Gênese dos serpentinitos e esteatitos do Complexo Passo Feio (RS-Brasil) : evidências mineralógicas, geoquímicas e isotópicas

Os serpentinitos são rochas adequadas para a pesquisa da natureza e origem dos fluidos que hidrataram a rocha ultramáfica. No Complexo Passo Feio (PFC) ocorreram transformações intensas que obliteraram as características primárias das rochas ultramáficas e máficas. Neste contexto, destacam-se eventos de metamorfismo e de deformação que levaram a modificações da mineralogia, estruturas e texturas primárias. Verifica-se que além da serpentinização e deformações, ocorreu uma intensa carbonatação dos serpentinitos com a formação de ophicarbonatos e esteatitos. A identificação da carbonatação nestas rochas destaca o potencial deste processo como um mecanismo de sequestro do CO2. As modificações mineralógicas, químicas e isotópicas são analisadas em detalhe, através de espectrometria de fluorescência de Raios-X, microssonda eletrônica, microscopia eletrônica de varredura, catodoluminescência, laser ablation (datação U-Pb) e isótopos estáveis de C e O em carbonatos. Outras técnicas empregadas permitiram a aquisição de dados diferenciados, como laser ablation diretamente sobre a lâmina delgada para obtenção de elementos traços e terras raras (REE) e isótopos estáveis em silicatos apresentados nesta tese em parceria com o ETH. Para um melhor entendimento dos eventos que afetaram a área e origem das rochas fontes, datações em zircões de anfibolitos, clorititos e xistos são correlacionadas a processos e eventos. Os novos dados de datação, obtidos no decurso da tese e analisados em conjunto com os dados existentes na área de estudo, permitem a proposição de um modelo tectônico e a indicação de um novo limite para o PFC e do terreno São Gabriel. As idades mesoproterozóicas em zircão são dados pioneiros adquiridos para a área, bem como a identificação dos sulfetos de níquel e cobre associados com a carbonatação. A partir da interpretação dos dados de isótopos estáveis adquiridos em carbonatos e silicatos foi possível a proposição da origem metamórfica dos fluidos serpentinizantes e mista ígnea-metamórfica para os fluidos da carbonatação. Os resultados obtidos permitem correlacionar os eventos de metamorfismo regional da fácies anfibolito inferior (M1) com a serpentinização e o metamorfismo de contato da fácies xisto verde (M2) com a carbonatação. As análises dos espinélios reforçam a intensidade das modificações dos eventos principais nas rochas ultramáficas, sendo rara a identificação de um núcleo ígneo ainda preservado. Através da química de rocha total e mineral, sugere-se um protólito dunítico/harzburgitíco para a rocha ultramáfica original e um ambiente tectônico de formação de arco. Em termos químicos e isotópicoso PFC apresenta um comportamento similar e comparável com outros complexos ultramáficos serpentinizados e carbonatados mundiais. A tese traz novos dados geocronológicos e geoquímicos para as unidades metamórficas do Escudo Sul-Riograndense, com foco na região de Caçapava do Sul-RS e tem como objetivo contribuir para o entendimento da evolução petrológica das rochas ultramáficas e tectônica da área em conformidade com trabalhos anteriormente publicados em temas correlatos na região de estudo.The serpentinites are appropriate rocks for researching the nature and origin of fluids that hydrated the ultramafic rock. At the Passo Feio Complex (PFC) there have been intense transformations that obliterate the primary characteristics of the mafic and ultramafic rocks. In this context, deformation and metaforphism events stands up, which culminate in modifications of it’s mineralogy, structure and primary textures. Besides the deformationand serpenization, it also can be checkedan intense carbonatation of the serpentinites with ophicarbonates and soapstones formation. The identification of carbonatation in this rocks highlight the potencial of this process has a carbon sequestration mechanism.The chemical, isotopical and mineralogical changes are analized in detail using X-ray fluorescence, eletronic micropobe, scanning electron microscopy, cathodoluminescence, laser ablation (U-Pb dating) and stableoxygen and carbon isotopeof bulk carbonates. Another used techniques have allowed the gathering of differenced data, such has laser ablation directly on the thin section for trace and rare earth elements (REE) and stable isotopes in silicates, which arepresented on this thesis, in a partnership with ETH. For a better undestanding of the events that have impacted the area and the origin of source rock, zircon dating of amphibolites, chloritite and schists are correlated to processes and events. The new dating data, obtained in the thesis construction and analized together with secondary data at the study area, allow the proposition of a tectonic model and the indication of a new limit for the PFC and São Gabriel Terrane. The mesoproterozoic ages in zircon are pioneer data aquire for the area, as so the identification of nickel and copper sulfites associated with carbonatation. From the interpretation of stable isotopes data aquire in carbonates and silicates it was possible a proposition of the metamorphic origin of serpentinizing fluids and mixed igneous-metamorphic for carbonation fluids. The obtained results allow to correlate the metamorphism events of regional amphibolite-facies metamorphism (M1) with serpentinization and the contact greenschist facies metamorphism (M2) with the carbonation. The spinels analysis reinforce the intensity of the modifications of main events at ultramafic rocks, been rare the identification of a still preserved igneous core. From the whole-rock and mineral chemistry it’s suggested a dunitic/harzburgitic protolith for the original ultramafic rock and a tectonic setting arc. In chemical and isotopical terms, the PFC presents a similar and comparable behave with another serpentinized ans carbonated world ultramafic complexes. This thesis presentnew geochronology and geochemistry data for the metamorfic units of the Brazilian Shield South, focusing on the Caçapava do Sul-RS region, and have anobjetive to contribute for the petrologicevolution understanding of tectonic and ultramafic rocks of the area in conformity with previously publicated studys at correlationedsubjects at the study region

Controles mineralógicos e geoquímicos do níquel em rochas ultramáficas no escudo Sul-Riograndense

Este trabalho investiga os processos controladores da mobilidade e concentração do níquel em rochas ultramáficas serpentinizadas no Escudo Sul-Riograndense (ESrg). Foram selecionadas quatro unidades ultramáficas: Complexo Serrinha, Sequência Cerro Mantiqueira, Maciço Pedras Pretas e Complexo Cambaizinho. Com o uso de técnicas convencionais foi possível classificar quimicamente as rochas e relacionar os aspectos texturais com a variação da intensidade dos diferentes eventos que modificaram a mineralogia dos protólitos. Por meio da microssonda eletrônica foram analisadas olivinas e serpentinas para a determinação das concentrações de níquel e suas variações nas unidades investigadas. Foram identificados os minerais portadores de níquel e a relação dos eventos com a mobilidade e concentração dos elementos ao nível da rocha. As olivinas do Maciço Pedras Pretas contêm baixos teores em níquel, com valores variando de 0,08 a 0,29%, e um valor médio de 0,17%, enquanto as olivinas da Sequência Cerro Mantiqueiras contêm teores mais elevados de NiO (máximo 0,44%), estabelecendo um valor médio de 0,35%. Em relação à composição, as olivinas do Maciço Pedras Pretas e da Sequência Cerro Mantiqueiras são homogêneas, enquanto aquelas do Complexo Cambaizinho mostram variações composicionais entre Fo92 e Fo84 e teores de NiO entre 0,17 e 0,30%. No Complexo Serrinha não foram identificadas olivinas devido à intensa serpentinização. No Complexo Cambaizinho e Sequência Cerro Mantiqueiras as serpentinas tendem a apresentar concentrações de níquel mais elevadas que o determinado para as olivinas do protólito, porém, nesta última sequência, os teores também empobrecem em algumas serpentinas. Com a comparação das concentrações de níquel entre as unidades foi possível identificar que a Sequência Cerro Mantiqueiras apresentou os maiores valores de NiO nas olivinas, enquanto o Maciço Pedras Pretas, as menores concentrações. Outra importante constatação é que os teores de níquel nas unidades estudadas do ESrg são equivalentes aos valores observados em outras rochas ultramáficas no mundo.This work investigates the processes controlling the mobility and concentration of nickel in serpentinized ultramafic rocks of the Sul-Riograndense Shield (ESrg). Four ultramafic units were selected: Serrinha Complex, Cerro Mantiqueira Sequence, Pedras Pretas Massive and Cambaizinho Complex. Conventional techniques allow to chemically classify the rocks and to relate rock texture with the intensity and degree of the different events that contributed to changes in the mineralogy of the protholiths. Electron microprobe analysis of olivine and serpentine allowed determining the concentrations of nickel and its variations in all of the investigated units. The nickel-bearing minerals were identified, and established the relationship between geological events, element mobility and element concentration. The olivine of Pedras Pretas Massive contain lower levels of nickel with a range of 0.08 to 0.29%, and an average value of 0.17%, while olivines of Cerro Mantiqueiras Sequence contain higher NiO levels (maximum 0,44%), with an average value of 0.35%. The olivine composition of Pedras Pretas Massive and Cerro Mantiqueiras Sequence are homogeneous, while those of Cambaizinho Complex have a slightly higher range of variation with composition ranging between Fo92 and Fo84, but with NiO amounts between 0.17 e 0.30%. In Serrinha Complex, the olivine was not identified probably due to the intense serpentinization. Cambaizinho Complex and Cerro Mantiqueiras Sequence have serpentine minerals with a tendency to higher concentrations of nickel in relation to values obtained in the olivines, but some serpentines have lower values in the last sequence. By comparing the concentrations of nickel in each ultramafic unit, the olivines of Cerro Mantiqueiras Sequence have the highest NiO values, while Pedras Pretas Massive has the lowest values among the investigated ultramafic rocks. It is important to mention that the NiO concentration in the studied ultramafic units show equivalent values when compared to the other ultramafics around the world

A distribuição do níquel em perfis de alteração de rochas ultramáficas, Complexo Cambaizinho, Bloco São Gabriel, RS

Na região do Arroio Cambaizinho situada entre os municípios de São Gabriel e Vila Nova do Sul, no Bloco São Gabriel, Rio Grande do Sul (RS), encontram-se rochas de idades Neoproterozóicas (700-750 Ma) da seqüência máfica a ultramáfica, constituídas por serpentinitos, xistos magnesianos, metabasaltos, anfibolitos e metagabros que compõem o Complexo Cambaizinho. Essa seqüência foi transformada por metamorfismo da Fácies Anfibolito e posteriormente, por metassomatismo influenciado pelo retrometamorfismo da Fácies Xisto Verde, estas rochas ainda sofreram, ao longo do tempo, alteração supergênica. O elemento níquel (Ni) é compatível com as rochas de composição básica a ultrabásica e concentra-se principalmente na olivina, migrando na fase de alteração metassomática para os minerais do grupo da serpentina, como a lizardita, antigorita e crisotilo. Nas regiões norte e centro oeste do Brasil as rochas máficas e ultramáficas serpentinizadas e alteradas, concentram teores elevados de Ni, que são explorados econômicamente. No RS ainda não há dados suficientes sobre a concentração do Ni nas rochas ultramáficas e nos seus perfis de alteração. Portanto, foram amostrados perfis de alteração em serpentinitos e xistos magnesianos da sequência máfica a ultramáfica, desde a rocha fonte até o saprólito com o objetivo de analisar a química, a mineralogia e as principais texturas, através de métodos como a análise química de rocha total, difratometria de Raios X, espectroscopia de infravermelho, petrografia e microscopia eletrônica de varredura. Com os resultados dessas análises foi possível caracterizar a mineralogia e identificar as diferentes fases das alterações nos perfis, caracterizar a distribuição do Ni em alguns minerais, comparar os perfis do serpentinito com o do xisto magnesiano e correlacionar os resultados obtidos com os perfis lateríticos de Ni no Brasil.Mafic to Ultramafic Cambaizinho Complex is a Neoproterozoic rock sequence with serpentinites, magnesian schist, metabasalts, amphibolites and metagabbros that outcrop in the region of Cambaizinho River, near the cities of Vila Nova do Sul and São Gabriel, in Rio Grande do Sul, Brazil. It is a geological unit from Rio Grandense Precambrian Shield with a complex history of superimposed metassomatism, metamorphism and weathering. The chemical element nickel (Ni) normally is enriched in rocks with basic to ultrabasic composition associated to primary igneous minerals as olivine. During the metassomatic alteration and metamorphism, nickel can migrate to serpentine minerals as lizardite, antigorite or chrysotile. In the north and central Brazil occurrences, similar serpentinized mafic to ultramafic rocks are anomalous in nickel concentration, which are economically exploited in some massifs. This project intends to acquire initial information about the nickel behavior in ultramafic rocks and weathering profiles of Rio Grande Sul. Two profiles developed in serpentinite and magnesian schist from Cambaizinho Complex was studied During the field work it was looked to in situ profiles with a complete sequence from unaltered rock to upper soil. Chemical composition and mineralogy was determined by X-ray fluorescence, ICP-MS, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, optical microscopy and electronic scanning microscopy. Results were used to verify nickel distribution along the profile and trace similarities with ultramafic massifs that contain nickel in other ocuurrences of Brazil

Controles mineralógicos e geoquímicos do níquel não sulfetado em rochas ultramáficas no Escudo Sul-Riograndense

Este trabalho tem como objetivo investigar os processos controladores da mobilidade e concentração de níquel (Ni) em rochas ultramáficas serpentinizadas no Escudo Sul-Riograndense (ESrg), Rio Grande do Sul (RS), Brasil. A composição primária das rochas ultramáficas hospedeiras de Ni constitui um parâmetro relevante, mas os processos secundários são os controladores mais importantes dessas mineralizações, principalmente a serpentinização, pressupondo-se que o Ni possa migrar da olivina ou metamórfica para os minerais do grupo das serpentinas. Para a caracterização mineralógica e textural das rochas ultramáficas serpentinizadas da porção oeste do ESrg, foram aplicadas técnicas de petrografia e Microscopia Eletrônica de Varredura. Para a análise química dos elementos em rocha total foi realizada fluorescência de Raios-X, ICP e ICP-MS. Estas técnicas permitiram classificar quimicamente as rochas e relacionar a variação da intensidade dos eventos metassomáticos, metamórficos e hidrotermais que modificaram a mineralogia dos protólitos. No entanto, foram necessárias estudos de detalhe dos minerais individuais, notadamente olivinas e serpentinas com o uso da microssonda eletrônica para determinar as concentrações de Ni e suas variações nos diferentes corpos ultramáficos investigados. Dessa forma, foi possível quantificar e identificar os minerais concentradores de Ni e a relação dos eventos com a mobilidade e concentração dos elementos. Os resultados de microssonda indicam que as olivinas dos peridotitos do Maciço Pedras Pretas possuem baixos teores de níquel que variam de 0,13% a 0,21% e a média é 0,17%, enquanto que as olivinas dos harzburgitos da Sequência Cerro Mantiqueiras possuem teores mais elevados na média de 0,31%. As olivinas do Pedras Pretas possuem composição homogênea enquanto que aquelas do Cerro Mantiqueiras mostram variações composicionais importantes com conteúdo de Fo 92-98 e teores de níquel entre 0,3% e 0,4%. Tais variações no Cerro Mantiqueiras podem estar relacionadas a diferenças na composição do protólito ou a outro fator desconhecido que necessita futuras investigações. As olivinas e serpentinas no Cambaizinho e Serrinha mostram valores de níquel entre 0,19% a 0,3%, comparáveis ao Cerro Mantiqueiras, porém bem mais elevados que o Pedras Pretas. Este estudo mostra que os corpos ultramáficos do Cambaizinho- Serrinha e Cerro Mantiqueiras possuem potencial para desenvolver depósitos de Ni não sulfetado devido as concentrações relativamente elevadas de Ni nas olivinas. Entretanto, tais depósitos não se desenvolveram devido a dois fatores principais: o primeiro está ligado à superposição de eventos de metamorfismo e deformação recorrentes no tempo e no espaço que propiciaram a mobilização do Ni; o segundo fator é atribuído a ausência de agentes supergênicos favoráveis para a formação de depósitos lateríticos como os observados na região norte do Brasil.This paper investigates the processes controlling the mobility and concentration of nickel (Ni) in serpentinized ultramafic rocks in the Sul- Riograndense Shield (ESrg), Rio Grande do Sul (RS), Brazil. The primary composition of the ultramafic Ni host is a relevant parameter, but the secondary processes are the almost important controllers of these mineralizations, mainly serpentinization, assuming that Ni may migrate from igneous or metamorphic olivine minerals to the group of serpentine this phase. For the mineralogical and textural characterization of the serpentinized ultramafic rocks of the western portion of ESrg, were applied techniques of petrographic and scanning electron microscopy. For chemical analysis of elements in rock whole was performed X-ray fluorescence, ICP and ICP-MS. Although these techniques allow chemically classification of rocks and relate the variation of intensity in which metasomatics, metamorphic and hydrothermal events, changed the that mineralogy of the rock, however analysis of individual mineral detail, notably olivine and serpentine minerals using the electron microprobe detail, were necessary to determine the concentrations of Ni and variations in different ultramafic bodies investigated. Thus, it was possible to quantify and identify the Ni concentrators minerals and the relationship of events with the mobility and concentration of the elements. The microprobe results indicate that the olivine of peridotite Pedras Pretas have low contents of NiO ranging from 0.13% to 0.21% and averaged 0.17%, while the olivine harzburgites Cerro Mantiqueiras have higher levels of NiO averaging 0.31%. The olivine of Pedras Pretas have a homogeneous composition as those of Cerro Mantiqueiras show important compositional variations with a content of forsterite the Fo 92-98 and NiO contents of between 0.20% and 0.40%. Such variations in Cerro Mantiqueiras may be related to differences in the composition of the protolith or another unknown factor that needs further investigation. The olivine and serpentine in Cambaizinho and Serrinha, show NiO values between 0.19 % to 0.3 %, values comparable to the Cerro Mantiqueiras, but higher than the Pedras Pretas. This study shows that the Cambaizinho, Serrinha and Cerro Mantiqueiras have the potential to develop non- sulphide Ni deposits, due high Ni concentrations in olivine. However, these deposits are not developed due two main factors: the first is linked to the superposition of events the metamorphism and deformation applicants in time and space, that enabled the Ni mobilization; the second factor is attributed to lack preservation of profiles suitable for the Ni concentration, due to uplift and erosion lateritic subsequent

Alteração supergênica de serpentinitos e xistos magnesianos do Complexo Cambaizinho (RS)

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