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Análise paragenética das transições de estado e paroxismos

evolutivos observados em sistemas pegmatíticos diversificados – Uso

de indicadores estruturais, mineralógicos e geoquímicos expressos na

Cintura Pegmatítica Centro-Ibérica.

Paragenetic analysis of state transition and paroxysmal evolution in

granitic pegmatite systems of Central-Iberian Pegmatite Belt –

Structural, mineralogical and geochemical guides

Leal Gomes, C.

Universidade do Minho, EC, Centro de Investigação Geológica, 4710-057 Braga

[email protected]

SUMÁRIO Na evolução de sistemas pegmatíticos diversificados os descritores principais devem contemplar as transições de estado paragenético e o alcance máximo das tendências evolutivas. Uns e outros podem ser referenciados por minerais que também reflectem a persistência de assinaturas geoquímicas primitivas herdadas dos magmas originais que são mantidas até à expressão paroxismal. Constituem-se assim os limiares mineralógicos que indicam a mudança das condições termodinâmicas e químicas da cristalização e da partilha de constituintes.

Palavras-chave: limiares mineralógicos, transição de estado, paroxismo evolutivo, pegmatito, paragénese.

SUMMARY The main tracers of the evolution in pegmatite systems must describe paragenetic state transitions and reveal the maximum range of evolutionary trends. Both are represented by minerals which at the same time reflect the maintenance of primitive geochemical signatures inherited from the primitive magmas. Therefore, these mineralogical thresholds indicate the changing thermodynamic and chemical conditions for crystallisation and constituent partition.

Key-words: mineralogical thresholds, state transition, paroxysm, pegmatite, paragenesis.

Introdução O descritor distribuição regional de pegmatitos obedece à zonografia paleogeográfica e tectónica do NW Ibérico, fortemente condicionada em contexto Varisco, configurando a unidade regional mais abrangente - Província Pegmatítica. A maioria dos corpos constituintes – aplito-pegmatitos e pegmatitos - assume a disposição cartográfica de uma Cintura que em grande parte é sobreponível à Zona Centro-Ibérica (fig.1). As peculiaridades estruturais e composicionais encontradas na organização dos aplito-pegmatitos, quase sempre relacionáveis com linhagens graníticas residuais

bem definidas, sugerem uma similitude de segunda ordem e conduzem à concepção da Cintura Pegmatítica Centro-Ibérica – CPCI [10]. Assim se constituem os corredores pegmatíticos estruturantes da CPCI: - enxames filonianos exo-graníticos condicionados por D3 – relacionados com granitos S alóctones, com forma diapírica ocasional; - enxames de massas irregulares alinhadas em corredores de “mixing-mingling” interno, ao longo das condutas principais de alimentação magmática tardi-D3, nos batólitos maiores;

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- enxames apicais relacionados com relaxação de cúpula em “stocks” de granitos tardios de tipo I, pós-D3, implantados já em “uplifting”.

Sub-zona Galiza Média

e Trás-os-Montes

Zona de Ossa e Morena

Zona Sul- Portuguesa

zona Oeste-Astúrica e Leonesa

Zona Cantábrica

unidades alóctones

maciço Hespérico

Alpino

orlas Meso-Cenozóicas

séries continentais

Unidades geotectónicas

Zona Centro -Ibérica

150 kmN

eixos de alongamento dos campos pegmatíticos da Província Varisca

lineamentos principais da Cintura Pegmatítica Centro-Ibérica com influência sobre a génese e evolução de pegmatitos

Distribuição dos pegmatitos

limites geotectónicos principais

Figura 1 - Distribuição dos campos pegmatíticos no sector Português da Província Pegmatítica Varisca (modificado de 12). Métodos, objectos, fenómenos Do ponto de vista metodológico a abordagem aqui sintetizada é multi-escalar e multi-disciplinar. Sustenta-se na cartografia, análise estrutural detalhada e estudo do petrofabric em litologias seleccionadas. A componente de análise paragenética baseia-se em microscopia óptica de luz transmitida (MOLT) e luz reflectida (MOLR) com recurso a microscópio electrónico de varrimento - electrões retrodifundidos (MEV-ER). A determinação dos minerais e variedades composicionais é refinada em difractometria de Rx e MEV - dispersão de energias (DE). A geoquímica de rocha total, para ser defensável em contexto pegmatítico, incide sobre amostras colhidas em canal segundo a espessura real de filões que são seleccionados para amostragem quando exibem granularidade homogénea, fina e com escassa evidência de alteração e deformação. Para abranger a generalidade dos dispositivos estruturais internos que estão inventariados em aplito-pegmatitos complexos [8 e 10], há que pressupor a noção emanada das abordagens experimentais, segundo a qual os fundentes pegmatíticos são compósitos mais ou menos heterogéneos incluindo os seguintes meios receptores da partilha de constituintes (fraccionação): cristais, magmas, fluidos, “mushes” – “emulsões” (fundente / líquido salino / vapor) [17] - e “gels” – soluções coloidais e massas hidro-salino-silícico-aluminosas consistentes referidas em [7].

A diversidade de propriedades físico-mecânicas desses meios e a sua proporção no diferenciado próprio de cada etapa sucessiva da cristalização, determinam as propriedades e comportamento reológico dos compósitos afectando a viscosidade, densidade, mobilidade e potencial de escape volátil reflectindo-se nas estruturas finais e dispositivos internos revelados pelos aplito-pegmatitos. A nível interno, a fronteira de grande parte dos dispositivos primários [8] é o resultado de cisalhamentos por contraste de viscosidade no magma, durante a intrusão, ou decorre da formulação de painéis de nucleação acoplada por difusão termo-gravítica em meios mais rarefeitos [10 e 15] particularmente no caso de alguns dispositivos bandados. A nível externo observam-se formas protuberantes, goticulares e diapíricas, quer nas superfícies envolventes das massas pegmatíticas irregulares intra-graníticas [16], quer nos encraves homoeógenos dos corredores de “mingling” também intra-graníticos, quer ainda na configuração de plutonitos mais ou menos circunscritos a partir dos quais emanaram campos filonianos. Essas formas explicam-se por evolução morfológica de interfaces líquido-líquido, que materializam a imiscibilidade magmática, e funcionam por contraste de densidade e viscosidade em gradientes gravíticos (“ballooning”) [1, 2, 3 , 4, 10 e 12]. O escape e propagação dos compósitos residuais através das rochas encaixantes, pode ser interpretado do ponto de vista cinemático, invocando uma sucessão de intrusões de enxames aplito-pegmatíticos com atitudes diferenciadas em resposta à interferência entre compressão regional D3 e campos de tensões locais motivados pela implantação dos granitos. Natureza da diversidade paragenética A diversidade mineralógica observada ao nível dos conjuntos pegmatíticos pode ter várias origens. A natureza protolítica, anterior à mobilização granítica de tipo S ou anterior à segregação metamórfica, determina a especificidade geoquímica dos magmas graníticos ou leucossomas de fusão incipiente (parcial), e influencia a especialização dos sistemas graníticos residuais e a mineralização dos pegmatitos – a discriminação metalogenética das linhagens evolutivas alcança a máxima expressão nas unidades tardias de fraccionação paroxismal. Desta forma, a própria idade e tipo geoquímico dos granitos parentais tem influência sobre o potencial pegmatitizante. Reciprocamente a especialização metalogénica dos pegmatitos pode ser encarada como um indicador (assinatura) da filiação. Segundo [10] a evolução paragenética de diferentes enxames aplito-pegmatíticos tem uma origem comum, localizável do ponto de vista químico-mineralógico nas tendências evolutivas primárias dos granitos

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parentais ou dos seus primeiros diferenciados residuais e pode iniciar-se a diferentes taxas de fraccionação dessas tendências (fig. 2). Resulta um padrão de desfiles químico-mineralógicos com consequências a três níveis:

1) Origem das tendência evolutivas químico-mineralógicas – diferentes origens nas tendências evolutivas primárias de suporte, ainda graníticas, têm consequências sobre a diversidade paragenética dos termos de fraccionação mais evoluídos;

2) Assinaturas geoquímicas e mineralógicas – existe uma similitude muito marcada entre a especialização metalífera e a mineralização de fácies de uma mesma linhagem ou série de fraccionação; a persistência da especificidade mineralógica tipomórfica pode ser acompanhada na totalidade de uma

sequência de pegmatitos geneticamente relacionados;

3) Tipologia das unidades pegmatíticas tardias (sugerem o determinante magmático original) [9] – apesar de serem possíveis inúmeras refracções ao nível dos segmentos intermédios da evolução paragenética, as associações mineralógicas hipogénicas próprias de uma culminação evolutiva representam conjuntos de convergência que são específicos de cada percursor granítico primordial; o quadro 1 discrimina algumas linhagens graníticas através das associações paroxismais situadas nos pegmatóides e pegmatitos filiados e sugere a sua culminação; distinguem-se deste padrão de variabilidade as fácies metassomáticas.

Granito (determinante magmático)

Aplito-Pegmatitos Paragéneses de convergência e culminação evolutiva

2 micas, precoces, tipo S 2 micas, colisionais sin-D3, tipo S (“water-granites”) Porfiróides essencialmente biotíticos, tardi-D3 (híbridos) Biotíticos, anfibólicos, pós- D3 (pós-colisionais), tipo I (tipo A)

Exo-graníticos de segregação e veios instalados em fracturas conjugadas (veios lenticulares) Exo-graníticos relacionados com maciços alóctones (filões) Intra-graníticos a peri-batolíticos (bolsadas e filões) Intra-graníticos em cúpula e peri-graníticos (filões)

- Micácea (paragonítica) com corindo e crisoberilo ou lazulite-scorzalite - Lepidolítico-polucítico com elbaíte-lidicoatite - Lepidolite+topázio+ berilo alcalino - Fosfatos de Mg, Fe, Mn, Li + clorite + sulfuretos - Apatite±clorite±fenacite±bertrandite±fosfatos - Amazonite, clevelandite, zinwaldite - Zinwaldite, fluorite, zeólitos e aragonite

Quadro 1 – Discriminação das linhagens: granito => paragénese pegmatítica paroxismal.

Trajectos de fraccionação primária ao nível da geoquímica de rocha total A aproximação ao progresso e desenlace da fraccionação filiada num plutonito e propagada através de um campo filoniano tem incidências distintas conforme a proximidade relativamente à fonte de emanação dos diferenciados (proximal, distal, 8). As possibilidades de diferenciação e o alcance paragenético da evolução dependem de características originais sediadas no potencial químico magmático primitivo e também dependem de factores suscitados pelo condicionamento tectono-metamórfico enfrentado ao longo dos percursos evolutivos, que determinam a capacidade de percolação e a modalidade de cristalização: in situ e/ou em fluxo. Pegmatitos intra-graníticos A mistura de magmas graníticos e sobretudo a mistura destes com magmas de composição mais básica, incrementa o potencial de geração de pegmatitos em localizações intra-batolíticas ao longo de corredores de alimentação e mistura

magmática ou corredores de “mingling” - marcados por enxames de xenólitos e encraves homoeógenos. As composições mais básicas tendem a ceder a sua carga volátil e conteúdo alcalino aos magmas mais ácidos incrementando a produtividade pegmatítica destes. Ocasionalmente a expressão espacial mais penetrativa do processo de mistura é petrograficamente discernível até à mesoescala nos referidos corredores. A sua reconstituição geométrica sugere uma cinemática de movimentação, mistura e colocação, essencialmente dependente de fluxo a baixa viscosidade - abaixo do estado de líquido Newtoniano. Em porções plutónicas especialmente enriquecidas em voláteis a mobilidade dos diferenciados sofre um incremento, sendo de esperar a ascensão e coalescência de bolhas residuais com alta percentagem de fluido exsolvido. O percurso ascensional depende de uma baixa taxa de cristalização do hospedeiro - abaixo da barreira de fluência (60% de cristalização). Como assinatura de digestão de rochas encaixantes (em especial as metacarbonatadas), o magma residual contaminado pode originar o aparecimento localizado de concentrações de minerais, que em

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condições normais seriam acessórios escassos – siderofilite, chamosite, fosfatos, sulfuretos de Mo, Cu, Zn, Pb e Bi, volframite e scheelite, carbonatos de Mn e Zn (tipicamente). Estes minerais ocorrem nas unidades mais tardias da fraccionação interna. A maior diferenciação e evolução paragenética é interna (pode gerar zonalidade) e atinge a maior diversidade quando o compósito magmático de partida é fortemente miscigenado com magmas ou material encaixante de composição contrastante.

QZ

AB OR

Eixos e vectores de fracciona ¨ o ajustados a nuvens de projecpara os sitemas:

Serra de Arga, Minho Queiriga, S Valen¨

CastelhCaminha

Serra de S.Viana

12

34

5

1 - tendência de fracciona ção gran ítica parental 2 - domínio de convergência: termo das tendências gran íticas - início das tendências aplito -pegmat íticas 3 - linhagem aplito -pegmatítica proximal 4 - linhagem aplito -pegmatítica de emana ção precoce - distal 5 - linhagem aplito -pegmatítica de emana ção tardia - distal 6 - projecções de f ácies aplito -pegmat íticas de paroxismo evolutivo, ainda relacion áveis com linhagens magm áticas típicas, mas ap ós sobressatura ção aquosa extensiva

PET

AMB

B

66

6

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Eixos e vectores de fraccionação ajustados a nuvens de projecõespara os sitemas:

Serra de Arga, Minho Queiriga, Satão Valença

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Eixos e vectores de fraccionação ajustados a nuvens de projecõespara os sitemas:

Serra de Arga, Minho Queiriga, Satão Valença

CastelhãoCaminha

Serra de S.ª LuziaViana

12

34

5


PET

AMB

B

66

6

A

Figura 2 – Expressão químico-mineralógica normativa das tendências evolutivas primárias em campos aplito-pegmatíticos da CPCI. Nota: projecção no sistema granítico residual - quartzo (QZ), ortoclase (OR), albite (AB) – para os resultados de análise química de amostras colhidas em canais segundo a espessura real, em diques e “sills” aplito-pegmatíticos – amostras seleccionadas segundo critérios expressos em [10]. A - Derivas composicionais de fácies aplito - pegmatíticas (essencialmente aplíticas com superfícies e lineações fluidais) em corpos "sill" (deriva por fraccionação). B - Generalização figurativa das principais tendências e domínios de fraccionação primária. PET – Domínio de projecções correspondentes à refracção da deriva primária por efeito da cristalização de petalite e/ou espodumena (limiar petalítico); AMB – Domínio de projecções

correspondentes à refracção da deriva por efeito da cristalização da ambligonite (limiar ambligonítico). Aplito-pegmatitos exo-graníticos Em contexto exo-granítico, o alcance da propagação de diferenciados a partir de fulcros plutónicos de emissão magmática é determinado pelos conteúdos de elementos complexantes e fluidificantes que persistem nos magmas residuais (B, F, Li) [11]. Tais elementos influenciam a mobilidade dos compósitos, magma/cristais/fluido. Tem-se verificado que o enriquecimento culminante e mais eficiente destes constituintes dentro das câmaras plutónicas graníticas (em paralelo com o enriquecimento em H2O e CO2), ocorre em volumes laterais de “pushing-a-side” plutonítico [12] – tendência 1-2 na figura 2B. A partir daí esses diferenciados altamente especializados propagam-se centrifugamente através das rochas encaixantes e dos seus gradientes térmicos e composicionais. As maiores distâncias em percursos através do encaixante e o maior alcance da evolução paragenética observam-se quando as condições de percolação sem sobressaturação aquosa extensiva persistem por efeito da acção complexante dos constituintes depressores do liquidus (inibição do escape de voláteis). Nestes casos verificam-se os comportamentos mais incompatíveis por parte dos elementos higromagmáfilos podendo então atingir-se as maiores concentrações terminais em conjuntos mineralógicos invulgares (por exemplo a ocorrência de polucite em paragéneses de culminação evolutiva muito ricas em Li e Ta – caso dos filões paroxismais da Serra de Arga [10]). Também por isso, parâmetros químico-mineralógicos como o parâmetro F de [6] – F=K-(Ca + Na) (em milicatiões por 100 g de rocha, determinados em análises químicas de amostras de fácies tendencialmente aplíticas) – têm uma variabilidade cartográfica consistente desde alguns fulcros graníticos (F>-80) até posições distais dos campos aplito-pegmatíticos filiados (F<-220) [10]. Esta variabilidade indicia uma fraccionação ainda magmática que não tem expressão em termos de zonalidade metalífera periplutonítica mas revela o incremento de conteúdos normativos de albite ou quartzo+albite. Transições de estado – limiares mineralógicos A diversidade de ambientes termodinâmicos de cristalização é fortemente controlada pelas condições de metamorfismo regional e ampliada pela definição de anomalias de dissipação de calor a partir de plutões graníticos. Os domínios de estabilidade de fases patentes nos sistemas experimentais - tornados aqui equivalentes a grelhas petrogenéticas - dependem então fortemente da pressão total, dos regimes deformacionais e do calor latente ou de dissipação. Esta fonte de diversidade paragenética é perceptível invocando por exemplo os sistemas, BASH [1] – BeO – Al2O3 – SiO2 –

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H2O - e LASH [14]– LiAlSiO4 – SiO2 – H2O - e afecta a diversidade paragenética, as transições de estado e o alcance culminante da diferenciação [12] (quadros 2 e 3). À cristalização de alguns dos minerais inscritos nas grelhas petrogenéticas referidas (quadro 2), corresponde a extracção a partir do magma ou compósito magmático de alguns constituintes determinantes do comportamento reológico (fluidificantes - alcalinos, halogéneos e água) e também determinantes do estado de especiação ou complexação dos metais (quadro 3). Isto pode ter como consequência, mudanças de condições de fluxo (variação da viscosidade) ou cristalização “in situ” (variação das taxas de nucleação e crescimento) com reflexo nos dispositivos estruturais observados. Também tem influência no desencadeamento súbito ou progressivo dos surtos de mineralização. Assim os limiares mineralógicos são também patamares paragenéticos que marcam transições de estado caracterizáveis qualitativamente. Os estados distinguem-se quanto aos meios receptores da partilha de constituintes (explicando a metalogénese) e quanto às propriedades físicas dos diferenciados, contribuindo para a interpretação cinemática dos dispositivos estruturais. O tratamento geoquímico das sequências aplito-pegmatíticas (rocha total) é afectado - surgem tendências de variação oscilatórias para elementos convencionalmente considerados mais representativos da evolução em sistemas graníticos residuais. No limite, elementos como Sr e Ba, têm a

sua variabilidade fortemente afectada, modificando-se drasticamente os padrões de evolução herdados dos granitos parentais. Atente-se à expressão extensiva de gorceixite e svambergite em alguns aplitos da Serra de Arga (quadro 3), capaz de induzir projecções inesperadas nos diagramas, Rb-Sr-Ba [13]. Na estrutura interna dos aplito-pegmatitos e pegmatitos heterogéneos, a uma modificação de dispositivo geométrico corresponde em muitos casos a expressão de uma fase promotora da transição de estado. Como corolário e exemplo, em pegmatitos zonados, há constituintes que ficam em excesso no fim da fraccionação da zona intermédia interna e que são expurgados para que a cristalização/precipitação do núcleo de quartzo possa decorrer em equilíbrio. Por isso se observam algumas unidades zonais de mineralogia exótica a delinear os domínios de transição zona intermédia/núcleo como acontece com os fosfatos – zonas de trifilite-litiofilite e/ou triplite-zwiezelite em pegmatitos intra-graníticos de Sátão e Ponte da Barca – ou como acontece com a andaluzite ± distena ± silimanite, em pegmatitos também intra-graníticos de Paços de Ferreira, Penafiel, Marco de Canavezes e Terras do Bouro. Nestes casos as unidades anómalas podem representar uma transição peritéctica. Por outro lado, os seus intercrescimentos intrínsecos indiciam desequilíbrio – muitos minerais estão envolvidos em arranjos coroníticos ou “foam structures”.

Granitos Pegmatitos sistemas BASH Pegmatitos

sistemas LASH 2 micas, precoces, tipo S 2 micas, colisionais sin-D3, tipo S (“water-granites”) Porfiróides essencialmente biotíticos, tardi-D3 (híbridos) Biotíticos/anfibólicos, pós-D3 (pós-colisionais), tipo I (tipo A)

- Andaluzite => Crisoberilo => Berilo - Berilo => Crisoberilo - Andaluzite-Silimanite => Paragonite => Corindo Berilo Andaluzite-Silimanite => Distena Berilo => Fenacite => Bertrandite Topázio Berilo Topázio

Petalite => Espodumena Espodumena => Eucriptite Lepidolite Zinwaldite => Lepidolite Zinwaldite

Quadro 2 – Fases e transições tipomórficas das condições de implantação e consolidação dos pegmatitos em sistemas que expressam berílio e lítio (sintetizado de 12). Nota: => = monovariância.

Minerais tipomórficos de paroxismo evolutivo Os minerais que representam paroxismo evolutivo têm uma referenciação estrutural e geoquímica bastante clara. Em alguns casos dissipam o efeito complexante de alguns constituintes desencadeando mineralizações complementares, o que contribui para o carácter oscilatório das tendências de variação em geoquímica de elementos. Noutras situações contudo representam o termo efectivo da fraccionação primária. Distinguem-se por isso dos minerais recorrentes, e podem revelar condições de

cristalização bem definidas em termos de equilíbrio paragenético. Um conjunto de minerais tipomórficos permite balizar alguns segmentos da evolução paragenética atribuível aos pegmatitos da CPCI. Numa generalização extrema pode concluir-se que todas as sequências pegmatíticas contrastantes, correspondentes às principais classes geológicas, terminam em paragéneses de baixa temperatura. As associações mineralógicas finais, discriminam-se claramente: 1) aplito-pegmatitos exo-graníticos de metais raros com feição NYF –

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tapiolite + lazulite-scorzalite + paragonite (<300ºC); 2) aplito-pegmatitos exo-graníticos de metais raros com feição LCT – polucite ± lepidolite ± coockeíte ± U-Pb-microlite, reaccionais (<180ºC); 3) pegmatitos intra-graníticos cerâmicos – brasilianite ± childrenite ou tavorite ± ambligonite ou herderite ± fenacite ± bertrandite ± euclase (<200ºC); 4) pegmatitos miarolíticos – aragonite ± zeólitos ± fluorite ± teluretos ± sulfuretos ± sulfossais ou epídoto ± fluorite ± sulfuretos ± sulfossais acompanhando o enrubescimento (microclinização) de feldspatos

amazoníticos (<150ºC). Estas associações de paroxismo evolutivo diferenciadas, configuram-se, tal como é sugerido em [12], como a expressão última de assinaturas geoquímicas herdadas e preservadas ao longo da fraccionação, para 3 classes abrangentes e também diferenciadas de granitos parentais respectivamente – 1) granitóides de duas micas precoces em D3; 2) granitos de duas micas sin-D3; 3) granitos porfiróides tardi-D3; 4) granitos biotíticos pós-D3.

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Quadro 3 - Limiares mineralógicos indicadores de mudanças de estado e mineralizações em sistemas aplito-

pegmatíticos exo-graníticos.

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