A grande colisão pré-cambriana do sudeste brasileiro e a estruturação regional

This paper presents a review on the geotectonic framework of the Southeastern Brazil and neighborhoods, and its importance in the regional geologic evolution, which was exposed as a main conference at the XI Symposium of Southeast Geology (São Pedro, SP, 2009). Although the geologic history dates back to the Archean, and Paleo to Mesoproterozoic processes related to the evolution of the Columbia and Rodinia supercontinents occurred, it was in the Neoproterozoic that the most important structural features developed due to collisional tectonics. The collisions began in the Brasiliano I (900-700 Ma), but mainly developed during the Brasiliano II (670-530 Ma) and ended in the Brasiliano III (580-490 Ma), resulting the orogenic systems of Mantiqueira and Tocantins. The final consolidation resulted in Gondwana, around 460 My in the part which correspond to the South America Platform. The structural features represent an important heritage that controlled much the Phanerozic geologic and tectonic processes: the formation of the Paraná Basin in the Ordovician-Jurassic, the South Atlantian reactivation (active magmatism and Paraná LIP, rifting, morphogenesis and the Atlantic opening), and the Neogene-Quaternary intraplate discrete neotectonism.

Evolução termocronológica do sudoeste de Angola e correlação com o sudoeste brasileiro: termocronologia por traços de fissão em apatita

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Contribuição ao conhecimento de processos atuantes no rifteamento continental, por traços de fissão em zircões e apatitas, aplicados no rift continental do sudeste do Brasil, bacias de Taubaté, Resende, Volta Redonda e circunvizinhanças

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da porção offshore da bacia do Benin e o seu potencial no armazenamento de hidrocarbonetos, margem equatorial africana

Pós-graduação em Geologia Regional - IGCE

Inversão de dados sísmicos de reflexão a partir da curva do tempo de trânsito

A presente Dissertação de Mestrado tem como objetivo o estudo do problema de inversão sísmica baseada em refletores planos para arranjo fonte-comum (FC) e ponto-médiocomum (PMC). O modelo direto é descrito por camadas homogêneas, isotrópicas com interfaces plano-horizontais. O problema é relacionado ao empilhamento NMO baseado na otimização da função semblance, para seções PMC corrigidas de sobretempo normal (NMO). O estudo foi baseado em dois princípios. O primeiro princípio adotado foi de combinar dois grupos de métodos de inversão: um Método Global e um Método Local. O segundo princípio adotado foi o de cascata, segundo a teoria Wichert-Herglotz-Bateman, que estabelece que para conhecer uma camada inferior tem-se que conhecer primeiro a camada superior (dissecação). A aplicação do estudo é voltada à simulação sísmica de Bacia Sedimentar do Solimões e de Bacia Marinha para se obter uma distribuição local 1D de velocidades e espessuras para a subsuperfície em horizontes alvo. Sendo assim, limitamos a inversão entre 4 e 11 refletores, uma vez que na prática a indústria limita uma interpretação realizada apenas em número equivalente de 3 a 4 refletores principais. Ressalta-se que este modelo é aplicável como condição inicial ao imageamento de seções sísmicas em regiões geologicamente complexas com variação horizontal suave de velocidades. Os dados sintéticos foram gerados a partir dos modelos relacionados a informações geológicas, o que corresponde a uma forte informação a priori no modelo de inversão. Para a construção dos modelos relacionados aos projetos da Rede Risco Exploratório (FINEP) e de formação de recursos humanos da ANP em andamento, analisamos os seguintes assuntos relevantes: (1) Geologia de bacias sedimentares terrestre dos Solimões e ma rinha (estratigráfica, estrutural, tectônica e petrolífera); (2) Física da resolução vertical e horizontal; e (3) Discretização temporal-espacial no cubo de multi-cobertura. O processo de inversão é dependente do efeito da discretização tempo-espacial do campo de ondas, dos parâmetros físicos do levantamento sísmico, e da posterior reamostragem no cubo de cobertura múltipla. O modelo direto empregado corresponde ao caso do operador do empilhamento NMO (1D), considerando uma topografia de observação plana. O critério básico tomado como referência para a inversão e o ajuste de curvas é a norma 2 (quadrática). A inversão usando o presente modelo simples é computacionalmente atrativa por ser rápida, e conveniente por permitir que vários outros recursos possam ser incluídos com interpretação física lógica; por exemplo, a Zona de Fresnel Projetada (ZFP), cálculo direto da divergência esférica, inversão Dix, inversão linear por reparametrização, informações a priori, regularização. A ZFP mostra ser um conceito út il para estabelecer a abertura da janela espacial da inversão na seção tempo-distância, e representa a influência dos dados na resolução horizontal. A estimativa da ZFP indica uma abertura mínima com base num modelo adotado, e atualizável. A divergência esférica é uma função suave, e tem base física para ser usada na definição da matriz ponderação dos dados em métodos de inversão tomográfica. A necessidade de robustez na inversão pode ser analisada em seções sísmicas (FC, PMC) submetida a filtragens (freqüências de cantos: 5;15;75;85; banda-passante trapezoidal), onde se pode identificar, comparar e interpretar as informações contidas. A partir das seções, concluímos que os dados são contaminados com pontos isolados, o que propõe métodos na classe dos considerados robustos, tendo-se como referência a norma 2 (quadrados- mínimos) de ajuste de curvas. Os algoritmos foram desenvolvidos na linguagem de programação FORTRAN 90/95, usando o programa MATLAB para apresentação de resultados, e o sistema CWP/SU para modelagem sísmica sintética, marcação de eventos e apresentação de resultados.

Geology, petrology, U-Pb (shrimp) geochronology of the Morrinhos granite -Paraguá terrane, SW Amazonian craton: implications for the magmatic evolution of the San Ignácio orogeny

O Granito Morrinhos é um corpo batolítico levemente alongado segundo a direção NNW, de aproximadamente 1.140 km², localizado no município de Vila Bela da Santíssima Trindade, estado de Mato Grosso. Situa-se no Terreno Paraguá, Província Rondoniana-San Ignácio, na porção SW do Cráton Amazônico. Essa intrusão exibe uma variação composicional entre tonalito a monzogranito, textura inequigranular média a grossa, localmente, porfirítica, tendo biotita como máfico predominante em uma das fácies e hornblenda na outra, ambas metamorfizadas na fácies xisto verde. As rochas estudadas caracterizam uma sequência intermediária a ácida formada por um magmatismo subalcali no, do tipo álcali-cálcico, metaluminoso a levemente peraluminoso evoluído por meio de mecanismos de cristalização fracionada. Dados estruturais exibem registros de duas fases deformacionais, representadas pela foliação penetrativa (S₁) e dobras abertas (D₂) ambas, provavelmente, relacionadas à Orogenia San Ignácio. A investigação geocronológica (U-Pb SHRIMP) e geoquímica isotópica (Sm-Nd) dessas rochas indicaram, respectivamente, idade de cristalização 1.350 ± 12 Ma, T_DM em torno de 1,77 Ga e valor negativo para εNd(_1,35) de -2,57, sugerindo uma geração relacionada com processo de fusão parcial de uma crosta continental paleoproterozoica (estateriana). Os resultados aqui obtidos indicam que o Granito Morrinhos foi gerado em arco magmático continental, em estágio tardi a pós-orogênico, da Orogenia San Ignácio e permite reconhecê-lo como pertencente à Suíte Intrusiva Pensamiento.

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.

Tectonics and kinematics of curved mountain belts: examples from the Andes and the Alps

Curved mountain belts have always fascinated geologists and geophysicists because of their peculiar structural setting and geodynamic mechanisms of formation. The need of studying orogenic bends arises from the numerous questions to which geologists and geophysicists have tried to answer to during the last two decades, such as: what are the mechanisms governing orogenic bends formation? Why do they form? Do they develop in particular geological conditions? And if so, what are the most favorable conditions? What are their relationships with the deformational history of the belt? Why is the shape of arcuate orogens in many parts of the Earth so different? What are the factors controlling the shape of orogenic bends? Paleomagnetism demonstrated to be one of the most effective techniques in order to document the deformation of a curved belt through the determination of vertical axis rotations. In fact, the pattern of rotations within a curved belt can reveal the occurrence of a bending, and its timing. Nevertheless, paleomagnetic data alone are not sufficient to constrain the tectonic evolution of a curved belt. Usually, structural analysis integrates paleomagnetic data, in defining the kinematics of a belt through kinematic indicators on brittle fault planes (i.e., slickensides, mineral fibers growth, SC-structures). My research program has been focused on the study of curved mountain belts through paleomagnetism, in order to define their kinematics, timing, and mechanisms of formation. Structural analysis, performed only in some regions, supported and integrated paleomagnetic data. In particular, three arcuate orogenic systems have been investigated: the Western Alpine Arc (NW Italy), the Bolivian Orocline (Central Andes, NW Argentina), and the Patagonian Orocline (Tierra del Fuego, southern Argentina). The bending of the Western Alpine Arc has been investigated so far using different approaches, though few based on reliable paleomagnetic data. Results from our paleomagnetic study carried out in the Tertiary Piedmont Basin, located on top of Alpine nappes, indicate that the Western Alpine Arc is a primary bend that has been subsequently tightened by further ~50° during Aquitanian-Serravallian times (23-12 Ma). This mid-Miocene oroclinal bending, superimposing onto a pre-existing Eocene nonrotational arc, is the result of a composite geodynamic mechanism, where slab rollback, mantle flows, and rotating thrust emplacement are intimately linked. Relying on our paleomagnetic and structural evidence, the Bolivian Orocline can be considered as a progressive bend, whose formation has been driven by the along-strike gradient of crustal shortening. The documented clockwise rotations up to 45° are compatible with a secondary-bending type mechanism occurring after Eocene-Oligocene times (30-40 Ma), and their nature is probably related to the widespread shearing taking place between zones of differential shortening. Since ~15 Ma ago, the activity of N-S left-lateral strike-slip faults in the Eastern Cordillera at the border with the Altiplano-Puna plateau induced up to ~40° counterclockwise rotations along the fault zone, locally annulling the regional clockwise rotation. We proposed that mid-Miocene strike-slip activity developed in response of a compressive stress (related to body forces) at the plateau margins, caused by the progressive lateral (southward) growth of the Altiplano-Puna plateau, laterally spreading from the overthickened crustal region of the salient apex. The growth of plateaux by lateral spreading seems to be a mechanism common to other major plateaux in the Earth (i.e., Tibetan plateau). Results from the Patagonian Orocline represent the first reliable constraint to the timing of bending in the southern tip of South America. They indicate that the Patagonian Orocline did not undergo any significant rotation since early Eocene times (~50 Ma), implying that it may be considered either a primary bend, or an orocline formed during the late Cretaceous-early Eocene deformation phase. This result has important implications on the opening of the Drake Passage at ~32 Ma, since it is definitely not related to the formation of the Patagonian orocline, but the sole consequence of the Scotia plate spreading. Finally, relying on the results and implications from the study of the Western Alpine Arc, the Bolivian Orocline, and the Patagonian Orocline, general conclusions on curved mountain belt formation have been inferred.

Structural and strain analysis in the Late Paleozoic coastal accretionary wedge of central Chile

Abstract In this study structural and finite strain data are used to explore the tectonic evolution and the exhumation history of the Chilean accretionary wedge. The Chilean accretionary wedge is part of a Late Paleozoic subduction complex that developed during subduction of the Pacific plate underneath South America. The wedge is commonly subdivided into a structurally lower Western Series and an upper Eastern Series. This study shows the progressive development of structures and finite strain from the least deformed rocks in the eastern part of the Eastern Series of the accretionary wedge to higher grade schist of the Western Series at the Pacific coast. Furthermore, this study reports finite-strain data to quantify the contribution of vertical ductile shortening to exhumation. Vertical ductile shortening is, together with erosion and normal faulting, a process that can aid the exhumation of high-pressure rocks. In the east, structures are characterized by upright chevron folds of sedimentary layering which are associated with a penetrative axial-plane foliation, S1. As the F1 folds became slightly overturned to the west, S1 was folded about recumbent open F2 folds and an S2 axial-plane foliation developed. Near the contact between the Western and Eastern Series S2 represents a prominent subhorizontal transposition foliation. Towards the structural deepest units in the west the transposition foliation became progressively flat lying. Finite-strain data as obtained by Rf/Phi and PDS analysis in metagreywacke and X-ray texture goniometry in phyllosilicate-rich rocks show a smooth and gradual increase in strain magnitude from east to west. There are no evidences for normal faulting or significant structural breaks across the contact of Eastern and Western Series. The progressive structural and strain evolution between both series can be interpreted to reflect a continuous change in the mode of accretion in the subduction wedge. Before ~320-290 Ma the rocks of the Eastern Series were frontally accreted to the Andean margin. Frontal accretion caused horizontal shortening and upright folds and axial-plane foliations developed. At ~320-290 Ma the mode of accretion changed and the rocks of the Western Series were underplated below the Andean margin. This basal accretion caused a major change in the flow field within the wedge and gave rise to vertical shortening and the development of the penetrative subhorizontal transposition foliation. To estimate the amount that vertical ductile shortening contributed to the exhumation of both units finite strain is measured. The tensor average of absolute finite strain yield Sx=1.24, Sy=0.82 and Sz=0.57 implying an average vertical shortening of ca. 43%, which was compensated by volume loss. The finite strain data of the PDS measurements allow to calculate an average volume loss of 41%. A mass balance approximates that most of the solved material stays in the wedge and is precipitated in quartz veins. The average of relative finite strain is Sx=1.65, Sy=0.89 and Sz=0.59 indicating greater vertical shortening in the structurally deeper units. A simple model which integrates velocity gradients along a vertical flow path with a steady-state wedge is used to estimate the contribution of deformation to ductile thinning of the overburden during exhumation. The results show that vertical ductile shortening contributed 15-20% to exhumation. As no large-scale normal faults have been mapped the remaining 80-85% of exhumation must be due to erosion.

Evaluating stress patterns for Plio-Quaternary brittle deformation along the Calama-Olacapato-El Toro fault zone, Central Andes

Understanding the geometry and kinematics of the major structures of an orogen is important to elucidate its style of deformation, as well as its tectonic evolution. We describe the temporal and spatial changes in the state of stress of the trans-orogen area of the Calama-Olacapato-El Toro (COT) Fault Zone in the Central Andes, at about 24°S within the northern portion of the Puna Plateau between the Argentina-Chile border. The importance of the COT derives principally from the Quaternary-Holocene activity recognized on some segments, which may shed new light on its possible control on Quaternary volcanism and on the seismic hazard evaluation of the area. Field geological surveys along with kinematic analysis and numerical inversion of ∼140 new fault-slip measurements have revealed that this portion of the COT zone, previously considered a continuous, long-lived lineament, in reality has been subjected to three different kinematic regimes: 1) a Miocene transpressional phase with the maximum principal stress (σ1) chiefly trending NNE-SSW; 2) an extensional phase that started by 9 Ma, with a horizontal NW-SE-striking minimum principal stress (σ3) – permutations between σ2 and σ3 axes have been recognized at two sites – and 3) a left-lateral strike-slip phase with a horizontal ∼E-W &sigma1 and ∼N-S σ3 dating to the Late Pliocene-Quaternary. Spatially, in the Quaternary, the left-lateral component decreases toward the westernmost tip of the COT, where it transitions to extension; this produced to a N-S horst and graben structure. Hence, even if transcurrence is still active in the eastern portion of the COT, as focal mechanisms of crustal earthquakes indicate, our study demonstrates that extension is becoming the predominant structural style of deformation, at least in the western region. These major temporal and spatial changes in the tectonic regimes are attributed in part to changes in the magnitude of the boundary forces due to subduction processes. The overall orogen-perpendicular extension might be the result of vertical stress larger than both the horizontal stresses induced by gravitational effect of a thickened crust.

The Geology of Central Chile's Long-Lived Volcanic Arc

Discussion of subduction zones that are associated with volcanic arcs and major chemical exchanges between the Earth's surface and underlying mantle.

Upper crustal deformation in continent-continent collision: A case study from the Bernard nappe complex (Valais, Switzerland)

The Penninic nappes in the Swiss Alps formed during continental collision between the Adriatic and European plates in Cenozoic times. Although intensely studied, the finite geometry of the basement-bearing Penninic nappes in western Switzerland has remained a matter of debate for decades (e.g., “Siviez-Mischabel dilemma”) and the paleogeographic origin of various nappes has been disputed. Here, we present new structural data for the central part of the Penninic Bernard nappe complex, which contains pre-Permian basement and Permo-Mesozoic metasedimentary units. Our lithological and structural observations indicate that the discrepancy between the different structural models proposed for the Bernard nappe complex can be explained by a lateral discontinuity. In the west, the presence of a Permian graben caused complex isoclinal folding, whereas in the east, the absence of such a graben resulted mainly in imbricate thrusting. The overall geometry of the Bernard nappe complex is the result of three main deformation phases: (1) detachment of Mesozoic cover sediments along Triassic evaporites (Evolène phase) during the early stages of collision, (2) Eocene top-to-the-N(NW) nappe stacking (Anniviers phase), and (3) subsequent backfolding and backshearing (Mischabel phase). The southward localized backshearing is key to understand the structural position and paleogeographic origin of units, such as the Frilihorn and Cimes Blanches “nappes” and the Antrona ophiolites. Based on these observations, we present a new tectonic model for the entire Penninic region of western Switzerland and discuss this model in terms of continental collision zone processes.