Minas; o Grupo Itacolomi; e por fim as intrusões pós- Minas que cortam toda a sequência de rochas do QF (Figura 3.3).
3.2.1 – Complexos Metamórficos
Os terrenos pertencentes ao embasamento cristalino do Quadrilátero Ferrífero compreendem vários complexos metamórficos de idade Arqueana (Dorr 1969, Herz 1970), sendo representados pelos domos Belo Horizonte, ao norte, o Bação, na porção central, Bonfim, a oeste, Florestal, a noroeste, Caeté, a nordeste, Santa Rita, a sudeste e Santa Bárbara, a leste. Os corpos dômicos são compostos por gnaisses e migmatitos, de composição tonalítica-trondhjemítica- granodiorítica (TGG), e granitoides. Corpos menores de gabro, diques de diabásio, clorita xistos, talco-xistos e serpentinitos também ocorrem (Dorr 1969).
As idades de cristalização dos protólitos dos gnaisses e migmatitos estão entre 3,2 e 2,9 Ga (Machado & Carneiro 1992; Carneiro et al. 1998) e estão relacionadas à grande geração de
crosta arqueana no QF, que é marcada por uma história de evolução magmática complexa e polifásica.
Figura 3.1: (A) Mapa geológico simplificado do Cráton São Francisco (modificado de Alkmim & Marshak 2004). (B) Mapa geológico esquemático da porção meridional do Cráton São Francisco, mostrando a zona de influência do Evento Transamazônico, o Quadrilátero Ferrífero e o Cinturão Mineiro (Baseado em Alkmim 2004; Alkmin & Marshak 1988; Alkmim & Noce 2006).
Entre 2,923 e 2,860 Ga, um evento de migmatização (Noce 1995; Noce et al. 1998; Noce 2000) afetou a região e foi seguido de segunda geração de granitoides TTGs, por volta de 2,776 – 2,780 Ga, como os granitoides Caeté (no Complexo Caeté) e Samambaia (no Complexo Bonfim), 2,776 – 2,780 Ga (Machado & Carneiro 1992; Noce 1995, 2000; Noce et al. 1998; Machado et al. 1996; Noce et al. 2007; Romano et al. 2013).
Dados geocronológicos (Teixeira et al. 1985; Carneiro 1992; Machado & Carneiro 1992; Noce 1995; Machado et al. 1996; Teixeira 1996, 2000; Endo 1997; Noce et al. 2005; Noce et al. 2007; Lana et al.2013) obtidos a partir dos gnaisses e granitoides da região, marcam o principal
como Evento Rio das Velhas, responsável pelo principal evento de magmatismo TTG, que ocorreu concomitantemente ao vulcanismo félsico (2,776 – 2,772 Ga), que deu origem ao
greenstone belt Rio das Velhas. O Evento Rio das Velhas também foi responsável pelo
metamorfismo de fácies anfibolito em toda crosta ao redor do QF (Lana et al. 2013).
Lana et al. (2013) propuseram três eventos magmáticos durante a geração de crosta TTG: Eventos Santa Bárbara (3,220–3,200 Ga), Rio das Velhas I (2,930–2,900 Ga) e Rio das Velhas II (2,80–2,77 Ga). A evolução magmática teria dado início com a formação das rochas TTG do Complexo Santa Bárbara, durante o Evento Santa Bárbara, em seguida, o Evento Rio das Velhas I estaria marcado pelos complexos do Bação, Bonfim e Belo Horizonte. E por fim, o Evento Rio das Velhas II estaria correlacionado ao vulcanismo félsico e sedimentação fluvial/turbidítica no topo das lavas máficas e ultramáficas do Greenstone Belt Rio das Velhas.
Logo em seguida, as rochas arqueanas TTGs foram intrudidas por granitoides potássicos, entre 2,75 – 2,70 Ga (Romano et al. 2013), que formaram batólitos quilométricos no entorno e no interior dos complexos (Lana et al. 2013). Os granitoides potássicos Salto do Paraopeba (2,612 Ga Ma) e Santa Luzia (2,712 Ga), marcam o estágio final do magmatismo granítico, estando associados ao período de estabilização da porção sul do Cráton São Francisco (Noce 1995, 2000; Noce et al. 1998).
O Ciclo Transamazônico também afetou as rochas do embasamento, metamorfizando-as entre 2,022 Ga e 2,060 Ga (Machado et al. 1989; Noce 1995; Noce et al. 1998; Machado et al. 1996), sendo este o principal evento de metamorfismo regional ocorrido na região.
3.2.2 – Supergrupo Rio das Velhas
O Supergrupo Rio das Velhas (Dorr et al. 1957) é definido como uma sequência do tipo “greenstone belt” que engloba rochas metavulcânicas e metassedimentares. As rochas metavulcânicas têm como protólitos rochas komatiíticas, basálticas, lavas riolíticas, apresentando também intercalações de rochas sedimentares. As unidades sedimentares incluem formações ferríferas do tipo Algoma, rochas carbonáticas e siliciclásticas (Alkmim & Marshak 1998; Alkmim 2004).
O Supergrupo Rio das Velhas é subdividido da base para o topo nos Grupos Nova Lima e Maquiné.
Grupo Nova Lima
O Grupo Nova Lima, alvo do presente estudo, consiste em uma unidade metavulcanossedimentar composta por rochas metavulcânicas, metagrauvacas, formação ferrífera bandada, metaconglomerados, quartzitos, xistos e filitos grafitosos (Dorr et al. 1957; Dorr 1969; Simmons 1968b; Gair 1962).
As primeiras subdivisões estratigráficas para o Grupo Nova Lima são referentes aos trabalhos de Ladeira (1980), Oliveira et al. (1983), Vieira & Oliveira (1988) e Vieira (1991) que subdividiram o grupo em três unidades. O primeiro autor subdividiu da base para o topo em: unidade metavulcânica; unidade metassedimentar química e unidade metassedimentar clástica. Os demais autores nomearam as unidades em basal, intermediária e superior.
Figura 3.2: Mapa geológico do Quadrilátero Ferrífero (QF), província em domos e quilhas do sudeste do Cráton do São Francisco (baseado em Marshak e Alkmim 1989; Chemale & Rosière 1993). As melhores estimativas de pressão e temperatura obtidas neste estudo estão sintetizadas na imagem, estes dados serão mostrados nos capítulos adiante.
Em estudo subsequente, o grupo foi subdividido informalmente em 12 unidades informais pelo Projeto Rio das Velhas (Zucchetti et al.1998). Posteriormente, o Projeto Geologia do Quadrilátero Ferrífero (Lobato et al. 2005) manteve a subdivisão estratigráfica informal proposta pelo Projeto Rio das Velhas, entretanto, algumas modificações foram feitas. As unidades litoestratigráficas informais foram definidas a partir do agrupamento dos litotipos constituintes dos grupos Nova Lima e Maquiné em associações de litofácies (Baltazar & Zucchetti 2007), caracterizadas em trabalhos de campo, com o apoio de estudos petrográficos e litoquímicos. A seguir será apresentada uma tabela (Tabela 3.1) com uma breve descrição das unidades informais do Grupo Nova Lima (da base para o topo).
Figura 3.3: Coluna Estratigráfica para o Quadrilátero Ferrífero (Modificado de Alkmim & Marshak 1998). Grupo Maquiné
O Grupo Maquiné representa o topo do Supergrupo Rio das Velhas, sendo constituído por metaconglomerados, quartzitos e filitos, sendo subdividido,da base para o topo, nas Formações Palmital (O’Rourke 1957 in Dorr 1969, Zucchetti et al.1998) e Casa Forte (Gair 1962, Zucchetti
et al.1998). A Formação Palmital constitui-se de quartzitos, quartzitos sericíticos, metarenitos,
metagrauvacas, metargilitos e a Formação Casa Forte é representada por quartzitos sericíticos, metaconglomerados, xistos, metagrauvacas e metarenitos.
(1996) e apresentam idades em torno de 3,5 Ga, estando as idades para o Grupo Maquiné entre 3,261 – 2,877 Ga. Datações realizadas em de zircões extraídos de rochas vulcânicas félsicas do Grupo Nova Lima indicam idades entre 2.772 ± 6 Ma e 2.776 Ma, que marcam o vulcanismo félsico do Supergrupo Rio das Velhas, sendo este cronocorrelato ao plutonismo granítico Caeté e Bonfim (Machado et al. 1992; Carneiro 1992).
3.2.3 – Supergrupo Minas
O Supergrupo Minas (Dorr et al. 1957, 1969), de idade paleproterozóica, repousa discordantemente sobre o Supergrupo Rio das Velhas (Dorr et al. 1957, 1969), sendo constituído por uma sequência de rochas metassedimentares de origem plataformal. O Supergrupo é subdividido, da base para o topo, nos grupos Tamanduá, Caraça, Itabira e Piracicaba. O Grupo Tamanduá foi incluído após os estudos de Simmons & Maxwell (1961) in Door (1969).
Tabela 3.1: Coluna estratigráfica para o Grupo Nova Lima (Baseada em Lobato et al. 2005).
Grupo Tamanduá
O Grupo Tamanduá (Simmons & Maxwell 1961, in Dorr 1969; Maxwell 1972; Dorr 1969) abrange quartzitos, xistos quartzosos e argilosos, filitos e itabiritos que encontra-se entre os Grupos Maquiné e Caraça. O grupo foi subdividido por Simmons & Maxwell (1961) in Door (1969) em Quartzito Cambotas e em mais três formações que não foram nomeadas. Posteriormente, Simmons (1968b) agrupou as três formações não nomeadas em uma única
Grupo Caraça
O Grupo Caraça (Dorr et al. 1957, Dorr 1969) é subdividido da base para o topo nas Formações Moeda (Wallace 1958) e Batatal (Maxwell 1958). A primeira é composta por quartzitos, metaconglomerados e filitos, apresentando idade mínima de deposição de 2,606 Ga (Machado et al. 1996), e a segunda sendo constituída predominantemente por filitos sericíticos, e minoritariamente por metacherts, formações ferríferas e filitos grafitosos. Os sedimentos pertencentes à Formação Moeda foram depositados em discordância angular e erosiva com as rochas do Grupo Nova Lima, sendo os contatos com o Grupo Itabira estruturalmente concordantes e localmente gradacionais.
Grupo Itabira
Sobreposto ao Grupo Caraça tem-se o Grupo Itabira Dorr et al. (1957), uma sequência de rochas originadas a partir da sedimentação química, constituído, em sua base, pelos itabiritos da Formação Cauê e, no topo, pelos dolomitos e calcários da Formação Gandarela. A Formação Cauê (Dorr 1958a in Dorr 1969) é composta por itabiritos, itabiritos dolomíticos e itabiritos anfibolíticos, com pequenas lentes de filito e marga (Dorr 1969). A Formação Gandarela (Dorr 1958b in Dorr 1969) é representada por rochas carbonáticas, como dolomitos, mármores dolomíticos e calcíticos. O contato entre as Formações Gandarela e Cauê é gradacional, não sendo nítida a distinção entre elas. Datação realizada por Babinski et al. (1995) indica idade de deposição da Formação Gandarela em 2,420 Ga, sendo esta a primeira idade obtida diretamente para o Supergrupo Minas.
Grupo Piracicaba
O Grupo Piracicaba encontra-se sobreposto ao Grupo Itabira, repousando discordantemente sobre o mesmo, sendo subdividido, da base para o topo, nas Formações Cercadinho, Fecho do Funil, Taboões e Barreiro.
A Fm. Cercadinho é composta por filitos, quartzitos e quartzitos ferruginosos, enquanto que a Fm. Fecho do Funil é constituída por filitos dolomíticos, dolomitos argilosos, dolomitos silicosos e filitos, siltitos e lentes de dolomitos impuros. A Fm. Taboões é representada por ortoquartzitos finos e maciços. E por fim, a Fm. Barreiro é composta de filitos carbonosos (Lobato et al. 2005)
Os padrões de idades para a Fm. Cercadinho são idênticos aos encontrados para a Fm. Moeda do Grupo Caraça, indicando erosão contínua das mesmas fontes e reciclagem de sedimentos antigos (Machado et al. 1996).
3.2.4 – Grupo Sabará
A Fm. Sabará, topo do Grupo Piracicaba, foi elevada a condição de grupo por Renger et
al. (1994), devido a sua grande espessura e por apresentar características sedimentológicas
totalmente distintas das Formações do Grupo Piracicaba.
O Grupo Sabará encontra-se sobreposto ao Supergrupo Minas, sendo definido como uma sequência metavulcanossedimentar composta por xistos, filitos, metarenitos, metavulcanoclásticas, metaconglomerados e metadiamictitos, metagrauvacas e quartzitos (Dorr 1969, Renger et al. 1994, Reis et al. 2002). Datação U-Pb a partir de zircões detríticos revelaram idades de 2,164 Ga, 2,131 Ga e 2,125 Ga (Machado et al. 1996), sendo estas idades coincidentes com a intrusão do tonalito Alto Maranhão 2,124 Ga (Noce 1995) e com o evento Transamazônico, que marcam o principal evento de metamorfismo regional ocorrido na região e a colocação de pegmatitos nos complexos do Bação e Belo Horizonte.
3.2.5 – Grupo Itacolomi
O Grupo Itacolomi foi definido por Dorr (1969) como uma unidade quartzítica que repousa discordantemente sobre os xistos e filitos do Grupo Sabará. Esta unidade ocorre ao longo da falha do Engenho, sendo constituída por metaconglomerados, metarenitos e metapelitos. A idade mínima de 2,059 Ga foi encontrada para este grupo a partir da extração de zircões detríticos dos quartzitos (Machado et al. 1996) e marca o final do Ciclo Transamazônico na região.
3.2.6 – Intrusivas Pós-Minas
Adicionalmente, o Quadrilátero Ferrífero apresenta duas gerações de rochas intrusivas pós Supergrupo Minas. A primeira consiste em corpos pequenos de granitos e veios pegmatitos que cortam as rochas mais jovens do Supergrupo Minas. A segunda geração compreende os diques máficos e soleiras pós Grupo Itacolomi (Alkmim & Noce 2006), datados em 1,714 Ga (Silva et al. 1995, in Alkmim & Noce 2006), que são reflexos da abertura do rifte Espinhaço, durante a Tafrogênese Estateriana, no extremo sul do Cráton São Francisco.