Petrochronology of high-pressure amphibolite to granulite facies rocks from the Southern Brasília Orogen: examples from the Carrancas and Araxá Groups

Abstract

O Orógeno Brasília Meridional registra ambientes tectônicos de subdução e colisão asso- ciados à colagem do Gondwana Oeste, como resultado de um limite convergente entre as Placas do Sãofranciscana Paranapanema. Nessa colisão continental foram formados diversos sistemas de nappes Ediacaranas-Cambrianas com vergência para o leste. Duas nappes, dentre esses sistemas, foram estudadas neste trabalho: a Nappe de Luminárias e a Nappe de Passos. A Nappe de Luminárias é composta por quartzitos da Unidade São Tomé das Letras, metapelitos da Unidade Carrancas e de metagrauvacas da Unidade Santo Antônio. As rochas metamórficas da Nappe de Luminárias registram um gradiente metamórfico variando de fácies anfibolito inferior de alta pressão na porção norte (580 ± 4 ˚C e ≥0.9 GPa - 644 ˚C/GPa); de anfibolito de alta pressão (600 ± 15 ˚C e 1.1 ± 0.3 GPa - Unidade Carrancas e ≥630 ˚C - 545 ˚C/GPa e ≥0.9 Gpa - Unidade Santo Antônio) na porção central em 615 ± 6 Ma; e de fácies eclogito (630 ± 13 ˚C e 1.4 ± 0.6 GPa - 450 ˚C/GPa) na porção sul em 632 ± 4 Ma. Trajetórias P–T–t horárias são observadas nas rochas da Nappe de Luminárias. Dados de Zr-no-rutilo no quartzito da nappe indicam que os teores de Zr em rutilo detrítico devem se reequilibrar em condições mínimas de 630 ± 30 ˚C em condições de pressão de 1.4 ± 0.6 GPa. Na Nappe de Passos é observado um gradiente metamórfico invertido variando de fácies xisto verde na base a fácies granulito no topo. Em tais rochas granulíticas, que ocorrem no topo da Nappe de Passos, é registrada trajetória metamórfica P–T–t horária com condições de pico de 830 ˚C e 1.2 GPa em 630 Ma e condições retrometamórficas de ≥600 ˚C e 0.9 GPa em 590 Ma. Esses dados de petrocronologia indicam taxas de resfriamento lentas para o granulito. Essas rochas granulíticas da Nappe de Passos provavelmente se correlacionam com o granulito do sistema de Nappes Andrelândia (sul da Nappe de Passos). Baseado nas condições de pico metamórfico da Nappe de Luminárias e da Nappe de Passos é possível correlacionar com um ambiente tectônico de colisão entre continente-continente durante o fim do neoproterozóico associado a formação do Gondwana.

Rocks from the southern Brasília Orogen record subduction and collisional processes associated with the Western Gondwana collage, resulting from the convergence between the São Francisco Plate and the Paranapanema Plate. This continental collision led to the formation of east-verging Ediacaran-Cambrian nappe systems. Two nappes from these nappe systems were studied in this work: the Luminárias Nappe and the Passos Nappe. The Luminárias Nappe is composed of quartzites from São Tomé das Letras Unit, metapelites from the Carrancas Unit and the metagreywackes from the Santo Antônio Unit. The metamorphic rocks from this nappe register a metamorphic gradient varying from lower-amphibolite facies (580 ± 4 ˚C and ≥0.9 GPa - 644 ˚C/GPa) in the northern portion; to high-pressure amphibolite facies (600 ± 15 ˚C and 1.1 ± 0.3 GPa - 545 ˚C/GPa - Carrancas Unit and ≥630 ˚C and ≥0.9 Gpa - Santo Antônio Unit) in the central portion (peak conditions at 615 ± 6 Ma); to eclogite facies (630 ± 13 ˚C and 1.4 ± 0.6 GPa - 450 ˚C/GPa) in the southern portion (peak conditions at 632 ± 4 Ma). Clockwise P–T–t paths are documented for rocks from the Carrancas and Santo Antônio units. Data from Zr-in-rutile in the quartzite layer from the Luminárias Nappe indicates that the Zr content in detrital rutile may re-equilibrate in quartzite at minimum conditions of ≥630 ± 30 ˚C and 1.4 ± 0.6 GPa. In the Passos Nappe, an inverted metamorphic gradient varying from greenschist facies in the base to high-pressure granulite facies in the top is observed. Metamorphic studies were carried out on the high-pressure granulitic rocks and indicate a clockwise P–T–t path. The peak conditions are ≥830 ˚C and 1.2 GPa and took place at 630 Ma. Retrograde conditions of ≥600 ˚C and 0.9 GPa occurred at 590 Ma and the petrochronological data indicate a slow cooling rates. The high-pressure granulitic rocks from Passos Nappe can be correlated with the high-pressure granulitic rocks from the Andrelândia Nappe System (south of Passos Nappe). The metamorphic peak conditions and age obtained for rocks from the Luminárias and Passos nappes indicate that they formed under a continental-continental collision setting during the neoproterozoic, associated with the Gondwana formation.