Petrologia e geocronologia U-Pb do plúton granítico Serra da Rajada, porção central do domínio Rio Piranhas - Seridó, Província Borborema, NE do Brasil

The ediacaran plutonic activity related to the Brasilian/Pan-African orogeny is one of the most important geological features in the Borborema Province, represented along its extension by numerous batholiths, stocks, and dikes.The object of this study, the Serra Rajada Granitic Pluton (SRGP), located in the central portion of the Piranhas-Seridó River Domain is an example of this activity. This pluton has been the subject of cartographic, petrographic, geochronological and lithogeochemical studies and its rocks were characterized by two facies. First, the granitic facies were described as monzogranites consisting of K-feldspar, plagioclase (oligoclase - An23-24%), quartz and biotite (main mafic) and opaque minerals such as titanite, allanite, apatite, and zircon as accessories. Alteration minerals are chlorite, white mica and carbonate. Second, the dioritic facies consist of rocks formed by quartz diorite containing plagioclase (dominant mineral phase), quartz and K-feldspar. Biotite and amphibole are the dominant mafic minerals; and titanite, opaque minerals, allanite, zircon and apatite are the accessories. However, previous geological mapping work in the region also identified the presence of other lithostratigraphic units. These were described as gneisses and migmatites with undifferentiated amphibolite lenses related to the Caicó Complex (Paleoproterozoic) and metasedimentary rocks of the Seridó Group (Neoproterozoic) composed of paragneiss with calc-silicate lenses, muscovite quartzite and biotite schist (respectively, the Jucurutu formations, Equador and Seridó), the host rocks for the SRGP rocks. Leucomicrogranite and pegmatite dikes have also been identified, both related to the end of the Ediacaran magmatism and colluvial- eluvial and alluvial deposits related to Neogene and Quaternary, respectively. Lithogeochemical data on the SRGP granite facies, highlighted quite evolved rocks (SiO2 69% to 75%), rich in alkalis (Na2O+K2O ≥ 8.0%), depleted of MgO (≤ 0.45%), CaO (≤ 1.42%) and TiO2 (≤ 0.36%) and moderate levels of Fe2O3t (2.16 to 3.53%). They display transitional nature between metaluminous and peraluminous (predominance of the latter) with sub-alkaline/monzonitic (High K calcium-alkali) affinity. Harker diagrams show negative correlations for Fe2O3t, MgO, and CaO, indicating mafic and plagioclase fractionation. REE spectrum shows enrichment of LREE relative to heavy REE (LaN/YbN = 23.70 to 10.13), with negative anomaly in the Eu (Eu/Eu* = 0.70 to 0.23), suggesting fractionation or accumulation in the feldspars source (plagioclase). Data integration allows to correlate the SRGP rocks with those described as Calcium-Alkaline Suite of equigranular High K. The crystallization conditions of the SRGP rocks were determined from the integration of petrographic and lithogeochemical data. These data indicated intermediate to high conditions of ƒO2 (mineral paragenesis titanite + magnetite + quartz), parent magma saturated in H2O (early biotite crystallization), tardi-magmatic processes of fluids rich in ƒCO2, H2O and O2 causing part of the mineral assembly to change (plagioclase carbonation and saussuritization, biotite chloritization and opaques Sphenitization). Thermobarometrical conditions were estimated based on geochemical parameters (Zr and P2O5) and CIPW normative minerals, with results showing the liquidus minimum temperature of about800°C and the solidus temperature of approximately 700°C. The final/minimum crystallization pressure are suggested to be between 3 and 5 Kbar. The presence of zoned minerals (plagioclase and allanite) associated with lithogeochemical data in bi-log diagrams for Rb vs. Ba and Rb vs. Sr suggest the role of fractional crystallization as the dominant process in the magmatic evolution of SRGP. U-Pb Geochronological and Sm-Nd isotope studies indicated, respectively, the crystallization age of biotite monzogranite as 557 ± 13 Ma, with TDM model age of 2.36 Ga, and εNd value of -20.10 to the crystallization age, allowing to infer paleoproterozoic crustal source for the magma.

A atividade plutônica ediacarana, relacionada a orogênese Brasiliana/Pan-Africana, constitui uma das mais importantes feições geológicas na Província Borborema, representada em sua extensão por inúmeros batólitos, stocks e diques. O Plúton Granítico Serra da Rajada (PGSR), principal objeto desse estudo, situado na porção central do Domínio Rio Piranhas-Seridó representa um exemplo dessa atividade, sendo objeto de estudos cartográfico, petrográfico, litogeoquímico e geocronológico. Suas rochas são individualizadas em duas fácies, sendo a fácies granítica descrita como monzogranitos constituídos por K-feldspato, plagioclásio (oligoclásico-An23-24%), quartzo e biotita (máfico principal), tendo como minerais acessórios opacos, titanita, allanita, apatita e zircão. Clorita, mica branca e carbonato são minerais de alteração. A fácies diorítica compreende rochas formadas por quartzo diorito contendo plagioclásio (fase mineral dominante), quartzo e K-feldspato. Biotita e anfibólio são os minerais máficos dominantes, e titanita, minerais opacos, allanita, zircão e apatita são os acessórios. Contudo, os trabalhos de cartografia geológica também identificaram na região a presença de outras unidades litoestratigráficas, descritas como gnaisses e migmatitos indiferenciados com lentes de anfibolitos relacionados ao Complexo Caicó (Paleoproterozoica) e rochas metassedimentares do Grupo Seridó (Neoproterozoico) compostos por paragnaisses com lentes de calciossilicáticas, muscovita quartzitos e biotita xistos (respectivamente formações Jucurutu, Equador e Seridó), os quais são as encaixantes para as rochas do PGSR. Ainda foram identificados diques de leucomicrogranito e de pegmatitos, ambos relacionados ao final do magmatismo Ediacarano, bem como depósitos colúvio-eluviais e aluvionares relacionados ao Neógeno e Quaternário, respectivamente. Dados litogeoquímicos, na fácies granítica do PGSR, evidenciam rochas bastante evoluídas (SiO2 69% a 75%), rica em álcalis (Na2O+K2O ≥ 8,0%), empobrecidas em MgO (≤ 0,45%), CaO (≤ 1,42%) e TiO2 (≤ 0,36%) e teores moderados de Fe2O3t (2,16 a 3,53%). Apresentam natureza transicional entre metaluminosa e peraluminosa (predomínio do último) e possuem afinidade subalcalina/monzonítica (cálcio-alcalina de alto K). Diagramas de Harker mostram correlações negativas em Fe2O3t, MgO e CaO, indicando fracionamento de máficos e plagioclásio. O espectro de ETR mostra enriquecimento dos ETR leves com relação aos ETR pesados (LaN/YbN = 23,70 a 0,23), com anomalia negativa no Eu (Eu/Eu* = 0,70 a 0,23), sugerindo fracionamento ou acumulação na fonte de feldspatos (plagioclásio). A integração dos dados permite correlacionar às rochas do PGSR àquelas referidas na literatura como Suíte Cálcio-Alcalina de Alto K Equigranular. Considerações sobre as condições de cristalização para as rochas do PGSR foram obtidas a partir da integração de dados petrográficos e litogeoquímicos, os quais indicaram atuação de condições moderadas a elevadas de ƒO2 (paragênese mineral titanita + magnetita + quartzo), magma progenitor saturado em H2O (cristalização precoce das biotitas), atuação de processos tardi-magmáticos de fluidos ricos em ƒCO2, H2O e O2 causando alterações em parte da assembleia mineral (carbonatação e saussuritização dos plagioclásio, cloritização das biotitas e esfenitização dos opacos). Condições de termobarométricas foram estimadas com base em parâmetros geoquímicos (Zr e P2O5), bem como por minerais normativos CIPW, com resultados mostrando temperatura mínima de liquidus da ordem de 800°C e temperatura de solidus da ordem de 700°C. As pressões final/mínima de cristalização sugerem ser da ordem de 3 a 5 Kbar. A presença de minerais zonados (plagioclásio e allanita) associadas a dados litogeoquímicos diagramas bi-log para Rb vs Ba e Rb vs Sr sugerem a atuação da cristalização fracionada como processo dominante na evolução magmática do PGSR. Estudos geocronológicos U-Pb e isotópicos Sm-Nd indicam, respectivamente, que o biotita monzogranito possui idade de cristalização de 557±13 Ma, com idade modelo TDM de 2,36 Ga, tendo valor de eNd para a idade de cristalização de -20,10, permitindo inferir fonte crustal paleoproterozoica para o magma.