Geologia e mineralogia do Diabásio Penatecaua na região de Monte Alegre (PA): registro de vulcanismo

Eduardo Cardoso Rodrigues Neto (Bolsista do Grupo PET-GEOLOGIA UFPA)

Rosemery da Silva Nascimento (Tutora do Grupo PET-GEOLOGIA UFPA)

RESUMO

Este trabalhoresume os principais resultados e análiseslaboratoriais acerca do estudo das rochas básicasintrusivas da regiãode Monte Alegre(PA), as quaisfazem parte do Diabásio Penatecaua, abordados na monografia de Trabalho de Conclusão de Curso (TCC-2010- FAGEO-IG-UFPA) da geóloga Alessandra Dutra. As rochas básicas existentes na região apresentam-se na forma de soleiras e enxames de diques de diabásio e resultam de eventos de magmatismo ocorridosno Jurássico Inferior,decorrentes da rupturado supercontinente Pangea e abertura do Oceano Atlântico, estando associadas as rochas constituintes da Província Magmática do Atlântico Central (CAMP). O trabalho detalha acaraterização petrográfica e geoquímica destas rochas básicas que são classificadas em três grupos com base em aspectos mineralógicos e texturais: diabásios, olivina-diabásios e olivina-basaltos. A composição mineralógica dos três grupos consiste essencialmente em plagioclásio e clinopiroxênio, com olivina e minerais opacos como varietais e apatita como mineral acessório. Os diagramas de classificação a partir dos aspectos geoquímicos indicam composições basálticas de afinidadetoleítica.

Palavras-chave: magmatismo básico; geoquímica; CAMP.

INTRODUÇÃO Este artigo apresenta os principais tópicos de geologia e mineralogia tratados na monografia de Alessandra de Cássia dos Santos Dutra,intitulada “A caracterização petrográfica e química do Diabásio Penatecaua, na região de Monte Alegre (PA)”, a qual foi apresentada como Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) na Faculdade de Geologia da UFPA, em 2010, sob orientação da Prof. Dra. Rosemery da Silva Nascimento. Como as informações de análises geológicas e mineralógicas do Diabásio Penatecaua são escassas na região de Monte Alegre (PA), foi elaborado um resumo da referida monografia de TCC, como parte integrante de atividade de pesquisa remota desenvolvida pelo bolsista Eduardo Cardoso Rodrigues Neto, dentro do Programa de Educação Tutorial (PET) Geologia da UFPA ao longo de ano de 2021, devidoao isolamento socialimposto pela pandemiado COVID-19. Assim, este resumo busca reunir informações, dados e análises mais importantes da monografia da geóloga Alessandra Dutra, agrupando e dando destaque aos conhecimentos geológicos, petrográficos e geoquímicos presentes na obra acerca da região de Monte Alegre e arredores, e especificamente da unidadelitológica descrita na literatura como Diabásio Penatecaua, amplamente estudado por Issler et al (1976); Pastana (1999); entre outros. O trabalho executado tem como objetivo principal refinar os dados de caracterização petrográfica e geoquímica das rochas intrusivas básicas da região de Monte Alegre, apresentando um detalhamento dos aspectos texturais e da mineralogia, associado às análises de MEV (microscopia eletrônica de varredura) e dos elementos maiores, menores e traços destas rochas. Estes esforços permitiram avançar na compreensão da evolução geológica da Bacia Sedimentar do Amazonas quanto à gênese do magmatismo intracontinental de afinidade toleítica, que gera os diferentes tipos petrográficos (diabásios, olivina diabásiose olivina basaltos) que foram descritos neste trabalho.

LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

A área de estudo compreende a região de Monte Alegre (Município localizado na porção noroeste do Estado do Pará) e seus arredores, fazendo parte da região do Médio-Amazonas.

A Figura 01 exibe um mapa de localização dos pontos onde o estudoe as análises de campoforam realizadas, tambémdestacando as principais rodovias de acessoa estas localidades.

Figura 01- Mapa de localização da área de estudo. Fonte:Base Cartográfica DDIP (2003).

METODOLOGIA

A metodologia de trabalho adotada na monografia de TCC da geológa Alessandra Dutra abrangeu pesquisabibliográfica, trabalho de campo e estudos laboratoriais envolvendo análises petrográficas, mineralógicas e geoquímicas das rochas estudadas.

O trabalho de campo contou com observações e análises macroscópicas dos afloramentos quanto ao modo de ocorrência, relações de contatoe aspectos texturais, captura de imagens das principais feições, medição das orientações estruturais com a utilização de bússola e a obtenção de amostras para análises laboratoriais. O mapa geológico da região (Figura 02) foi elaborado com a utilização do software ArcGis 9.3. A análise petrográfica foi executada nos Laboratórios de Petrologia e Petrografia do Instituto de Geociências da UFPA e a microscopia eletrônica de varredura (MEV), acoplado a um espectrômetro de energia EDS, foi realizadano Museu ParaenseEmilio Goeldi. Após a preparação das amostras na Oficina de Preparação de Amostras (OPA) do Instituto de Geociências da UFPA, estas foramenviadas para o laboratório comercial ACME- LAB para determinação da proporção de elementos maiores, menores e traços em análise total de rocha. Nas análises geoquímicas, os diagramas foram elaborados com a utilização dos softwares GCDKit2.3 e Minpet 2.02.

CONTEXTO GEOLÓGICOREGIONAL

Durante a era Mesozóica, eventosde magmatismo básico toleítico ocorreram na Bacia Sedimentar do Amazonas, os quais foram geneticamente associados aos processos tectônicos decorrentes da rupturainicial do supercontinente Pangea, (THOMAZ FILHO, 2000; DECKART;BERTRAND; LIÉGEOIS, 2005). Os registros destes eventos magmáticos ocorridos na bacia se apresentam na forma de soleiras e enxames de diques de diabásio, de modo que na porção norte da bacia, ao longo da região de Monte Alegre (noroeste do Estado do Pará), estas rochas são denominadas de Diabásio Penatecaua (unidade mostrada no mapa da Figura 02) (ISSLER et al., 1976).

Figura 02 – Mapa Geológico da região de Monte Alegre e arredores. As áreas de afloramento da unidade Diabásio Penatecaua se apresentam no mapa na cor verde escuro. Fonte: Alessandra Dutra (2010).

Estas rochas têm uma relaçãode intrusão principalmente com as unidades devonianas e carboníferas da megassequência paleozóica da Bacia Sedimentar do Amazonas (PASTANA, 1999). A região de Monte Alegreinsere-se no contextogeológico de uma grande sinéclise intracratônica que é a Bacia Sedimentar do Amazonas, cuja área aproxima-se de 500.000 km2 e origem, entre outras hipóteses, relaciona-se a uma fase final do Ciclo Brasiliano, com esforços compressivos na direção leste- oeste e alívio na direçãonorte-sul, zona de alívio de deformação que provavelmente corresponde ao rift precursor à formação da bacia (CUNHA;MELO; SILVA, 2007). As rochas da bacia podem ser divididas em duas megassequências de primeira ordem,a primeira sendopaleozóica e a segunda mesozóico-cenozóica. A megassequência paleozóica abrange diversos tipos de rochas sedimentares associadas a uma grande quantidade de intrusões de rochas máficasmesozóicas. Está segmentada em quatro sequências de segunda ordem, as quais representam ciclos deposicionais transgressivo-regressivos e são delimitadas por discordâncias regionais: primeira sequência ordovício-devoniana (GrupoTrombetas – formações Autás Mirim, Nhamundá,Pitinga, Manacapuru e Jatapú); segunda sequência devono-toumaisiana (Grupo Urupadi – formações Maecuru e Ererê; Grupo Curuá – formações Barreirinhas, Curiri e Oriximiná); terceira sequêncianeoviseana (Formação Faro); e quarta sequência pensilvaniana-permiana (Grupo Tapajós – formações Monte Alegre, Itaituba, Nova Olinda e Andirá) (CUNHA; MELO; SILVA, 2007). Posteriormente, processos distensivos ocorreram na bacia, seguidos do magmatismo básico na forma de soleiras e diques (Diabásio Penatecaua) que truncam principalmente rochas devonianas e carboníferas (ISSLERet al., 1976).Após, novos ciclos deposicionais pertencentes a megassequência mesozóico- cenozóica atuaram sobre a bacia, constituídos pelas sequências do Cretáceo e Terciário (Grupo Javari – formações Alter do Chão e Solimões) (CUNHA et al., 1994; EIRAS et al., 1994). O magmatismo básicode idade juro-triássico que ocorreu na porção norte da bacia,tal como os diques Penatecaua, ocupou fraturas geradasou reativadas pelo processo de separação das placas africana e sul-americana e abertura do Oceano Atlântico (THOMAZ FILHO; CORDANI; MARINO, 1974). Estas rochas máficasintrusivas, cuja orientação em geral é N-S e NNW-SSE, cortam tanto as rochas pré-cambrianas do Cráton Amazônicoquanto as coberturas sedimentares nele inserido (NOMADE; POUCLET; CHEN, 2002). Além disso, constituem parte da ProvínciaMagmática do AtlânticoCentral (CAMP) (MARZOLLI, et al., 1999).

Segundo Cunha, Melo e Silva (2007), para o magmatismo gerador do Diabásio Penatecaua, são admitidas idades entre 210-201 Ma (milhões deanos), sendo a idade de 206 Ma a mais provável para este evento(método K-Ar em plagioclásios).

Durante o trabalho de campo executado para a obtenção de amostras e coleta de dados, foram descritos conjuntos de soleiras e diques presentes tanto ao longo da Estrutura Dômica de Monte Alegre como em áreas fora da influência do domo. Os afloramentos de rochas se apresentam como lajedos, os quais foram encontrados intensamente fraturados nas direções N-S, NW-SE e NE-SW, e como cortes de estrada.Comumente as rochas máficas geram feições positivas de relevo, como morros e grandes blocos arredondados e por vezes alinhados.

Estas rochas foram caracterizadas a partir de seus aspectos texturais (grau de cristalinidade, visibilidade, granulação e trama textural), índices de cor e mineralogia, com classificação seguindoa metodologia de Streckeisen (1975).As rochas apresentam cor cinza, são dominantemente holocristalinas, faneríticas, com variaçõeslocais para porfiríticas e afaníticas. As rochas porfiríticas (Figura 04) apresentam fenocristais de plagioclásio, usualmente ripformes, os quais variam de 1 a 5 cm. São rochas mesocráticas, inequigranulares e com ampla variação de granulação desde grossa (> 5mm) a fina (< 1mm). Sua mineralogia é composta essencialmente de plagioclásio (50 – 60%) e piroxênio (40 – 50%). Por fim, as rochas foram classificadas como diabásio e correlacionadas às rochas denominadas Diabásio Penatecaua, descritaspor Issler et al. (1976) na região de Monte Alegre.

Figura 03 – Soleira de diabásio (porção inferior de cor cinza escuro) em contato intrusivo concordante com os arenitos da Formação Curiri (porção superiorde cor marrom-avermelhado).

Área de mineração da empresa Fidens na regiãode Monte Alegre (PA).

Figura 04 – Detalhe do diabásio porfirítico do magmatismo Penatecaua, destacando cristais de plagioclásio (de cor branca) com cerca de 1 cm de eixo maior.

PETROGRAFIA A partir da confecção de 23 lâminaspolidas e de suas devidasobservações e análisesno microscópio óptico,foi possível diferenciar três grupos distintos de rochas magmáticas básicas:

O primeiro grupo de rochas, classificado como diabásio, foi determinado como o litotipo mais dominante, com granulação média (tamanho dos cristais em torno de 1 – 5mm) e grossa (tamanho dos cristais > 5mm) e ampla variação de arranjostexturais. Com trama textural subofítica predominante (Figura 05), definida por cristais do mineral plagioclásio em forma de ripas parcialmente inclusas em cristais do mineral clinopiroxênio. Também foi observado localmente a textura granofírica, presente no intercrescimento entre os minerais quartzo e álcali-feldspato (Figura 06). Neste litotipo, plagioclásio e clinopiroxênio são minerais essenciais, compreendendo 45-60% e 30-45% do total, respectivamente. Os cristais de plagioclásio têm cerca de 1 – 4mm e os de clinopiroxênio cerca de 1,5 – 4mm. Minerais opacos (minerais que se mostram pretos à luz natural na microscopia) ocorrem como minerais varietais (7-10%), com cristaispodendo chegar até 3 cm, identificados em análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) como magnetita, ilmenita e calcocita. Apatitas ocorrem como minerais acessórios (1%). Argilominerais, carbonatos, sericitas, anfibólios, biotitas e cloritas ocorrem como minerais secundários (resultado de alteração química natural de outros minerais).

Outro grupo de rochas presente é o olivina-diabásio, que é uma rocha plutônica, com granulação dominantemente média (1 – 5 mm). A texturapredominante que foi determinada é a ofítica a subofítica, com feições de intercrescimento granofírico entre quartzo e feldspato alcalino(Figura 06), ocorrendolocalmente. Plágioclásio (40-50%)e clinopiroxênio (30-45%)são minerais essenciais, com cerca de 2 – 4mm e 2 – 3mm, respectivamente. Os minerais opacos (10%) são varietais, podendo chegar até 2 mm, sendo identificados por MEV como magnetitas. Olivinas (2-3%) também são varietais, com cristaiscom cerca de 1 mm. Apatitas são minerais acessórios (cerca de 1%) e carbonatos, sericitas, anfibólios, biotitas, cloritas, serpentinas e iddingsitas ocorrem como minerais secundários.

Figura 05 – Fotomicrografia em microscópio óptico (nicóis cruzados) exibindo o arranjo textural subofítico a ofítico no Diabásio Penatecaua. Objetiva de aumento 2,5x. Cpx = Clinopiroxênio, Pl = Plagioclásio.

Figura 06 – Fotomicrografia em microscópio óptico (nicóis cruzados) de textura granofírica entre quartzo, plagioclásio e feldspato alcalino. Objetiva de aumento 10x. F = Feldspato alcalino, Pl = Plagioclásio, Qtz = Quartzo.

Como terceiro grupo de rochas,os olivina-basaltos são rochas de granulação fina (tamanho dos cristais < 1 mm), cujo arranjotextural predominante constitui-se de duas populações de tamanhos distintosde minerais, na qual os fenocristais (população de tamanho maior de cristais) de plagioclásio (7%) ocorrem imersos em uma matriz (93%) de fina granulação de clinopiroxênios e minerais opacos, definindo uma textura porfirítica (Figura 07).

Plágioclásio (50%) e clinopiroxênio (44%) são mineraisessenciais, com fenocristais de plagioclásio podendochegar até 1 mm e microcristais de clinopiroxênio com cerca de 0,5 mm. Minerais opacos (2%) são varietais, sendo determinados por MEV como magnetitas. Olivinas (4%) também são varietais, com cerca de 0,5 – 1mm.

Figura 07 – Fotomicrografia em microscópio óptico (nicóis cruzados) mostrando o aspecto textural porfirítico em olivina-basalto no Diabásio Penatecaua. A massa escura (cor negra) entre os microcristais de piroxênios e plagioclásio na matriz representa material desvitrificado. Objetiva de aumento2,5x. Pl = Plágioclásio.

ANÁLISE TEXTURAL Os arranjos texturais nos litotipos do Diabásio Penatecaua variam, sendo as texturassubofíticas e ofíticasmais comuns – cristais ripformesde plagioclásios envolvidos por cristais maioresde clinopiroxênio -, também existindo o arranjo intergranular – normalmente grânulos de piroxênio dispostosentre ripas de plagioclásios – e o comum intercrescimento entre quartzo e álcali- feldspato (textura granofírica). Algumas interpretações com relação aos arranjos texturais nas texturas subofíticas e ofíticas podem ser destacadas, considerando que a cristalização e crescimento de minerais hospedeiros ocorram anteriormente ao mineral hospedado – plagioclásios se formam antes dos piroxênios. Outros modelos de gênese, tal como o exibido por Vernon em seu trabalho, publicado em 2004, afirmam que mineraisintercrescidos podem formar-sejuntos na curva solidus,

justificando as relações de inclusão a processos de nucleação e crescimento mais intensos no mineral hospedeiro. Possivelmente, tais condições estejam relacionadas ao resfriamento lento das intrusõesdesenvolvidas em maior profundidade crustal, de forma que as rochas estudadas foram formadas em ambientessubvulcânicos. Por sua vez, a textura intergranular resulta da abundante nucleação de diversas fases cristalinas, em uma taxa de crescimento intensa para consumir todo o líquidomagmático (WERNICK, 2003). Representando, assim, um resfriamento mais rápido em relação aos diabásio com texturas subofíticas a ofíticas. O intercrescimento granofírico representa um estágio de cristalização mais rápido, ocorrido após o consumo de grande parte do líquido e por isso ocupa interstícios entre os demaisminerais cristalizados. O arranjo texturalformado por aglomerações de fenocristais de olivinas e plagioclásios no olivina-basaltos é resultado de um grupo de fase sólida gerado precocemente em condições subvulcânicas que permaneceu em equilíbrio com a fase líquida, que está em conjunto com uma matriz de fina granulação gerada pelo resfriamento rápido do líquidomagmático em ambientesuperficial, podendo estaracompanhada de fase vítrea (COX et al., 1979). Portanto, os aspectostexturais e os fatores genéticosdo desenvolvimento das rochas básicasestudadas indicam que o magma básico geradorfoi consolidado em três etapas,com aumento progressivo na velocidade de cristalização. A primeira etapa gerou feições subofíticas e ofíticas em rochas de granulação grossa. A segunda etapa gerou um arranjo intergranular em rochas de granulação média. E por fim, minerais remanescentes destas duas últimas etapas são submetidos a um novo resfriamento, com duas populações distintasde minerais, a primeira que reflete uma cristalização mais lenta e gera os fenocristais e a segunda de resfriamento rápido, gerando rochas porfiríticas de granulação fina.

GEOQUÍMICA

Para corroborar com as análises petrográficas, foram realizadas análises geoquímicas em 12 amostrasdos grupos de rochas classificados como diabásio e olivina-diabásio.

Vários diagramas foram utilizados pela autora para a classificação das rochas. Os diagramas TAS - relação álcalis (Na2O+K2O) versus sílica (SiO2) – grande parte das amostras foram plotadas no campo dos basaltos (Figura 08), cujas concentrações de sílica variaram entre 47,40% e 48,44% e álcalis entre2,93% e 3,31%, com algumas amostras se encontrando no campo dos basaltos andesíticos ou nas proximidades. Da mesma forma, o diagrama do tipo R1xR2 (R1 = 4Si-11(Na+K) - 2(Fe+Ti); R2 = 6Ca+2Mg+Al) exibiu resultados similares, mostrando a distribuição das amostras nos campos de basaltos e basaltos andesíticos. Ambos os diagramasevidenciaram que as estas rochasintegravam uma série única subalcalina toleítica.

A afinidade toleíticadas rochas é comprovada pela autora com as plotagens no diagrama A (Na2O+K2O): F (FeOtotal): M (MgO), e no diagrama Fetotal+Ti: Al: Mg, de modo que neste último as amostras se subdividem em amostras de basaltos toleíticos ricos em Fe que apresentam teores elevados de Fetotal+Ti, e basaltos toleíticos ricos em Mg, com teores de Mg (6,04%-6,32%) mais elevados em comparação aos basaltos ricos em Fe.

Na monografia estudada,os diagramas que relacionam elementosmaiores e traços, como Zr/TiO2versus SiO2 e Nb/Y versus Zr/TiO2, também indicam as amostrasnos campos de basaltostoleíticos.

O índice de diferenciação da razão FeOtotal/MgO em relação a TiO2, SiO2 e Al2O3 indica assinaturas geoquímicas que, de modo geral, separamas amostras em dois grupos: amostras pobres em Ti e enriquecidas em Si e amostrasricas em Ti e empobrecidas em Si.

Figura 08 – Diagramas de classificação com dados analíticos do Diabásio Penatecaua, TAS (álcalis totais versus sílica) de a) Cox et al. (1979) e b) Le Bas et al. (1986).

O enriquecimento dos elementos terras raras leves (La-Sm) em relação aos elementos terras raras pesados (Gd-Yb)constatado nas análisesde variação dos elementos terras raras indica característica típica de ambientes continentais. Esta conclusão foi retificada pelos resultados do diagrama de variação de elementos de elevado potencial iônico, o qual apresentou raras anomalias de Nb e Ta que indicam também,segundo Condie (2001),que podem estarassociadas aos magmas de ambientecontinental.

Quanto a fonte geradora do magmatismo na área de estudo, o diagrama Th/Ta versus La/Yb (Figura09) classifica as rochas como CFB (continental flood- basalts) derramesbasálticos continentais), na qual é observada a predominante contribuição de fontes mantélicas enriquecidas (EM) e/ou manto enriquecido em U+Th relativo à Pb (HIMU), com baixa participação de assimilação durante cristalização fracionada (AFC).

Figura 09 – Diagrama de classificação Th/Ta versus La/Yb com dados analíticos do Diabásio Penatecaua, exibindo a distribuição de componentes mantélicos de CBF (destaque em vermelho). DM = Manto empobrecido; PM = Manto primitivo; PSCL = Litosfera subcontinental pós-Arqueano; HIMU = Manto enriquecido em U+Th relativo à Pb; EM1 e EM2 = Fontes mantélicas enriquecidas; UC = Crosta continental superior. Fonte: Condie(2001).

CONSIDERAÇÕES FINAIS Os processos distensivos juro-triássicos com direção E-W que ocorreram na Bacia do Amazonas,associados ao expressivo magmatismo básico de afinidade toleítica, resultam da separaçãodas placas africanae sul-americana e da aberturado Oceano Atlântico. As rochas básicasencontradas na região de Monte Alegre foram geradas por esse magmatismo mesozóico, as quais foram denominadas de Diabásio Penatecaua, com datação do Juro-Triássico e idade absoluta(K-Ar em plagioclásios) de 206 Ma. Estas rochas compõemum dos vários enxames de diques máficosmesozóicos, os quais se correlacionam e correspondem a Província Magmática do Atlântico Central (CAMP). A hipótese mais aceita para fonte magmática destas rochas remetea uma derivação de um manto litosférico enriquecido, com limitadaa nenhuma contaminação crustal. Em geral, as rochas intrusivas básicas de Monte Alegre têm cor cinza, são predominantemente holocristalinas, faneríticas, mesocráticas, inequigranulares e com ampla variaçãode granulação, podendoocorrer localmente como hipocristalinas e porfiríticas. A classificação petrográfica dividiu as rochas em 3 litotipos: diabásios, olivina-diabásios e olivina-basaltos, cuja mineralogia dos três grupos é essencialmente constituída de plagioclásios (labradorita) e clinopiroxênio (pigeonita). A caracterização geoquímica a partir dos vários diagramas classifica composicionalmente as rochas inseridas nos campos de basaltos a basaltos andesíticos integrando uma série única de afinidade toleítica. A presença dos grupos de basaltos e basaltos andesíticos pode representar uma tendência evolutiva das rochas máficas da região, possível resultado de processos de diferenciação do magma toleítico gerador destas rochas. As notáveis semelhanças petrográficas e geoquímicas presentes entre as rochas intrusivas básicas de Monte Alegre e as demais rochas básicasmesozóicas que constituem a CAMP nos continentes ao redor da porção centraldo Atlântico evidenciam a nítida correlação entre estas, havendouma predominância de rochas com alto teor de Ti em relação às rochas com baixo teor de Ti.

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