A complexa geologia do Quadrilátero Ferrífero tem sido objeto de inúmeros estudos desde o século XIX, com os trabalhos pioneiros de Eschwege, Gorceix e Derby. No início do século XX, Harder e Chamberlin, em 1915, realizaram diversas pesquisas que possibilitaram estabelecer o esboço de coluna estratigráfica e, posteriormente, Dorr (1969) propôs a criação de um modelo de evolução geológica dos terrenos, o qual serviu como base para os diversos estudos que surgiram sobre o Quadrilátero Ferrífero.
Do ponto de vista geotectônico, o Quadrilátero Ferrífero está inserido no limite meridional do Cráton do São Francisco, o qual corresponde a uma unidade tectônica de idade arqueana, que foi retrabalhada durante o Ciclo Brasiliano (Almeida 1977).
A geologia regional é definida, principalmente, por quatro grandes unidades litoestratigráficas que são caracterizadas, da base para o topo, pelos complexos metamórficos, supergrupo Rio das Velhas, o supergrupo Minas e grupo Itacolomi; localmente, ainda ocorrem depósitos terciários e sedimentos recentes (Dorr 1969, Schorscher 1986, Ladeira 1980, Renger et al. 1994, Alkmin e Marshack 1998). Segundo Uhlein e Oliveira (2000), à exceção dos complexos metamórficos, cada uma das demais unidades litoestratigráficas representa um estágio evolutivo que se iniciou com a
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formação de uma bacia sedimentar, seguida de orogênese, formação de cadeia montanhosa e, por fim, o aplainamento do relevo devido à erosão, sendo que, a partir daí, novos ciclos se sucederam, envolvendo as mesmas etapas.
Nas figuras 2.2 e 2.3 estão, respectivamente, o mapa geológico simplificado e a coluna estratigráfica do QF, onde estão representadas as principais unidades litoestratigráficas, cuja descrição sucinta encontra-se a seguir.
Complexos Metamórficos
Os complexos granito-gnáissicos metamórficos Bonfim, Santa Rita, Caeté, Belo Horizonte, Santa Bárbara e Bação representam o embasamento cristalino, de idade arqueana. Estes complexos são constituídos por rochas gnáissicas polideformadas de composição tonalítica a granítica, e subordinadamente por granitos, granodioritos, anfibolitos e intrusões máficas a ultramáficas (Herz 1970, Cordani et al. 1980, Ladeira et al. 1983, Teixeira et al. 2000).
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Supergrupo Rio das VelhasO Supergrupo Rio das Velhas corresponde às primeiras manifestações de rochas supracrustais no Quadrilátero Ferrífero. São formações metassedimentares e metavulcânicas que definem um cinturão de rochas verdes (Dorr 1969; Schorscher 1986) de idade arqueana aproximada de 2,78 Ga. (Dorr 1969; Schorscher 1986). Dorr (1969) dividiu o Supergrupo Rio das Velhas nos grupos: Nova Lima e Maquiné. O Grupo Nova Lima predomina na região. No que se refere a esta unidade, ocorre o predomínio de rochas vulcano-sedimentares constituídas de xistos carbonáticos, metacherts, formação ferrífera bandada e filitos. O Grupo Maquiné sobrepõe-se, em discordância erosional, ao Grupo Nova Lima, com níveis de metaconglomerados na base, sobrepostos por quartzitos maciços e sericíticos, sericita-quartzo- xisto, metaconglomerados oligo e polimíticos e filitos (Dorr 1969).
Com relação à disponibilidade geoquímica, Parra et al. (2007) concluiu que as principais fontes de alumínio, magnésio e potássio são os xistos, ao passo que a presença de veios sulfetados deste Supergrupo são responsáveis pela ocorrência de cádmio e chumbo.
Supergrupo Minas
O Supergrupo Minas é uma sequencia metassedimentar de idade paleoproterozóica. Foi inicialmente denominado de Série Minas por Dorr (1969) e foi dividida por este autor em três grupos, da base para o topo: Caraça, Itabira e Piracicaba. O Grupo Caraça é representado por metassedimentos clásticos de granulação fina a grossa (quartzitos e filitos), depositados durante uma transgressão marinha.
O Grupo Itabira caracteriza-se por metassedimentos químicos e divide-se nas Formações Cauê (formações ferríferas) e Gandarela (rochas carbonáticas), depositadas em ambiente de mar raso. A Formação Cauê é uma das unidades mais importantes do ponto de vista econômico, foi utilizada como camada guia no estudo estratigráfico do Supergrupo Minas (Dorr 1969) e contempla todas as jazidas de minério de ferro explotadas da região. A Formação Gandarela, representada por mármores e mármores dolomíticos, é também uma das unidades mais importante do ponto de vista econômico, pois constitui a unidade encaixante de importantes depósitos minerais como topázio, ouro, barita e outros, apresentando com isso uma grande disponibilidade de cálcio e magnésio (Gandini, 1994).
O Grupo Piracicaba é caracterizado por metassedimentos clásticos (quartzitos e filitos) depositados em ambientes de transgressão marinha, sendo formado pelas formações Cercadinho, Fecho do Funil, Taboões e Barreiro. A Formação Cercadinho é constituída por quartzitos, quartzitos ferruginosos, filitos prateados e lentes de sericita e clorita xisto e a Formação Fecho do Funil é representada por filitos dolomíticos, dolomitos argilosos e silicosos, e filitos. A Formação Sabará de Gair (1958) constitui a unidade mais jovem do Supergrupo Minas e posiciona- se no topo do Grupo
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Piracicaba. Representa a unidade de idade paleoproterozóica do Quadrilátero Ferrífero, sendo composta por sedimentação essencialmente terrígena. A base do Grupo Sabará é normalmente assinalada por um filito conglomerático. As rochas típicas são tufos, vulcanoclásticas, metaconglomerados e diamictitos, apresentando matriz comumente clorítica e xistosa (Barbosa e Rodrigues 1967, Dorr 1969, Renger et al. 1994). O Grupo Sabará pode representar turbiditos derivados de terrenos vulcânicos (Alkmin e Marshak, 1998).
Grupo Itacolomi
O Grupo Itacolomi foi descrito por Dorr (1969) como uma sequencia de rochas supracrustais metamorfizadas que capeiam o Supergrupo Minas, sendo constituído por quartzitos, filitos e metaconglomerados, cortadas localmente por diques de rochas básicas.
Diques Máficos
Segundo Silva (1992) e Silva et al. (1995), no Quadrilátero Ferrífero, podem ser evidenciados quatro eventos geradores de diques máficos, cada um deles com feições estruturais, petrográficas e geoquímicas próprias, idades variam de 1,7-1,5 Ga a 120 Ma. Os diques seccionam todas as estruturas pré-cambrianas e possuem a textura de parcial a totalmente preservada. Os diques metamorfisados apresentam assembléias mineralógicas características de fácies xisto verde, e a variação na composição química dos minerais plagioclásio e anfibolito está intimamente relacionada com a variação na magnitude de deformação, pelo menos naqueles pouco ou não deformados, o quimismo original está preservado. Os diques máficos apresentam caráter subalcalino, filiação toleítica, com acentuado enriquecimento em ferro, e a afinidade química com basaltos intra-placa continental. As variações nas concentrações de elementos traços incompatíveis indicam fontes mantélicas heterogêneas ou processos de contaminação crustal.
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Figura 2.3 - Coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero (modificada de Alkmin e Marshack 1998).
Coberturas Recentes
Silva et al. (1995) definem as coberturas recentes existente no Quadrilátero Ferrífero como: Formação Fonseca: sedimentos Cenozóicos da bacia de Fonseca. Ocorrem na porção
oriental do Quadrilátero Ferrífero, a sudeste da serra do Caraça. São siltitos, argilitos, arenitos e linhito, com conglomerado basal, sendo recobertos por superfície de canga. Coberturas detrito-lateríticas: cenozóicas, paleocênicas a pliocênicas, representadas por
solos lateríticos residuais, material areno-argiloso, concreções ferruginosas e concentrações supergênicas de óxidos de ferro.
Depósitos elúvio-coluviais: cangas lateríticas e alguns depósitos lacustres de mesma idade representados por argilito, arenito e linhito.
Depósitos alúvio-coluviais e residuais antigos: cenozóicos, neógenos a quaternários; são depósitos de argila, mudstone, cascalhos e depósitos residuais de bauxita.
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