The Caldas Novas dome, central Brazil : structural evolution and implications for the evolution of the Neoproterozoic Brasilia belt

The Caldas Novas dome (Goiaas state, central Brazil) lies in the southern segment of the Neoproterozoic Brasilia belt (center of the Tocantins Province) between the Goias magmatic arc and the margin of the ancient Sao Francisco plate. The core of the dome comprises rocks of the Meso-Neoproterozoic Paranoa group (passive margin psamitic-pelitic sediments and subgreenschist facies) covered by a nappe of the Neoproterozoic Araxa group (backarc basin pelitic-psamitic sediments and volcanics of greenschist facies, bitotite zone). Hot underground waters that emerge along fractures in the Paranoa quartzite and wells in the Araxa schist have made the Caldas Novas dome an international tourist attraction. A recent detailed structural analysis demonstrates that the dome area was affected by a D₁D₃ Brasiliano cycle progressive deformation in the — 750-600 Ma interval (published U-Pb and Sm-Nd data). During event D₁, a pervasive layer- parallel foliation developed coeval the regional metamorphism. Event D₂ (intense F₂ isoclinal folding) was responsible for the emplacement of the nappe. D₁ and D₂ record a regime of simple shear (top-to-SE relative regional movement) due to a WNW-ESE subhorizontal compression (a1). Event D₃ records a WSW-ENE compression, during which the dome rose as a large-scale F₃ fold, possibly associated with a duplex structure at depth. During the dome’s uplift, the layers slid back and down in all directions, giving way to gravity-slide folds and an extensional crenulation cleavage. A set of brittle fractures and quartz veins constitutes the record of a late-stage D₄ event important for understanding the thermal water reservoir

Geoquímica de rocha total, geocronologia de u-pb e geologia isotópica de sm-nd das rochas ortognáissicas e unidades litológicas associadas da região ipameri - Catalão (Goiás)

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, 2008.A parte sul da Faixa Brasília, Província Tocantins, localizada na região central do Brasil, é constituída por metassedimentos, seqüências vulcano-sedimentares, granitos intrusivos e um significativo cinturão de ortognaisses. Estas unidades estão sobrepostas tectonicamente e o metamorfismo varia do fácies xisto verde até anfibolito, caracterizado pelos eventos extensionais ocorridos em 720 e 800 Ma e colisional em 660 Ma. Os anfibolitos da área indicam a presença de protólitos gabróicos e basálticos de afinidade toleiítica com enriquecimento de Fe, baixo teor de Ti, baixa razão La/Yb, fraca anomalia negativa de Eu e εNd(T) próximos à zero, associado a fonte magmática primitiva, variando de basaltos de cordilheiras meso-oceânicas transicionais a basaltos enriquecidos (T-MORB a E-MORB). Um dos anfibolitos é alcalino, com alto teor de TiO2 e razão La/Yb, fraca anomalia de Eu, genericamente relacionado à ambientes tectônicos de rift. Os dados geoquímicos das metavulcânicas intermediárias a ácidas do Grupo Araxá e Seqüência Maratá da Região Ipameri-Catalão, caracterizam eventos extensionais em 720 e 800 Ma. Idade modelo (TDM) entre 1,91 e 2,08 Ga e valores de Nd(T) entre -7,95 e -9,30 indicam que os magmas parentais são derivados da fusão crustal de protólitos variados. Idade modelo (TDM) entre 1,77 e 1,97 e εNd(T) negativos (-7,26 to –9,48) dos metapelitos da área mostram fonte associada à crosta continental paleoproterozóica. Padrões heterogêneos dos ETR destas rochas sugerem diferente proveniência dos protólitos sedimentares do Grupo Araxá – Domínio Oeste. εNd(T) e dados geoquímicos permitiram separar dois grupos de granitóides. Um, constituído pelos granitos Pires Belo e Davinópolis com deformação incipiente, fracamente peraluminosos a metaluminosos do tipo A, com idades de 798 ± 2 Ma e 775 ± 5 Ma. As idade modelo destes corpos são 1,29 e 1,52 Ga e εNd(T) igual a –1,31 e –0,77, respectivamente, sugerindo contribuição de fontes juvenis e mais primitivas. O outro é formado por granitos do Tipo S, gnaissificados com idade modelo entre 1,79 e 2,41 Ga e idade de cristalização de c. 663 Ma, εNd(T) por volta de –9.68, refletindo fonte crustal retrabalhada e ambiente tectônico colisional. Os ortognaisses meso-neoproterozóicos da região de Ipameri - Nova Aurora localizam-se na parte central da área estudada. Dados geológicos, geoquímicos, isotópicos de Sm-Nd e idades U-Pb em zircão permitiram discriminar três domínios: (1) Ortognaisses Nova Aurora de 1.2 Ga; (2) Ortognaisses Goiandira de 640 Ma; e (3) Ortognaisses Ipameri de 790 Ma. A petrografia e geoquímica de rocha total em amostras selecionadas indicam que os protólitos destes ortognaisses são de composição tonalítica a granítica, com afinidade peraluminosa e cálcio-alcalina. Estas rochas são cálcicas a alcali-cálcicas, com εNd(T) entre +2,52 to -11,69, provavelmente associado à margem de arco continental. O domínio mais a oeste, em torno de Nova Aurora, é formado por ortognaisses mesoproterozóicos datados em 1219±13 Ma, εNd(T) = -4,89 e 1259 ± 7 Ma, εNd(T) = - 4,57. Idade modelo deste grupo variam entre 1413 e 2624 Ma e εNd(T) entre -6,52 e +2,52, mostrando mistura de fontes heterogêneas mais antigas com fontes juvenis. Isto permite sugerir que este domínio pode ser a fonte potencial de parte das populações de zircão detrítico mesoproterozóicos do segmento sul da Faixa Brasília. Os ortognaisses do entorno de Goiandira possuem idades entre 634±9 e 717±39 Ma. As idades TDM variam entre 1371 e 2541 Ma e valores calculados de εNd(T) estão entre -4,15 e -11,69. O terceiro domínio ortognáissico ocorre na área de Ipameri. Idades U-Pb em zircão de duas amostras possuem idades de 796 ± 64 Ma e 771 ± 13 Ma, idade modelo (TDM) entre 1913 e 2057 Ma e εNd(T) entre -3,65 e -9,83, sendo que uma das amostras idade por volta de 1284 Ma. Alguns ortognaisses dioríticos, tonalíticos e graníticos da região de Ipameri - Nova Aurora são provavelmente de natureza alcalina com muito alto a alto K e peraluminosos. Os domínios Goiandira 640 Ma e Ipameri 790 Ma estão relacionados com arco magmático continental, construído às margens do Craton do São Francisco. Sua extensão para norte constitui os terrenos granulíticos do Complexo Anápolis-Itauçu. Sugerimos que o domínio dos ortognaisses Nova Aurora, de idades 1230-1260 Ma, associa-se a um fragmento alóctone de arco mesoproterozóico. Estas evidências demonstram que o magmatismo bimodal das rochas da região de Ipameri - Catalão correspondem a um evento de rift continental entre 720 e 800 Ma, associado à crosta oceânica T-MORB a E-MORB. Em 660 Ma ocorreu magmatismo originado pela colisão do Bloco Paranapanema com a região sudoeste do Cráton do São Francisco. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe part of the southern Brasília Belt, Tocantins Province, exposed in central Brazil, comprises metasedimentary rocks, metavolcano-sedimentary sequences, amphibolites and intrusive granites, and a large orthogneiss belt. These units are tectonically imbricated, and vary in metamorphic grade from lower greenschist to amphibolite facies, characterized by a 720 and 800 Ma extensional, and 660 Ma collisional events. The amphibolites indicate gabbroic and basaltic protoliths, typically of tholeiitic affinity, showing Fe enrichment, low Ti content, low La/Yb ratios, small negative Eu anomalies and εNd(T) close to zero, associated to primitive magma sources varying from transitional to enriched mid-ocean ridge (T-MORB to E-MORB) basalts. One amphibolite is alkaline, with high TiO2 and La/Yb ratio, small negative Eu anomaly and general rift-related characteristics. Geochemical data of the intermediate to acid metavolcanic rocks of the Araxá Group and Maratá Sequence suggest formation in 720 and 800 Ma extensional events. TDM model ages varying from 1.91 to 2.08 Ga and εNd(T) values between -7.95 and -9.30 indicate that the parental magmas derived from crustal melting of varied protoliths. Model ages between 1.77 and 1.97 and negative εNd (-7.26 to –9.48) of metapelitic rocks show a continental crust source indicating provenance of paleoproterozoic rocks. The REE from these rocks indicates heterogeneous patterns, suggesting a different provenance for sedimentary protoliths of the western domain of the Araxá Group in the area. εNd(T) and geochemical data allow the distinction of two groups of granitoids. One comprises the less deformed, slightly peraluminous to metaluminous, A-type, Pires Belo and Davinópolis granites, dated at 798 ± 2 Ma and 775 ± 5 Ma. Their model ages are 1.29 and 1.52 Ga, εNd(T) –1.31 and –0.77, respectively, suggesting important contribution of more primitive and juvenile sources. The second group is formed by more deformed, gneissified peraluminous S type granites with model ages between 1.79 and 2.41 Ga with one crystallization age of c. 663 Ma, with εNd(T) of –9.68, reflecting a reworked crustal source. The meso- neoproterozoic orthogneisses from Ipameri-Nova Aurora occur within the central part of the studied area. From west to east, geological, geochemical and Sm- Nd isotopic data and U-Pb zircon age determinations allow to discriminate three domains: (1) Nova Aurora 1.2 Ga orthogneiss; (2) Goiandira 640 Ma orthogneiss; and (3) Ipameri 790 Ma orthogneiss. Petrography and whole rock geochemistry of selected samples characterize their protoliths as tonalite to granite in composition, with calc-alkaline and peraluminous affinity. They vary from calcic to alkaline-calcic, with variated εNd(T) range (+2.52 to - 11.69), probably formed in a continental margin arc environment. The westernmost domain, around Nova Aurora, comprises mesoproterozoic orthogneisses, dated at 1219±13 Ma, εNd(T) = -4.89 and 1259 ± 7 Ma, εNd(T) = -4.57. Model ages of this group vary between 1413 and 2624 Ma and εNd(T) between -6.52 and +2.52, suggesting mixed juvenile and older heterogeneous sources. This leads to the suggestion that this domain could have been a potential source for part of the mesoproterozoic detrital zircon population reported from the southern Brasília Belt. The orthogneiss domain around Goiandira yielded neoproterozoic ages between 634±9 and 717±39 Ma. Model ages range between 1371 and 2541 Ma and calculated εNd(T) values between -4.15 and -11.69. The third orthogneiss domain is exposed in the Ipameri area. U-Pb zircon ages of two samples yielded 796 ± 64 Ma and 771 ± 13 Ma, εNd(T) between -3.65 and -9.83 and TDM model ages between 1913 and 2057 Ma, with one lower value of 1284 Ma. Some dioritic, tonalitic and granitic orthogneiss in the Ipameri-Nova Aurora region have a different behavior. They have very high- to high-K character and peraluminous affinity with probably alkaline nature. The Goiandira 640 Ma and Ipameri 790 Ma domains are related to a continental magmatic arc, built-up at the margin of the plate that includes the São Francisco Craton. Their northward continuity constitutes the Anápolis-Itauçu granulite terrain. As for the 1230-1260 Ma orthogneiss domain in Nova Aurora, we suggest that it is an exotic fragment of a mesoproterozoic arc built elsewhere. The overall evidence demonstrates that the bimodal magmatism presented in the rocks outcropping in the Ipameri-Catalão region, are related to an extensional continental rift event occurred between 720 and 800 Ma, evolving to an oceanic crust with T-MORB to E-MORB affinity. At 660 Ma there is evidence of continental collision magmatism related to compressional movement between the southwestern portion of São Francisco Craton and Paranapanema Block