Estudos isotópicos (Pb, O, H, S) em zonas alteradas e mineralizadas do depósito cupro-aurífero Visconde, Província Mineral de Carajás

O depósito cupro-aurífero Visconde está localizado na Província Mineral de Carajás, a cerca de 15 km a leste do depósito congênere de classe mundial Sossego. Encontra-se em uma zona de cisalhamento de direção WNW-ESE, que marca o contato das rochas metavulcanossedimentares da Bacia Carajás com o embasamento. Nessa zona ocorrem outros depósitos hidrotermais cupro-auríferos com características similares (Alvo 118, Cristalino, Jatobá, Bacaba, Bacuri, Castanha), que têm sido enquadrados na classe IOCG (Iron Oxide Copper-Gold), embora muitas dúvidas ainda existam quanto a sua gênese, principalmente no que diz respeito à idade da mineralização e fontes dos fluidos, ligantes e metais. O depósito Visconde está hospedado em rochas arqueanas variavelmente cisalhadas e alteradas hidrotermalmente, as principais sendo metavulcânicas félsicas (2968 ± 15 Ma), o Granito Serra Dourada (2860 ± 22 Ma) e gabros/dioritos. Elas registram diversos tipos de alteração hidrotermal com forte controle estrutural, destacando-se as alterações sódica (albita + escapolita) e sódico-cálcica (albita + actinolita ± turmalina ± quartzo ± magnetita ± escapolita), mais precoces, que promoveram a substituição ubíqua de minerais primários das rochas e a disseminação de calcopirita, pirita, molibdenita e pentlandita. Dados isotópicos de oxigênio e hidrogênio de minerais representativos desses tipos de alteração mostram que os fluidos hidrotermais foram quentes (410 – 355°C) e ricos em ¹⁸O (δ¹⁸O_H2O= +4,2 a 9,4‰). Sobreveio a alteração potássica, caracterizada pela intensa biotitização das rochas, a qual ocorreu concomitantemente ao desenvolvimento de foliação milonítica, notavelmente desenhada pela orientação de palhetas de biotita, que precipitaram de fluidos com assinatura isotópica de oxigênio similar à dos estágios anteriores (δ¹⁸O_H2O entre +4,8 e +7,2‰, a 355°C). Microclina e alanita são outras fases características desse estágio, além da calcopirita precipitada nos planos da foliação. A temperaturas mais baixas (230 ± 11°C), fluidos empobrecidos em ¹⁸O (δ¹⁸O_H2O = -1,3 a +3,7‰) geraram associações de minerais cálcico-magnesianos (albita + epidoto + clorita ± calcita ± actinolita) que são contemporâneas à mineralização. Valores de δ¹⁸D_H2O e δO_H2O indicam que os fluidos hidrotermais foram inicialmente formados por águas metamórficas e formacionais, a que se misturou alguma água de fonte magmática. Nos estágios tardios, houve considerável influxo de águas superficiais. Diluição e queda da temperatura provocaram a precipitação de abundantes sulfetos (calcopirita ± bornita ± calcocita ± digenita), os quais se concentraram principalmente em brechas tectônicas - os principais corpos de minério - que chegam a conter até cerca de 60% de sulfetos. Veios constituídos por minerais sódico-cálcicos também apresentam comumente sulfetos. A associação de minerais de minério e ganga indica uma assinatura de Cu-Au- Fe-Ni-ETRL-B-P para a mineralização. Os valores de δ³⁴S (-1,2 a +3,4‰) de sulfetos sugerem enxofre de origem magmática (proveniente da exsolução de magmas ou da dissolução de sulfetos das rochas ígneas pré-existentes) e precipitação em condições levemente oxidantes. Datação do minério por lixiviação e dissolução total de Pb em calcopirita forneceu idades de 2736 ± 100 Ma e 2729 ± 150 Ma, que indicam ser a mineralização neoarqueana e, a despeito dos altos erros, permite descartar um evento mineralizador paleoproterozoico. A idade de 2746 ± 7 Ma (MSDW=4,9; evaporação de Pb em zircão), obtida em um corpo granítico não mineralizado (correlacionado à Suíte Planalto) que ocorre na área do depósito, foi interpretada como a idade mínima da mineralização. Assim, a formação do depósito Visconde teria relação com o evento transpressivo ocorrido entre 2,76 e 2,74 Ga, reponsável pela inversão da Bacia Carajás e pela geração de magmatismo granítico nos domínios Carajás e de Transição. Esse evento teria desencadeado reações de devolatilização em rochas do Supergrupo Itacaiúnas, ou mesmo, provocado a expulsão de fluidos conatos salinos aprisionados em seus intertícios. Esses fluidos teriam migrado pelas zonas de cisalhamento e reagido com as rochas (da bacia e do embasamento) pelas quais se movimentaram durante a fase dúctil. As concentrações subeconômicas do depósito Visconde devem ser resultado da ausência de grandes estruturas que teriam favorecido maior influxo de fluidos superficiais, tal como ocorreu na formação dos depósitos Sossego e Alvo 118.

U-Pb SHRIMP and 40Ar/39Ar constraints on the timing of mineralization in the Paleoproterozoic Caxias orogenic gold deposit, São Luís cratonic fragment, Brazil

Caxias é um depósito de ouro orogênico do fragmento cratônico São Luís, que é correlacionável aos terrenos Riacianos do Cráton Oeste-Africano. O depósito se formou após o metamorfismo regional (estimado em 2100 ± 15 Ma) e está hospedado em zona de cisalhamento que secciona xistos do Grupo Aurizona (2240 ± 5 Ma) e o Microtonalito Caxias. O microtonalito foi aqui datado em 2009 ± 11 Ma, e representa um estágio magmático tardio na evolução do fragmento cratônico São Luís. Cristais de zircão com idades de 2139 ± 10 Ma foram herdados da fonte magmática ou são produto de contaminação durante a intrusão. A composição dos isótopos de chumbo sugere que granitoides de arco de ilhas de ca. 2160 Ma são a fonte provável para o Pb incorporado na pirita relacionada com o minério. Sericita hidrotermal mostra idade ⁴⁰Ar/³⁹Ar de 1990 ± 30 Ma, que, combinada com a idade de posicionamento do microtonalito hospedeiro, limita o evento mineralizador ao intervalo 2020-1960 Ma.

Cerro Porã Batholith: post-orogenic A-type granite from the Amoguijá Magmatic Arc - Rio ApaTerrane - South of the Amazonian Craton

O Batólito Cerro Porã é um corpo de aproximadamente 30 por 4 km de extensão, localizado na região de Porto Murtinho, Mato Grosso do Sul. Situa-se nos domínios do Terreno Rio Apa, porção sul do Cráton Amazônico. Constitui-se pela Fácies sienogranítica rosa e Fácies monzogranítica cinza. A primeira é caracterizada por textura equi a, essencialmente, inequigranular xenomórfica e pela presença constante de intercrescimentos gráfico e granofíric; constitui-se por feldspatos alcalinos, quartzo e plagioclásio, tendo biotita como único máfico primário. A Fácies monzogranítica cinza apresenta textura porfirítica, com uma matriz de granulação fina gráfica a granofírica e consiste de quartzo, plagioclásio, feldspatos alcalinos e agregados máficos (biotita e anfibólio). Ambas foram metamorfizadas na fácies xisto verde e a Fácies sienogranítica rosa mostra-se milonitizada quando em zonas de cisalhamento. Foi identificado um evento deformacional dúctil-rúptil originado em regime compressivo, responsável pela geração de xistosidade e lineação de estiramento mineral. A Zona de Cisalhamento Esperança relaciona-se a esta fase e reflete a história cinemática convergente, reversa a de cavalgamento, com transporte de topo para NWW. Quimicamente, esses litotipos classificam-se como granitoides do tipo A2 da série alcalina potássica saturada em sílica. Determinação geocronológica obtida pelo método U-Pb (SHRIMP) em zircão, forneceu idade de 1749 ±45 Ma para sua cristalização. Do ponto vista geotectônico, admite-se que o Granito Cerro Porã corresponda a um magmatismo associado a um arco vulcânico desenvolvido no Estateriano e que sua colocação se deu no estágio tardi a pós-orogênico.

Evolução dos fluidos mineralizantes e modelo genético dos veios de quartzo auríferos em zona de cisalhamento do depósito Ouro Roxo, Província Tapajós, Jacareacanga (PA), Brasil

O depósito aurífero Ouro Roxo, localizado no município de Jacareacanga, Província Aurífera do Tapajós, sudoeste do Pará, formou-se em um sistema hidrotermal que gerou veios de quartzo sulfetados, em zona de cisalhamento N-S, dúctil-rúptil, oblíqua, denominada Ouro Roxo-Canta Galo, cortando granitoides calcioalcalinos da Suíte Intrusiva Tropas, de idade paleoproterozoica e hospedeira da mineralização, em rochas localmente milonitizadas. Três tipos de fluidos foram caracterizados como geradores do depósito: 1) fluido aquoso H₂O-NaCl-MgCl₂-FeCl₂ de salinidade baixa a moderada, com temperatura de homogeneização total (Th) = 180-280°C; 2) salmoura H₂O-NaCl-CaCl₂ com Th = 270-400°C, provavelmente portadoras de Cu e Bi, relacionadas geneticamente a um evento magmático contemporâneo ao cisalhamento que sofreu diluição pela mistura com água meteórica, baixando sua salinidade e temperatura (Th = 120-380°C); 3) fluido aquocarbônico de média salinidade, com Th = 230-430°C, que foi interpretado como o fluido mineralizante mais primitivo, provavelmente aurífero, relacionado com o cisalhamento. As condições de temperatura e pressão (T-P) de formação do minério, estimadas conjuntamente pelo geotermômetro da clorita e as isócoras das inclusões fluidas, situam-se entre 315 e 388°C e 2 a 4,1kb. Dois mecanismos simultâneos provocaram a deposição do minério em sítios de transtensão da zona de cisalhamento: 1) mistura de fluido aquocarbônico com salmoura magmática com aumento de fO2 e redução de pH; 2) interação entre os fluidos e os feldspatos e minerais ferromagnesianos do granitoide hospedeiro, com reações de hidrólise e sulfetação, provocaram redução de fO2 e fS2, com precipitação de sulfetos de Fe juntamente com ouro. O ambiente orogênico, o estilo filoneano do depósito, o controle estrutural pela zona de cisalhamento, a alteração hidrotermal (propilítica + fílica + carbonatação), a associação metálica (Au + Cu + Bi), o fluido mineralizante aquocarbônico associado com salmoura magmática na deposição do minério são compatíveis com um modelo orogênico com participação magmática para a gênese do depósito Ouro Roxo.

Geologia, petrografia e geocronologia das rochas do depósito aurífero Ouro Roxo, Província Tapajós, Jacareacanga (PA), Brasil

O depósito Ouro Roxo localiza-se próximo da cidade de Jacareacanga, Província Aurífera Tapajós, sudoeste do Pará. O depósito consiste em um sistema hidrotermal de veios de quartzo sulfetados, hospedado em granitoides paleoproterozoicos milonitizados da Suíte Intrusiva Tropas e controlado estruturalmente pela zona de cisalhamento N-S Ouro Roxo-Canta Galo (ZCOC). Os granitoides hospedeiros são granodioritos e tonalitos oxidados, calcioalcalinos, típicos de arco magmático. A ZCOC é oblíqua sinistral dúctil-rúptil e enquadra-se no terceiro evento de deformação da Província Tapajós que transformou os granitoides Tropas em protomilonitos e milonitos intercalados com brechas. A foliação milonítica NNE mergulhando para ESSE e uma lineação de estiramento em grãos de quartzo indicam a direção do movimento para NW. Filões e corpos tubulares de quartzo mineralizados ocorrem encaixados nos milonitos e brechas, envolvidos por halos de alteração hidrotermal. Além da silicificação e sulfetação concentradas nos corpos mineralizados, três tipos de alteração hidrotermal ocorrem: propilitização (clorita + fengita + carbonato); alteração fílica (fengita + quartzo + carbonato + pirita); carbonatação. Além do quartzo magmático e do quartzo microcristalino dos milonitos, foram reconhecidas cinco gerações de quartzo hidrotermal nos filões, estando o minério relacionado ao quartzo4. Os dados isotópicos Pb-Pb não sustentam uma relação genética entre o depósito aurífero e os granitoides Tropas, sendo o depósito contemporâneo à granitogênese Maloquinha. O ambiente orogênico, o estilo filoneano do depósito, o controle estrutural, a alteração hidrotermal (propilítica + fílica + carbonatação) e a associação metálica (Au + Cu + Bi) são compatíveis com o modelo orogênico da interface mesozona-epizona para a gênese do depósito aurífero Ouro Roxo.

The mineralizing fluid in the Piaba gold deposit, São Luís cratonic fragment (NW-Maranhão, Brazil) based on fluid inclusion studies in quartz veins

O depósito aurífero de Piaba tornou-se a primeira mina em operação no fragmento cratônico São Luís, noroeste do Maranhão. Seu ambiente geológico compreende rochas metavulcanossedimentares do Grupo Aurizona e granitoides da Suíte Tromaí, entre outras unidades menores, formadas em ambiente de arcos de ilhas entre 2240 e 2150 Ma, juntamente com outras unidades menores. A mineralização é caracterizada por uma trama stockwork de veios e vênulas de quartzo com seus halos de alteração (clorita + muscovita + carbonato + pirita + calcopirita e ouro) hospedada em um granodiorito granofírico fino (Granófiro Piaba) e em rocha subvulcânica andesítica do Grupo Aurizona. O corpo mineralizado é espacialmente limitado à zona de cisalhamento ENE-WSW rúptil-dúctil (Falha Piaba). Estudos petrográficos, microtermométricos e por espectroscopia microRaman no quartzo definiram inclusões aquo-carbônicas bifásicas e trifásicas, produzidas por aprisionamento heterogêneo durante separação de fases, e fluidos aquosos tardios. A solução mineralizadora corresponde a um fluido aquo-carbônico composto por CO₂ (5 - 24 mol%, densidade de 0,96 - 0,99 g/cm³), H₂O (74 - 93 mol%), N₂ (< 1 mol%), CH₄ (<1mol%) e 5,5 % em peso NaCl equivalente. O minério depositou a 267 - 302ºC e 1,25 - 2,08 kbar, correspondendo a profundidades de 4 a 7 km, em consonância com o regime estrutural. A composição e o intervalo de P-T do fluido mineralizador, combinados com o caráter redutor (log ƒ_O2 -31,3 a -34,3) e a sulfetação da rocha hospedeira, sugerem que o ouro foi transportado como um complexo sulfetado. O minério foi depositado em consequência da separação de fase, redução da atividade de enxofre e da ƒO₂ pela interação fluido-rocha.

Contexto geológico, estudos isotópicos (C, O e Pb) e associação metálica do depósito aurífero Tocantinzinho, domínio Tapajós, Província Tapajós-Parima

O depósito Tocantinzinho, localizado em um lineamento de direção NW–SE, a SW de Itaituba (PA), é atualmente o maior depósito aurífero conhecido na Província Tapajós. Está hospedado no granito homônimo, essencialmente isótropo, no qual dominam rochas sieno e monzograníticas, que foram fraca a moderadamente alteradas por fluidos hidrotermais. Microclinização (mais precoce), cloritização, sericitização, silicificação e carbonatação (mais tardia) são os mais importantes tipos de alteração. O principal estágio de mineralização é contemporâneo à sericitização/silicificação e é representado por vênulas com sulfetos (pirita ± calcopirita ± galena ± esfalerita) e ouro associado, as quais mostram localmente trama stockwork. Além de teores expressivos de Cu, Pb e Zn, são anômalos, em algumas amostras, os de As, Bi e Mo. A relação dos teores do Au com os dos metais-base é aleatória e as razões Au/Ag variam de 0,05 a 5,0. O Au é mais enriquecido nas porções com maior abundância de sulfetos de metais-base, embora ocorra principalmente incluso na pirita. Monocristais de zircão, extraídos do granito Tocantinzinho, forneceram idade Pb-Pb média de 1982 ± 8 Ma, permitindo interpretá-lo como uma manifestação magmática precoce do arco Creporizão. Valores de δ¹³C_PDB em calcita do estágio de carbonatação, dominantemente entre -3,45 e -2,29‰, são compatíveis com fonte crustal profunda, quiçá carbonatítica, enquanto os de δ¹⁸O_SMOW (+5,97 a +14,10‰) indicam forte contribuição magmática, ainda que mascarada por influxo de águas provavelmente superficiais. Estudos de inclusões fluidas em andamento revelam a presença de fluidos aquocarbônicos, cujo CO₂ poderia ter estado dissolvido no magma granítico em vez de ser relacionado à zona de cisalhamento. Os dados até aqui disponíveis permitem classificar o depósito aurífero Tocantinzinho como do tipo relacionado à intrusão.

Petrografia, geocronologia e significado tectônico do Nefelina Sienito Brejinho: extremo noroeste da Província Borborema

No extremo noroeste da Província Borborema foi identificado um maciço alcalino subsaturado, o Nefelina Sienito Brejinho (NSB), alojado em gnaisses do Paleoproterozoico do Complexo Granja. As investigações envolveram mapeamento de detalhe do corpo, acompanhado de análises petrográficas e geocronológicas, que permitiram reconstruir a sua história evolutiva. Foram identificadas cinco fácies petrográficas, com a sua distribuição cartográfica, associações mineralógicas presentes e análises texturais/estruturais sugerindo a atuação de processos de cristalização fracionada, com forte controle da ação da gravidade e imiscibilidade de líquidos na história da cristalização magmática do maciço. Os estudos geocronológicos realizados pelo método Rb-Sr em rocha total revelaram valor de 554 ± 11 Ma, interpretado como a idade mínima para cristalização e emplacement do NSB, no final do Neoproterozoico. No contexto tectônico, esse magmatismo alcalino pode ser relacionado ao evento extensional responsável pela implantação do Gráben Jaibaras e seus correlatos no oeste do Ceará, assim como à granitogênese da região, cujas idades situam-se no intervalo entre 530 e 590 Ma. Situação semelhante é reconhecida na borda norte da Bacia do Amazonas, com o Complexo Alcalino-Ultramáfico-Carbonatítico Maicuru (589 Ma) alojado no embasamento gnáissico paleoproterozoico do Cráton Amazônico. A situação geológica e temporal do NSB permite situá-lo posteriormente à tectônica transcorrente representada na área pela Zona de Cisalhamento Santa Rosa, uma ramificação do Lineamento Transbrasiliano, e anterior à Bacia do Parnaíba. Disso resulta que esse magmatismo alcalino pode ser interpretado como um importante registro da fase rifte que prenunciou a instalação dessa bacia no início do Paleozoico. A sua caracterização, até então sem similar na Província Borborema, abre novas perspectivas de pesquisa em todo o embasamento da Bacia do Parnaíba, tendo em vista a importância tectônica e metalogenética desse tipo de magmatismo.

Aspectos texturais do magmatismo e tramas da tectônica impostas ao Granito Chaval na Zona de Cisalhamento Santa Rosa, extremo Noroeste da Província Borborema

A região Noroeste da Província Borborema apresenta uma diversidade de corpos graníticos de natureza e evolução tectônica diversificadas, do Paleoproterozoico ao Paleozoico, com maior incidência relacionada ao Neoproterozoico e alojamento em diferentes fases da orogenia Brasiliana. Um desses exemplos é o Granito Chaval, que representa um batólito aflorante próximo à costa Atlântica do Ceará e Piauí, intrusivo em ortognaisses do Complexo Granja e supracrustais do Grupo Martinópole. Ele é, em parte, coberto por depósitos cenozoicos costeiros e rochas sedimentares paleozoicas da Bacia do Parnaíba. O Granito Chaval tem como característica marcante a textura porfirítica, destacando-se megacristais de microclina, em sienogranitos e monzogranitos, e outras feições texturais/estruturais de origem magmática, Essas permitiram interpretar sua evolução como de alojamento relativamente raso do plúton, conduzido por processos de cristalização fracionada, mistura de magmas com fluxo magmático e ação gravitacional em função da diferença de densidade do magma, levando à flutuação e ascensão de megacristais de microclina no magma residual, com alojamento de leucogranitos e pegmatitos nos estágios finais da evolução deste plutonismo. Por outro lado, em toda a metade Leste do plúton, encontra-se um rico acervo de estruturas tectógenas de cisalhamento, relacionada à implantação da Zona de Cisalhamento Transcorrente Santa Rosa, que levou a transformações tectonometamórficas superpostas às feições magmáticas, as quais atingiram condições metamórficas máximas na fácies anfibolito baixo. Cartograficamente, foram individualizados três domínios estruturais em que estão presentes uma gama de variações petroestruturais do Granito Chaval, sejam feições texturais/estruturais ígneas e tectônicas. As rochas plutônicas foram deformadas e modificadas progressivamente à medida que se dirige para Leste, no qual as rochas mudam-se para tonalidades mais escuras do cinza e os processos de cominuição e recristalização dinâmica reduzem, progressivamente, a granulação grossa desses granitos bem como o tamanho dos fenocristais para dimensões mais finas, mantendo-se suas características porfiroides. Desse modo, a trama milonítica se torna evidente, acentuando-se ao atingir a porção principal da Zona de Cisalhamento Transcorrente Santa Rosa. Como principais feições estruturais, destacam-se extinção ondulante forte; encurvamento e segmentação de cristais; geminação de deformação; rotação de cristais; microbudinagem; foliação anastomosada, inclusive S-C; lineação de estiramento; formas amendoadas de porfiroclastos, fitas e folhas de quartzo e recristalização. Os produtos desses processos de cisalhamento resultam na formação de protomilonitos, milonitos e ultramilonitos. Essas faixas miloníticas representam os locais de maior concentração da deformação, por isso é possível acompanhar progressivamente suas modificações texturais e mineralógicas, configurando uma sequência clássica de deformação progressiva heterogênea, por cisalhamento simples, em condições frágil-dúctil e dúctil. O alojamento do Granito Chaval aconteceu no final do Criogeniano (aproximadamente 630 Ma) e pode ser interpretado como magmatismo sin a tardi-tectônico em relação ao evento Brasiliano. O processo de cisalhamento que gerou a Zona de Cisalhamento Transcorrente Santa Rosa se formou nos incrementos finais da deformação de uma colisão continental em um sistema de cavalgamento oblíquo, em que se edificou o Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará, devido ao extravasamento lateral de massas crustais em fluxo dúctil acontecido no final da orogenia Brasiliana no Noroeste da Província Borborema.

Geologia do platô N6 - província mineral de Carajás (SP)

The N6 Plateau presents an iron-ore occurence in Carajás Mineral Province, standing near to actually operating deposits. Geological mapping in 1:10,000 scale and integration of geochemical, geophysical, petrography and drilling turns possible interpretation of his geological evolution. The mapped area has lithotypes from Archean Grão Pará Group, comprising very lowgrade metamorphic basic rocks and iron formation and an Proterozoic sedimentary association of conglomeratic sandstones called as Caninana Unity. The structural geology in given by a regional scale homoclinal, where the Grão Pará Group strata dips towards SW, as a part of the Northern Limb of the Carajás Fold. Subsequent deformation associated to the installation of the Carajás Shear Zone presents as E-W fold axis. Geochemical evidence permits to consider de Parauapebas Formation as the rocks which has been hydrothermally-altered to outsourcing fluids responsible to deposition of iron formations in the oceanic system, including different signatures which can be interpreted as possible sub-embayments in the Carajás Basin. The iron ore in the area occurs in subsurface as very fine friable hematite generated by supergenous enrichment of the iron formation. The conceived geologic model differs from the current academic proposal on the fact that hydrothermal alteration has been involved on the jaspelite enrichment. Metamorphism on the Parauapebas Formation presents paragenesis considered as ocean-floor metamorphism which precedes de deformation insofar as the rocks show no tectonic fabric referring to shallow crust evolution. Geophysical methods such as magnetometry and gravimetry presents excellent results for structural interpretation in uneven exposed terrain

Gravimetria no estudo da extremidade sudeste da faixa de dobramentos Brasília

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Ordovician klippen structures of the Sierra de Umango: New insights on Tectonic evolution of the Western Sierras Pampeanas, Argentina

The basement rock of the Pampean flat-slab (Sierras Pampeanas) in the Central Andes was uplifted and rotated in the Cenozoic era. The Western Sierras Pampeanas are characterised by meta-igneous rocks of Grenvillian Mesoproterozoic age and metasedimentary units metamorphosed in the Ordovician period. These rocks, known as the northern Cuyania composite terrane, were derived from Laurentia and accreted toward Western Gondwana during the Early Paleozoic. The Sierra de Umango is the westernmost range of the Western Sierras Pampeanas.This range is bounded by the Devonian sedimentary rocks of the Precordillera on the western side and Tertiary rocks from the Sierra de Maz and Sierra del Espinal on the eastern side and contains igneous and sedimentary rocks outcroppings from the Famatina System on the far eastern side. The Sierra de Umango evolved during a period of polyphase tectonic activity, including an Ordovician collisional event, a Devonian compressional deformation, Late Paleozoic and Mesozoic extensional faulting and sedimentation (Paganzo and Ischigualasto basins) and compressional deformation of the Andean foreland during the Cenozoic. A Nappe System and an important shear zone, La Puntilla-La Falda Shear Zone (PFSZ), characterise the Ordovician collisional event, which was related to the accretion of Cuyania Terrane to the proto-Andean margin of Gondwana. Three continuous deformational phases are recognised for this event: the D1 phase is distinguished by relics of 51 preserved as internal foliation within interkinematic staurolite por-phyroblasts and likely represents the progressive metamorphic stage; the D2 phase exhibits P-T conditions close to the metamorphic peak that were recorded in an 52 transposition or a mylonitic foliation and determine the main structure of Umango; and the D3 phase is described as a set of tight to recumbent folds with S3 axial plane foliation, often related to thrust faults, indicating the retrogressive metamorphic stage. The Nappe System shows a top-to-the S/SW sense direction of movement, and the PFSZ served as a right lateral ramp in the exhumation process. This structural pattern is indicative of an oblique collision, with the Cuyania Terrane subducting under the proto-Andean margin of Gondwana in the NE direction. This continental subduction and exhumation lasted at least 30 million years, nearly the entire Ordovician period, and produced metamorphic conditions of upper amphibolite-to-granulite facies in medium- to high-pressure regimes. At least two later events deformed the earlier structures: D4 and D5 deformational phases. The D4 deformational phase corresponds to upright folding, with wavelengths of approximately 10 km and a general N-S orientation. These folds modified the S2 surface in an approximately cylindrical manner and are associated with exposed, discrete shear zones in the Silurian Guandacolinos Granite. The cylindrical pattern and subhorizontal axis of the D4 folds indicates that the S2 surface was originally flat-lying. The D4 folds are responsible for preserving the basement unit Juchi Orthogneiss synformal klippen. This deformation corresponds to the Chanica Tectonic during the interval between the Devonian and Carboniferous periods. The D5 deformational phase comprehends cuspate-lobate shaped open plunging folds with E W high-angle axes (D5 folds) and sub-vertical spaced cleavage. The D5 folds and related spaced cleavage deformed the previous structures and could be associated with uplifting during the Andean Cycle. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Behaviour of displacement piles in sand under cyclic axial loading

Field experiments have demonstrated that piles driven into sand can respond to axial cyclic loading in Stable, Unstable or Meta-Stable ways, depending on the combinations of mean and cyclic loads and the number of cycles. An understanding of the three styles of responses is provided by experiments involving a highly instrumented model displacement pile and an array of soil stress sensors installed in fine sand in a pressurised calibration chamber. The different patterns of effective stress developing on and around the shaft are reported, along with the results of static load tests that track the effects on shaft capacity. The interpretation links these observations to the sand's stress strain behaviour. The interface-shear characteristics, the kinematic yielding, the local densification, the growth of a fractured interface-shear zone and the restrained dilatancy at the pile soil interface are all found to be important. The model tests are shown to be compatible with the full-scale behaviour and to provide key information for improving the modelling and the design rules. (C) 2012 The Japanese Geotechnical Society. Production and hosting by Elsevier B.V. All rights reserved.

Estimating crustal deformation from geodetic data

By the end of the 19th century, geodesy has contributed greatly to the knowledge of regional tectonics and fault movement through its ability to measure, at sub-centimetre precision, the relative positions of points on the Earth’s surface. Nowadays the systematic analysis of geodetic measurements in active deformation regions represents therefore one of the most important tool in the study of crustal deformation over different temporal scales [e.g., Dixon, 1991]. This dissertation focuses on motion that can be observed geodetically with classical terrestrial position measurements, particularly triangulation and leveling observations. The work is divided into two sections: an overview of the principal methods for estimating longterm accumulation of elastic strain from terrestrial observations, and an overview of the principal methods for rigorously inverting surface coseismic deformation fields for source geometry with tests on synthetic deformation data sets and applications in two different tectonically active regions of the Italian peninsula. For the long-term accumulation of elastic strain analysis, triangulation data were available from a geodetic network across the Messina Straits area (southern Italy) for the period 1971 – 2004. From resulting angle changes, the shear strain rates as well as the orientation of the principal axes of the strain rate tensor were estimated. The computed average annual shear strain rates for the time period between 1971 and 2004 are γ˙1 = 113.89 ± 54.96 nanostrain/yr and γ˙2 = -23.38 ± 48.71 nanostrain/yr, with the orientation of the most extensional strain (θ) at N140.80° ± 19.55°E. These results suggests that the first-order strain field of the area is dominated by extension in the direction perpendicular to the trend of the Straits, sustaining the hypothesis that the Messina Straits could represents an area of active concentrated deformation. The orientation of θ agree well with GPS deformation estimates, calculated over shorter time interval, and is consistent with previous preliminary GPS estimates [D’Agostino and Selvaggi, 2004; Serpelloni et al., 2005] and is also similar to the direction of the 1908 (MW 7.1) earthquake slip vector [e.g., Boschi et al., 1989; Valensise and Pantosti, 1992; Pino et al., 2000; Amoruso et al., 2002]. Thus, the measured strain rate can be attributed to an active extension across the Messina Straits, corresponding to a relative extension rate ranges between < 1mm/yr and up to ~ 2 mm/yr, within the portion of the Straits covered by the triangulation network. These results are consistent with the hypothesis that the Messina Straits is an important active geological boundary between the Sicilian and the Calabrian domains and support previous preliminary GPS-based estimates of strain rates across the Straits, which show that the active deformation is distributed along a greater area. Finally, the preliminary dislocation modelling has shown that, although the current geodetic measurements do not resolve the geometry of the dislocation models, they solve well the rate of interseismic strain accumulation across the Messina Straits and give useful information about the locking the depth of the shear zone. Geodetic data, triangulation and leveling measurements of the 1976 Friuli (NE Italy) earthquake, were available for the inversion of coseismic source parameters. From observed angle and elevation changes, the source parameters of the seismic sequence were estimated in a join inversion using an algorithm called “simulated annealing”. The computed optimal uniform–slip elastic dislocation model consists of a 30° north-dipping shallow (depth 1.30 ± 0.75 km) fault plane with azimuth of 273° and accommodating reverse dextral slip of about 1.8 m. The hypocentral location and inferred fault plane of the main event are then consistent with the activation of Periadriatic overthrusts or other related thrust faults as the Gemona- Kobarid thrust. Then, the geodetic data set exclude the source solution of Aoudia et al. [2000], Peruzza et al. [2002] and Poli et al. [2002] that considers the Susans-Tricesimo thrust as the May 6 event. The best-fit source model is then more consistent with the solution of Pondrelli et al. [2001], which proposed the activation of other thrusts located more to the North of the Susans-Tricesimo thrust, probably on Periadriatic related thrust faults. The main characteristics of the leveling and triangulation data are then fit by the optimal single fault model, that is, these results are consistent with a first-order rupture process characterized by a progressive rupture of a single fault system. A single uniform-slip fault model seems to not reproduce some minor complexities of the observations, and some residual signals that are not modelled by the optimal single-fault plane solution, were observed. In fact, the single fault plane model does not reproduce some minor features of the leveling deformation field along the route 36 south of the main uplift peak, that is, a second fault seems to be necessary to reproduce these residual signals. By assuming movements along some mapped thrust located southward of the inferred optimal single-plane solution, the residual signal has been successfully modelled. In summary, the inversion results presented in this Thesis, are consistent with the activation of some Periadriatic related thrust for the main events of the sequence, and with a minor importance of the southward thrust systems of the middle Tagliamento plain.

Shape fabric development during progressive deformation

Zusammenfassung:Das Ziel dieser Arbeit ist ein besseres Verständnis von der Art und Weise wie sich Formregelungsgefüge entwicklen. Auf dieser Basis wird der Nutzen von Formregelungsgefügen für die Geologie evaluiert. Untersuchungsmethoden sind Geländearbeit und -auswertung, numerische Simulationen und Analogexperimente. Untersuchungen an Formregelungsgefügen in Gesteinen zeigen, daß ein Formregelungsgefüge nur zu einem begrenzten Grad als Anzeiger für die Stärke der Verformung benutzt werden kann. Der angenommene Grund hierfür ist der Einfluß des Verhältnisses von ursprünglicher zu rekristallisierter Korngröße auf die Gefügeentwicklung und von der Art und Weise wie dynamische Rekristallisation ein Gefüge verändert. Um diese Beobachtung zu evaluieren, wurden verschiedene numerische Simulationen von dynamischer Rekristallisation durchgeführt. Ein neuer Deformationsapparat, mit dem generelle Fließregime modelliert werden können, wurde entwickelt. Die rheologischen Eigenschaften von Materialien, die für solche Experimente benutzt werden, wurden untersucht und diskutiert. Ergebnisse von Analogexperimenten zeigen, daß die Intensität eines Formregelungsgefüges positiv mit der Abnahme der 'kinematic vorticity number' und einem nicht-Newtonianischen, 'power law' Verhalten des Materixmaterials korreliert ist. Experimente, in denen die Formveränderung von viskosen Einschlüssen während der progressiven Verformung modelliert werden, zeigen, daß verschiedene Viskositätskontraste zwischen Matrix- und Einschlußmaterial in charakteristische Formgefüge resultieren.