Tonian Continental Arc Magmatism of the Porongos Complex, Dom Feliciano Belt, Southern Brazil

Este estudo apresenta novas informações sobre deformação, metamorfismo e ambiente tectônico das rochas metavulcânicas da porção sul do Complexo Porongos, sul do Brasil. A análise estrutural permitiu a identificação de três fases de deformação, formadas sob condições dúcteis a semidúcteis. D1 progrediu por meio de partição da deformação, compreendendo dobras fechadas a isoclinais e uma foliação plano axial. Nesse estágio, prevalece o cisalhamento simples, resultando em dobras isoclinais, porfiroclastos do tipo sigma, foliação de transposição e rochas miloníticas. D2 compreende dobras abertas a suaves e uma clivagem plano axial. A formação de bandas de cisalhamento é atribuída à fase semidúctil D3. A assembleia mineral representada por fengita + clorita + clinozoisita-epidoto + actinolita + albita + quartzo associado às temperaturas obtidas por meio do geotermômetro de clorita (316 °C) indicam condições de fácies xisto verde. Os protólitos dessas rochas metavulcânicas são geoquimicamente discriminados como cálcio-alcalinos, dacito a riodacito, com composições peraluminosas. As composições de elementos traços em rocha total mostram enriquecimento em elementos litófilos de grande raio iônico (LILE) e elementos terras raras leves (LREE) e depleção em elementos terras raras pesadas (HREE). Também foram observadas anomalias  negativas de Nb, P, Ti e Ta. Todas essas características geoquímicas são típicas de rochas formadas em arcos magmáticos continentais. A comparação geoquímica com outras rochas ortometamórficas tonianas pré-colisionais do Cinturão Dom Feliciano demonstra fortes semelhanças, o que corrobora a interpretação de ambiente de arco continental para a origem dessas rochas tonianas. This study provides new information on the deformation, metamorphism, and tectonic setting of the metavolcanic rocks of the southern portion of the Porongos Complex, southern Brazil. The structural analysis enabled the identification of three deformational phases, formed under ductile to semi-ductile conditions. D1 progressed through deformation partitioning, comprising closed to isoclinal folds and an axial plane foliation. Then, simple shear prevailed, resulting in isoclinal folds, sigma-type porphyroclasts, foliation transposition, and mylonitic rocks. D2 comprises open to gentle folds and an axial plane cleavage. The formation of shear bands is ascribed to the semi-ductile D3. The mineral assemblage represented by phengite + chlorite + clinozoisite-epidote + actinolite + albite + quartz associated with the temperatures obtained through the chlorite geothermometer (316°C) indicates greenschist facies conditions. The protoliths of these metavolcanic rocks are geochemically discriminated as calc-alkaline, dacite-to-rhyodacite, with peraluminous compositions. The bulk trace element compositions show enrichment in large-ion lithophile elements and light rare-earth elements and depletion in heavy rare-earth elements. Also, negative Nb, P, Ti, and Ta anomalies are observed in the multielement diagram. All these geochemical features are typical of rocks formed in continental magmatic arcs. Geochemical comparison with other pre-collisional Tonian orthometamorphic rocks from the Dom Feliciano Belt demonstrates strong similarities, which corroborates the prior interpretation of a continental arc setting for the origin of these Tonian rocks

METODOLOGIA DE PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS PARA ANÁLISE DE MINERAIS PESADOS

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Geologia estrutural aplicada a mineração subterrânea de carvão: Mina D, Araranguá, SC

A mineração subterrânea na região carbonífera de Santa Catarina possui forte controle estrutural. A área de pesquisa da Mina D situa-se na porção NE do município de Araranguá. Este trabalho definiu o comportamento estrutural das rochas sedimentares e da camada de carvão Barro Branco na área de pesquisa através da avaliação integrada de imagens de satélite e dados de 100 furos de sondagem. As principais direções dos lineamentos identificadas nas imagens de satélite são N30º-60ºW, N60º-80ºE e N30º-60ºE. O mapa de contorno estrutural da camada de carvão e as seções geológicas mostram que a área é afetada por falhas normais de direção N30°-60°W, N50°-70°E, N10°-20°W e E-W. As falhas normais de direção NE apresentam extensão regional e exercem significativa influência no arranjo estrutural da área. Nesses casos os rejeitos são expressivos (>100 metros) e inviabilizam a recuperação econômica do carvão em algumas porções da área. A orientação das galerias deve ser de modo paralelo a estas falhas nas suas proximidades. As falhas normais de direção NW são as mais frequentes e possuem extensão e rejeitos menores (70 metros). Ocorrem ainda falhas inversas associadas ao soerguimento ocasionado por intrusões de diabásio. Próximo a estas áreas podem ocorrer zonas de acúmulo de tensões, geralmente associadas a problemas de instabilidade de teto e levantamento de piso. A metodologia aplicada demonstrou ser eficiente na determinação prévia das estruturas tectônicas e na avaliação preliminar da sua influência na mineração subterrânea de carvão.The underground coal mining in the carboniferous region of Santa Catarina state has a great structural control. The Mina D research area is located in the NE portion of the Araranguá city. This study has defined the structural bearing of the sedimentary rocks and the Barro Branco coal seam in the research area through the integrated evaluation of satellite images and 100 boreholes data. The major lineaments identified in the satellite images have N30º-60ºW, N60º-80ºE and N30º-60ºE directions. The coal seam structural contour map and the geological sections presents that the area is affected by normal faults which have N30°- 60°W, N50°-70°E, N10°-20°W and E-W directions. The NE direction normal faults have regional extension and are the most influent in the structural arrangement of the area. This faults have expressive tailings (>100 meters) and prevent the economic recover of the coal in some portions of the area. The galleries should be oriented parallel to it. The normal faults with NW direction is the most frequent and have minor extension and tailings (70 meters). Inverse faults occur associated with the uplift related to diabase sills intrusion. Close to this area may occur stress accumulation zones usually related to roof instability and floor heaving problems. The applied methods proved to be efficient in the determination of tectonic structures and in the preliminary evaluation of their influence on underground coal mining

Hoja de predicción: Número 51 - 2001 Marzo 13

O Complexo Porongos é uma unidade estratigráfica de grande significado para o entendimento da evolução do Escudo Sul-Riograndense. A complexa história geológica do cinturão de dobramentos requer a integração de diversas técnicas para definição de um modelo tectônico evolutivo correto. Nesse trabalho, são reportados dados de mapeamento, petrografia, geoquímica de rocha total e proveniência U-Pb SHRIMP de zircões do Complexo Porongos na região do Capané. No trabalho de mapeamento geológico foi observado que a sucessão de rochas na região do Capané é composta principalmente por rochas metassedimentares como filitos, xistos e quartzitos, com ocorrência subordinada de clorita xistos, mármores, granitos e serpentinitos. Petrograficamente, as amostras consistem em filito, mica xisto, clorita xisto e quartzo milonito. Os filitos possuem clivagem ardosiana e textura lepidoblástica pouco desenvolvida indicando grau metamórfico muito baixo para as rochas do flanco oeste da Antiforme Capané. A análise geoquímica de 42 amostras indicou três grupos distintos com base nos elementos maiores, os clorita xistos (SiO2<50% em peso) (n=4), os filitos (SiO2 57-75%) (n=32) e os quartzitos (SiO2>79%) (n=6). Os clorita xistos são enriquecidos em TiO2, Fe2O3 e MgO e elementos de transição em relação à crosta continental superior (CCS) e empobrecidos em LILE e HFSE, o que indica áreas fontes máficas para este grupo. O padrão de ETR’s dos clorita xistos no diagrama normalizado pelos condritos é caracterizado pelo enriquecimento ETR’s leves em relação aos ETR’s pesados, (La/Yb)N entre 6,17 e 8,91, e Eu/Eu* entre 0,85 e 1,00. Os teores dos elementos maiores, LILE, HFSE e elementos de transição dos filitos são compatíveis com os valores da CCS, o que indica que este grupo possui áreas fontes supracrustais. O padrão de ETR’s no diagrama normalizado pelos condritos mostra o enriquecimento em ETR’s leves em relação aos ETR’s pesados, (La/Yb)N entre 6,44 e 20,13, e Eu/Eu* entre 0,35 e 0,77. Os quartzitos apresentam enriquecimento em SiO2 e empobrecimento nos demais elementos maiores, LILE, HFSE e elementos de transição em relação a CCS. Não há um padrão de ETR’s bem definido, pois este varia com a abundância de minerais pesados. Os diagramas de discriminação de ambiente tectônico (Th-La-Sc e Sc-Th-Zr/10) indicam o ambiente transicional para os filitos e ambiente de arco de ilhas para os clorita xistos. Duas amostras representativas uma do grupo dos filitos e uma do grupo dos clorita xistos foram datadas por U-Pb SHRIMP IIe totalizando 70 grãos de zircão analisados. Foram obtidas idades paleoproterozóicas (26%) e mesoproterozóicas (18%), que já haviam sido reportadas em estudos prévios, e idades neoproterozóicas (56%). A predominância de idades neoproterozóicas (entre 801-553 Ma) indica que as rochas do Batólito Pelotas foram importantes áreas fontes de sedimentos. Com base nos dados geocronológicos e geoquímicos obtidos, este trabalho propõe ambiente deposicional de foreland (antepaís) para a paleobacia Porongos. A idade concórdia para a população de zircões mais jovem das duas amostras é 578,7 ± 3,6 Ma e é interpretada como a idade máxima de deposição do Complexo Porongos na região do Capané.The Porongos Complex is a stratigraphic unit of major significance for the understanding of the evolution of the Sul-Riograndense shield. The fold and thrust belt has a complex geological history which requires integration of multiple analytical techniques to define a model of tectonic evolution. We presently report field data, petrography, whole rock geochemistry and U-Pb provenance data of the Porongos Complex in the Capané region. Geological mapping allowed the identification of a rock succession mainly composed of metassedimentary rocks such as phyllite, schist and quartzite, with the subordinate occurrence of chlorite schist, marble, granite and serpentinite. Petrographic analyses characterized the rock samples as phyllites, mica schists, chlorite schists and quartz milonites. In the western Capané region, the phyllites display slaty cleavage and poorly developed lepidoblastic texture that indicates very low metamorphic grade for the rocks. The whole rock geochemistry of 42 samples indicates three different groups based on major element contents (wt. %). These are the chlorite schist group (n=4) and SiO2 < 50%, the phyllite group (n=32) and SiO2 between 57 and 75% and the quartzite group (n=6) with SiO2>79%. The chlorite schist group displays enrichment in TiO2, Fe2O3 e MgO (wt.%) and transition elements compared to upper continental crust (UCC) and depletion in LILE and HFSE, which indicates a significant contribution from mafic sources. The REE pattern normalized to chondrite diagram yields enrichment of LREE compared to HREE. The LaN/YbN ratio varies between 6.17 and 8.91, and Eu/Eu* between 0.85 and 1.00. The phyllite group yields major element, LILE, HFSE and transition element contents compatible with the UCC values, which indicates mostly contribution from upper crustal source rocks. The REE patterns normalized to chondrite diagram shows enrichment of LREE compared to HREE. The LaN/YbN ratio varies between 6.44 and 20.13 and Eu/Eu* between 0.35 and 0.77. The quartzite group displays enrichment in SiO2 (wt.%) and depletion in the other major elements, LILE, HFSE and transition elements compared to the UCC. The tectonic discriminant diagrams (Th-La-Sc and Sc-Th-Zr/10) indicates continental island arc environment for the phyllites and oceanic island arc for the chlorite schists. U-Pb detrital zircon of one phyllite and one chlorite schist sample was dated by USP SHRIMP-IIe. The provenance data of 70 detrital zircons yielded Paleoproterozoic ages (26%), Mesoproterozoic ages (18%) and Neoproterozoic ages (56%). Similar Paleoproterozoic and Mesoproterozoic ages were reported in previous studies. However, the significant content of Neoproterozoic ages indicated that the Pelotas Batholith was an important source for the sediments. The data set, integrated with field relatiohships, indicates that the Porongos basin was deposited in a foreland tectonic setting. The concordia age of the younger zircons at 578.7 ± 3.6 Ma defines the maximum depositional age of the basin, much younger than previously interpreted (780 Ma)

METODOLOGIA DE PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS PARA ANÁLISE DE MINERAIS PESADOS

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Geologia estrutural aplicada a mineração subterrânea de carvão: Mina D, Araranguá, SC

A mineração subterrânea na região carbonífera de Santa Catarina possui forte controle estrutural. A área de pesquisa da Mina D situa-se na porção NE do município de Araranguá. Este trabalho definiu o comportamento estrutural das rochas sedimentares e da camada de carvão Barro Branco na área de pesquisa através da avaliação integrada de imagens de satélite e dados de 100 furos de sondagem. As principais direções dos lineamentos identificadas nas imagens de satélite são N30º-60ºW, N60º-80ºE e N30º-60ºE. O mapa de contorno estrutural da camada de carvão e as seções geológicas mostram que a área é afetada por falhas normais de direção N30°-60°W, N50°-70°E, N10°-20°W e E-W. As falhas normais de direção NE apresentam extensão regional e exercem significativa influência no arranjo estrutural da área. Nesses casos os rejeitos são expressivos (>100 metros) e inviabilizam a recuperação econômica do carvão em algumas porções da área. A orientação das galerias deve ser de modo paralelo a estas falhas nas suas proximidades. As falhas normais de direção NW são as mais frequentes e possuem extensão e rejeitos menores (70 metros). Ocorrem ainda falhas inversas associadas ao soerguimento ocasionado por intrusões de diabásio. Próximo a estas áreas podem ocorrer zonas de acúmulo de tensões, geralmente associadas a problemas de instabilidade de teto e levantamento de piso. A metodologia aplicada demonstrou ser eficiente na determinação prévia das estruturas tectônicas e na avaliação preliminar da sua influência na mineração subterrânea de carvão.The underground coal mining in the carboniferous region of Santa Catarina state has a great structural control. The Mina D research area is located in the NE portion of the Araranguá city. This study has defined the structural bearing of the sedimentary rocks and the Barro Branco coal seam in the research area through the integrated evaluation of satellite images and 100 boreholes data. The major lineaments identified in the satellite images have N30º-60ºW, N60º-80ºE and N30º-60ºE directions. The coal seam structural contour map and the geological sections presents that the area is affected by normal faults which have N30°- 60°W, N50°-70°E, N10°-20°W and E-W directions. The NE direction normal faults have regional extension and are the most influent in the structural arrangement of the area. This faults have expressive tailings (>100 meters) and prevent the economic recover of the coal in some portions of the area. The galleries should be oriented parallel to it. The normal faults with NW direction is the most frequent and have minor extension and tailings (70 meters). Inverse faults occur associated with the uplift related to diabase sills intrusion. Close to this area may occur stress accumulation zones usually related to roof instability and floor heaving problems. The applied methods proved to be efficient in the determination of tectonic structures and in the preliminary evaluation of their influence on underground coal mining

Tonian Continental Arc Magmatism of the Porongos Complex, Dom Feliciano Belt, Southern Brazil

This study provides new information on the deformation, metamorphism, and tectonic setting of the metavolcanic rocks of the southern portion of the Porongos Complex, southern Brazil. The structural analysis enabled the identification of three deformational phases, formed under ductile to semi-ductile conditions. D1 progressed through deformation partitioning, comprising closed to isoclinal folds and an axial plane foliation. Then, simple shear prevailed, resulting in isoclinal folds, sigma-type porphyroclasts, foliation transposition, and mylonitic rocks. D2 comprises open to gentle folds and an axial plane cleavage. The formation of shear bands is ascribed to the semi-ductile D3. The mineral assemblage represented by phengite + chlorite + clinozoisite-epidote + actinolite + albite + quartz associated with the temperatures obtained through the chlorite geothermometer (316°C) indicates greenschist facies conditions. The protoliths of these metavolcanic rocks are geochemically discriminated as calc-alkaline, dacite-to-rhyodacite, with peraluminous compositions. The bulk trace element compositions show enrichment in large-ion lithophile elements and light rare-earth elements and depletion in heavy rare-earth elements. Also, negative Nb, P, Ti, and Ta anomalies are observed in the multielement diagram. All these geochemical features are typical of rocks formed in continental magmatic arcs. Geochemical comparison with other pre-collisional Tonian orthometamorphic rocks from the Dom Feliciano Belt demonstrates strong similarities, which corroborates the prior interpretation of a continental arc setting for the origin of these Tonian rocks