o zircão. um mineral marcador dos grandes ciclos geológicos

O ZIRCÃO.
UM MINERAL MARCADOR DOS GRANDES CICLOS GEOLÓGICOS
Chichorro, Martim, Departamento de Ciências da Terra, FCT-UNL
[email protected]
O zircão (ZrSiO 4) é um mineral traço, que cristaliza no sistema tetragonal, com uma densidade
relativa de 4,66 g/cm 3. Pode surgir sob múltiplas combinações tetragonais de formas bipirimidais ditetragonais. As variadas combinações tipológicas estão representadas na tabela de classificação de
Pupin, 1980, a qual correlaciona a tipologia do grão com a temperatura e com a razão Al/Na+K.
O zircão é recorrentemente usado como geocronómetro com base em três séries naturais de
decaímento: 238U206Pb, 235U207Pb e 232Th208Pb. Técnicas laboratoriais e instrumentais de elevada
precisão quantificam o número de isótopos secundários de chumbo (Pb) radiogénico resultantes do
decaimento radioactivo dos isótopos iniciais de urânio (U) e tório (Th). Se admitirmos que o sistema
isotópico se manteve fechado para o Pb, então a abundância relativa entre os isótopos parentais de U e
os produtos de decaimento, expresso na razão U/Pb é proporcional à idade do zircão.
Várias são as propriedades físico-químicas que fazem do zircão um dos minerais mais eficazes
no que respeita a estudos microgeocronológicos recorrendo ao sistema U-Th-Pb: 1) Elevada
concentração de U (100-1000ppm); 2) Concentração de Th moderada (10-100ppm); 3) Baixo Pb comum
durante a cristalização; 4) Cresce entre os 600-1100ºC e retém o Pb radiogénico; 5) Química e
mecanicamente estável e resistente (dureza 7.5 e clivagem imperfeita); 6) Comum em rochas ígneas
félsicas e intermédias.
Os estudos geocronológicos em zircão podem ser dirigidos em 5 sentidos 1) Estimativa da idade
de cristalização de rochas ígneas; 2) Determinação da idade máxima de deposição de Sedimentos
clásticos; 3) Estimativa das idades herdadas em rochas meta-ígneas e meta-sedimentares (Estudos de
proveniências e estudos Paleogeográficos); 4) datação do metamorfismo e sistemas hidrotermais
associados; 5) Estimativa da idade da deformação.
O Zr tem comportamento incompatível até se atingir 65-67 wt% de SiO 2 e a partir deste limite a
sua concentração no líquido cai abruptamente em relação à SiO 2 devido à sua incorporação na
constituição do zircão. Por sua vez, quando o zircão cristaliza num magma, a sua rede cristalina tende a
incorporar átomos de U (e Th) e a excluir o Pb. Estes são os pré-requisitos naturais na qual se baseia a
datação de rochas ígneas. Por outro lado, a robustez física e química do zircão proporciona uma maior
resistência ao desgaste natural após sucessivos processos crustais de erosão, transporte,
metassomatismo, metamorfismo e anatexia, mantendo na sua estrutura o chumbo radiogénico
acumulado.
Imagiologia por catodoluminescência em SEM «Scanning Electronic Microscope» permite
interpretar a estrutura interna do cristal e desta forma interpretar e datar todos os ciclos de crescimento
e erosão de um cristal. Um liquido magmático poderá conter apenas zircões simples (uma única
geração de crescimento) ou poderá incluir cristais simples e compósitos ou complexos. Os zircões
complexos, expõem vários ciclos de adição de zircão, razão pela qual é necessário distinguir as idades
ditas “herdadas” (zircões herdados) das idades que efectivamente representam a fase de cristalização
do magma parental.
Apoios:
Com efeito, o zircão tende a sobreviver ao metamorfismo de alta temperatura e quando entra em
domínios anatécticos, as reacções sólido-sólido associadas a fusão parcial, promovem a formação de
novo zircão sobre os núcleos de zircão herdados. Por esta razão é possível a datação directa dos
eventos metamórficos quando estes atingem pelo menos a zona da silimanite. Por sua vez, quando a
evolução metamórfica prógrada é assistida por fluídos (metamórficos, magmáticos ou hidrotermais)
sobresaturados em zircónio podem desenvolver-se novas adições de zircão.
Os zircões presentes em rochas sedimentares (zircões detríticos) apresentam frequentemente
uma estrutura interna complexa que reflecte a adição sequencial de novo zircão sobre núcleos
herdados sempre que a rocha entra num novo ciclo anatético, magmático ou hidrotermal. A variação
química inerente aos diversos zonamentos de um cristal representa, no fundo, um registo da sua
história e dos processos geológicos intervenientes na diferenciação de uma dada parcela da crosta
terrestre. Recentemente tem-se aplicado estudos de datação através do sistema U-Pb em zircões
detríticos com o objectivo de obter um valor aproximado da idade de deposição de sedimentos clásticos.
Se não existir contaminação ou perturbações significativas do sistema U-Pb, a idade média mais
recente obtida numa população de zircões detríticos de sedimentos clásticos, providencia uma idade
máxima para a sua deposição. No entanto, a idade de deposição máxima, em regra, não representa
uma idade absoluta do sedimento. Apenas em determinadas circunstâncias de relações espaciais e de
corte entre formações sedimentares e rochas ígneas, é que a Idade de deposição máxima de um
sedimento, quando assistida pela idade de cristalização de uma rocha ígnea intrusiva, pode ajudar a
circunscrever a idade estratigráfica de uma formação sedimentar.
As curvas de distribuição de probabilidades das idades obtidas num sedimento funcionam como
uma impressão digital característica dessa unidade ou Formação. Deste modo, demonstra-se que a
leitura e a comparação relativa destes espectros probabilísticos fornecem valiosíssimas informações
acerca das áreas fontes em erosão (estudos de proveniências), os quais são decisivos para se
estabelecer reconstituições paleogeográficas. As reconstituições paleogeográficas realizadas a partir
dos zircões detríticos, em última análise, pretendem situar uma determinada bacia sedimentar num
contexto paleogeográfico e geotectónico à luz da tectónica de placas e do ciclo de Wilson.
Serão apresentados vários exemplos de geocronologia “in situ” em cristais de zircão, destacando
casos elucidativos aplicados a rochas ígneas com vista à obtenção de idades de cristalização, a rochas
metamórficas com o intuito de estimar a idade do pico térmico e a rochas sedimentares, dirigidos a
estudos de proveniências e reconstituições paleogeográficas.
A palestra apresentada alicerça-se nos fundamentos da componente científica do Projecto
GONDWANA (PTDC/CTE-GIX/110426/2009) apoiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia.
GONDWANA - Evolução Geodinâmica no Neoproterozóico-Paleozoico inferior e paleogeografia do
Norte do Gondwana revelada por geocronologia U-Th-Pb e composição isotópica Hf-O em zircão (SW
Maciço Ibérico).
Apoios:
Apoios: