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Nd isotopes and the provenance of detrital sediments of the Neoproterozoic Brası́lia Belt, central Brazil

2001; Elsevier BV; Volume: 14; Issue: 6 Linguagem: Português

10.1016/s0895-9811(01)00041-4

1873-0647

Márcio Martins Pimentel, Marcel Auguste Dardenne, Reinhardt A. Fuck, Márcio Gomes Viana, Sérgio Luiz Junges, Danielle P. Fischel, Hildor José Seer, Elton Luiz Dantas,

Geochemistry and Elemental Analysis

The Neoproterozoic Brası́lia Belt, in central Brazil, includes in its eastern part a thick pile of sediments deposited and deformed along the western margin of the São Francisco–Congo Craton. Several lithostratigraphic units are identified (the Araı́, Paranoá, Serra da Mesa, Araxá, Ibiá, Vazante, Canastra and Bambuı́ groups) and have been traditionally interpreted as part of a passive margin association (<1.2Ga), with sediments being derived from Archaean or Paleoproterozoic continental sources to the north and east. Nd isotopic signatures of fine-grained detrital sediments of the several rock units of the belt were investigated in order to assess: (i) the nature and average crustal residence ages of the source areas, and (ii) the tectonic significance of the different sedimentary units in respect to the evolution of the Brası́lia Belt. TDM model ages of the ca. 1.2–0.9 Ga old Paranoá and Canastra rhythmites, shales and phyllites vary within the interval between 1.9 and 2.3 Ga, suggesting relatively uniform Paleoproterozoic continental sources within the São Francisco continent. The sediments of the detritic/carbonatic Vazante Group also display Paleoproterozoic model ages indicating, however, a distinct shift towards slightly younger TDM values (1.7–2.1 Ga). These three sequences are interpreted as the typical representatives of the passive margin sequence, with dominance of Paleoproterozoic sources. The Ibiá and Araxá groups show a bimodal distribution of model age values, with a set of samples displaying TDM values between 1.8 and 2.1 Ga (similar to the passive margin sequence), and another set with younger model ages, between ca. 1.0 and 1.3 Ga. Younger sources such as those represented by the Neoproterozoic Goiás Magmatic Arc (0.93–0.64 Ga) in the west, are required to explain the young model ages for these sediments. Immature sediments (feldspathic micaschists) within the magmatic arc, in fact, have TDM model ages mostly between 1.0 and 1.2 Ga, indicating that the original sediments represent products of erosion of the arc itself. Therefore, part of the rock units that have been mapped as Araxá and Ibiá groups can be deeper water equivalents of a passive margin sequence (sediments with Paleoproterozoic model ages). However, another part has been clearly deposited under the influence of an island arc source, most probably in a back-arc basin. The Bambuı́ Group sediments (<0.8Ga?), at the top of the sequence, also indicate the presence of a young source. TDM model ages vary between ca. 1.4 and 1.9 Ga. However, the distribution pattern of TDM values is more uniform, being intermediate between the Neoproterozoic juvenile source and the Paleoproterozoic continental source area. The Bambuı́ Group is interpreted as a post-inversion sequence, with detrital sediments being mostly derived from erosion of a mountain range in the west, after accretion of the Goiás Magmatic Arc. A Faixa Brası́lia, na região central do Brasil, compreende em sua porção oriental, uma espessa pilha de sedimentos depositados e deformados ao longo da borda oeste do Craton do São Francisco–Congo. Várias unidades litoestratigráficas são identificadas (grupos Araı́, Paranoá, Serra da Mesa, Araxá, Ibiá, Vazante, Canastra e Bambuı́), as quais têm sido tradicionalmente interpretadas como integrantes de uma associação de margem passiva Meso-Neoproterozóica (<1.2Ga), com os sedimentos originais sendo derivados de fontes continentais Arqueanas/Paleoproterozóicas a norte e leste. As assinaturas isotópicas de sedimentos detrı́ticos finos das diversas unidades da faixa foram estudadas com o objetivo de investigar: (i) a idade de residência crustal média das áreas fonte e (ii) o significado geotectônico das diferentes unidades com respeito à evolução da Faixa Brası́lia. Idades modelo TDM para os ritmitos dos grupos Paranoá e Canastra (ca. 1.2–0.9 Ga) variam dentro do intervalo entre 1.9 e 2.3 Ga, sugerindo fontes crustais Paleoproterozóicas, relativamente uniformes, no Cráton do São Francisco. Os sedimentos do Grupo Vazante também mostram idades modelo paleoproterozóicas, no entanto, com um claro desvio em direção a idades mais jovens (1.7 a 2.1 Ga). Essas três seqüências são interpretadas como representantes tı́picos da associação de margem passiva Neoproterozóica do continente São Francisco. As idades modelo para rochas dos grupos Araxá e Ibiá mostram uma clara distribuição bimodal, com um grupo de idades entre 1.8 a 2.1 Ga (similar aos sedimentos da margem passiva) e outro grupo com valores de TDM mais jovens, entre 1.0 e 1.3 Ga. Fontes juvenis tais como as representadas pelo Arco Magmático de Goiás (0.93 a 0.64 Ga) a oeste são necessárias para explicar as idades modelo jovens dos grupos Araxá e Ibiá. Sedimentos imaturos (micaxistos feldspáticos) do arco magmático têm idades TDM entre 1.0 e 1.2 Ga, indicando que os sedimentos originais representam produtos da erosão do próprio arco. Assim, parte das unidades que têm sido mapeadas como grupos Araxá e Ibiá podem, de fato, representar equivalentes distais da seqüência de margem passiva (sedimentos com idades modelo Paleoproterozóicas). Entretanto, uma outra parte foi depositada sob a influência clara de uma fonte juvenil (arco de ilhas), mais provavelmente em um ambiente de retro-arco. Idades modelo de sedimentos do Grupo Bambuı́ (<0.8Ga?), no topo da seqüência) também indicam a presença de fontes jovens. Elas variam entre ca. 1.4 e 1.9 Ga. Entretanto, a distribuição dos valores de TDM é mais uniforme, sendo as idades modelo intermediárias entre as da fonte juvenil Neoproterozóica e as da área continental Paleoproterozóica. Esses dados são compatı́veis com a interpretação de que os sedimentos detrı́ticos do Grupo Bambuı́ representam o produto da erosão de uma cadeia de montanhas a oeste, provavelmente após a amalgamação do Arco Magmático de Goiás à borda oeste da faixa.