Amphibolite to granulite progressive metamorphism in the Niquelândia Complex, Central Brazil: regional tectonic implications

The Niquelândia Complex is a major Proterozoic mafic and ultramafic layered intrusion in central Brazil. Ductile deformation and associated metamorphic recrystallization are widespread along ductile shear zones. Bands of alumina and silica-rich rocks (less than few meters thick) occur in the central...

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Published in:Journal of South American earth sciences Vol. 11; no. 1; pp. 35 - 50
Main Authors: Filho, C.F.Ferreira, De Moraes, R., Fawcett, J.J., Naldrett, A.J.
Format: Journal Article
Language:English
Published: Elsevier Ltd 1998
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Description
Summary:The Niquelândia Complex is a major Proterozoic mafic and ultramafic layered intrusion in central Brazil. Ductile deformation and associated metamorphic recrystallization are widespread along ductile shear zones. Bands of alumina and silica-rich rocks (less than few meters thick) occur in the central parts of these ductile shear zones. Metamorphic grade, ranging from amphibolite to granulite facies, increases progressively downward in the layered intrusion stratigraphy. The three mapped metamorphic zones: amphibolite zone, amphibolite-granulite transition zone and granulite zone, are parallel to the intrusion stratigraphy. Metabasites show progressive changes in mineral assemblages, texture, and Ca-amphibole composition in a traverse covering the three metamorphic zones. With increasing metamorphic grade, amphibolites (hbl+pl ± cpx ± grt ± ep) give way to hornblende granulites (hbl+pl+cpx+opx) and anhydrous mafic granulites (pl+cpx+opx). The Ti, A1 IV and Na+K content of amphiboles increase progressively with metamorphic grade. Quartz-rich rocks have kyanite as the Al 2SiO 5 polymorph in the amphibolite zone, whereas sillimanite occurs in the granulite zone. Geothermobarometry and mineral stability data indicate P-T conditions of peak metamorphism at about 700 °C and 6–8 kbars in the amphibolite zone and temperatures higher than 800 °C in the granulite zone. In quartz-rich rocks of the granulite zone, retrogressive processes are indicated by reaction coronas of sil+grt between peak metamorphic assemblages of hc+qtz and replacement of sillimanite by kyanite. These reactions have an appreciable temperature dependence and together they indicate a retrogressive path characterized by an initial period of nearly isobaric cooling. Previously reported U-Pb zircon dating demonstrates the coeval nature of the amphibolite and granulite facies metamorphism and supports the notion that the entire terrain represents a single continuous crustal section. The metamorphic age is well constrained in the 770–795 Ma interval, indicating the importance of the Neoproterozoic (Brasiliano tectono-magmatic geodynamic Cycle) continent-continent collision event in the region. The large scale gradational metamorphic zonation is interpreted as an oblique cross-section through the continental crust. This interpretation is also supported by a regional linear paired gravity anomaly and a large mylonitic zone at the base of the section, and by the juxtaposition of high-grade against low-grade rocks at the basal fault zone. O Complexo de Niquelândia constitui uma extensa intrusão máfico-ultramáfica acamadada de idade proterozóica. Deformação dúctil com recristalização metamórfica associada ocorre de forma generalizada ao longo de zonas de cisalhamento dúctil. Bandas ricas em alumina e sílica (com espessura geralmente inferior a poucos metros) ocorrem eventualmente nas porções centrais das zonas de cisalhamento. O grau metamórfico varia progressivamente desde o fácies anfibolito no topo da estratigrafia ígnea até o fácies granulito na base da estratigrafia ígnea. As três zonas metamórficas mapeadas: zona do fácies anfibolito, zona de transição e zona do fácies granulito são paralelas à estratigrafia ígnea. As rochas metabásicas mostram uma mudança progressiva na associação mineral, textura e na composição do anfibólio em uma seção transversal às três zonas metamórficas. Com o aumento do grau metamórfico, anfibolito (hbl+pl ± cpx ± grt ± ep) grada para hornblenda granulito (hbl+pl+cpx+opx) que, por seu turno, grada para granulito máfico anidro (pl+cpx+opx). O conteúdo de Ti, Al IV e Na+K do anfibólio aumenta progressivamente com o grau metamórfico. As bandas ricas em alumina e sílica apresentam cianita na zona do fácies anfibolito e silimanita na zona do fácies granulito. Dados geotermobarométricos indicam condições de P-T para o pico do metamorfismo na zona do fácies anfibolito da ordem de 700 °C e 6–8 kbars, enquanto a zona do fácies granulito apresenta temperaturas superiores a 800 °C. Reações retrometamórficas observadas em rochas ricas em quartzo da zona do fácies granulito são indicadas pela transformação de silimanita em cianita e pela presença de coroas de reação de sil+grt entre as fases de pico de metamorfismo hc+qtz. Essas reações retrometamórficas são fortemente dependentes da temperatura e sugerem um caminho retrogressivo para os granulitos do Complexo de Niquelândia caracterizado por um período inicial de resfriamento essencialmente isobárico. Idades U-Pb em zircão indicam a mesma idade para o metamorfismo da zona do fácies anfibolito e da zona do fácies granulito. Este fato corrobora a hipótese de que a região estudada representa uma única e continua seção crustal. A zonação metamórfica é interpretada como uma seção oblíqua através da crosta continental. Esta interpretação é reforçada por anomalias gravimétricas emparelhadas e pela presença de uma extensa zona milonítica na base da seção, além da justaposição de rochas de alto grau e baixo grau através da zona milonitica basal.
ISSN:0895-9811
1873-0647
DOI:10.1016/S0895-9811(97)00035-7