High-pressure metamorphic rocks in the Borborema Province, Northeast Brazil: Reworking of Archean oceanic crust during proterozoic orogenies
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Rochas metamórficas de alta pressão na Província Borborema, Nordeste do Brasil: Retrabalhamento da crosta oceânica arqueana durante orogenias proterozóicas
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Resumo
We present the first evidence of Archean oceanic crust submitted to Proterozoic high-pressure (HP) metamorphism in the South American Platform. Sm–Nd and Lu–Hf isotopic data combined with U–Pb geochronological data from the Campo Grande area, Rio Grande do Norte domain, in the Northern Borborema Province,
reflect a complex Archean (2.9 Ga and 2.6 Ga) and Paleoproterozoic (2.0 Ga) evolution, culminating in the
Neoproterozoic Brasiliano/Pan-African orogeny (ca. 600 Ma). The preserved mafic rocks contain massive poikiloblastic garnet and granoblastic amphibole with variable proportions of plagioclase þ diopside in symplectitic
texture, typical of high-pressure rocks. These clinopyroxene-garnet amphibolites and the more common garnet
amphibolites from the Campo Grande area are exposed as rare lenses within an Archean migmatite complex. The
amphibolite lenses represent 2.65 Ga juvenile tholeiitic magmatism derived from depleted mantle sources
(positive εHf(t) values of þ3.81 to þ30.66) later enriched by mantle metasomatism (negative εNd(t) values of
–7.97). Chondrite and Primitive Mantle-normalized REE of analyzed samples and discriminant diagrams define
two different oceanic affinities, with E-MORB and OIB signature. Negative Eu anomalies (Eu/Eu* ¼ 0.75–0.95)
indicate depletion of plagioclase in the source. Inherited zircon cores of 3.0–2.9 Ga in analyzed samples indicate
that the Neoarchean tholeiitic magmatism was emplaced into 2923 14 Ma old Mesoarchean crust (εNd(t) ¼
–2.58 and Nd TDM ¼ 3.2 Ga) of the Rio Grande do Norte domain. The age of retro-eclogite facies metamorphism is
not yet completely understood. We suggest that two high-grade metamorphic events are recognized in the mafic
rocks: the first at 2.0 Ga, recorded in some samples, and the second, at ca. 600 Ma, stronger and more pervasive
and recorded in several of the mafic rock samples. The Neoproterozoic zircon grains are found in symplectite
texture as inclusions in the garnet grains and represent the age of HP conditions in the area. These zircon grains
show a younger cluster of concordant analyses between 623 3 Ma and 592 5 Ma with εHf(t) values of þ0.74 to
–65.88. Thus, the Campo Grande rock assemblage is composed of Archean units that were amalgamated to West
Gondwana during Neoproterozoic Brasiliano orogeny continent-continent collision and crustal reworking.
Abstract
Apresentamos a primeira evidência de crosta oceânica arqueana submetida ao metamorfismo de alta pressão (HP) proterozóico na Plataforma Sul-Americana. Dados isotópicos Sm–Nd e Lu–Hf combinados com dados geocronológicos U–Pb da área de Campo Grande, domínio do Rio Grande do Norte, na Província Borborema do Norte,
refletem uma evolução complexa arqueana (2,9 Ga e 2,6 Ga) e paleoproterozóica (2,0 Ga), culminando na
orogenia neoproterozóica Brasiliana/Pan-Africana (ca. 600 Ma). As rochas máficas preservadas contêm granada poiquiloblástica maciça e anfibólio granoblástico com proporções variáveis de plagioclásio þ diopsídio em textura simplética,
típica de rochas de alta pressão. Esses anfibolitos clinopiroxênio-granada e os anfibolitos granada
mais comuns da área de Campo Grande são expostos como lentes raras dentro de um complexo migmatito arqueano. As
lentes de anfibolito representam magmatismo toleítico juvenil de 2,65 Ga derivado de fontes de manto empobrecido
(valores positivos de εHf(t) de þ3,81 a þ30,66) posteriormente enriquecidos pelo metassomatismo do manto (valores negativos de εNd(t) de
–7,97). REE normalizados por condrito e manto primitivo de amostras analisadas e diagramas discriminantes definem
duas afinidades oceânicas diferentes, com assinatura E-MORB e OIB. Anomalias negativas de Eu (Eu/Eu* ¼ 0,75–0,95)
indicam depleção de plagioclásio na fonte. Núcleos de zircão herdados de 3,0–2,9 Ga em amostras analisadas indicam
que o magmatismo toleítico neoarqueano foi colocado em crosta mesoarqueana de 2923 14 Ma de idade (εNd(t) ¼
–2,58 e Nd TDM ¼ 3,2 Ga) do domínio do Rio Grande do Norte. A idade do metamorfismo da fácies retro-eclogita
ainda não é completamente compreendida. Sugerimos que dois eventos metamórficos de alto grau são reconhecidos nas rochas máficas: o primeiro em 2,0 Ga, registrado em algumas amostras, e o segundo, em ca. 600 Ma, mais forte e mais penetrante
e registrado em várias amostras de rochas máficas. Os grãos de zircão neoproterozóico são encontrados em textura simplectita
como inclusões nos grãos de granada e representam a idade das condições de HP na área. Esses grãos de zircão
mostram um conjunto mais jovem de análises concordantes entre 623 3 Ma e 592 5 Ma com valores de εHf(t) de þ0,74 a
–65,88. Assim, o conjunto rochoso de Campo Grande é composto de unidades arqueanas que foram amalgamadas a West
Gondwana durante a colisão continente-continente da orogenia Brasiliana Neoproterozóica e a retrabalhamento crustal.
Assunto
Rochas Metamórficas, Tempo Geológico
Palavras-chave
Rocks, Metamorphic, Geological time
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Endereço externo
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987120300633