The intracratonic Caraibas-Itacarambi earthquake of December 09, 2007 (4.9 m(b)), Minas Gerais State, Brazil

On December 9, 2007, a 4.9 m(b) earthquake occurred in the middle of the Sao Francisco Craton, in a region with no known previous activity larger than 4 m(b). This event reached intensity VII MM (Modified Mercalli) causing the first fatal victim in Brazil. The activity had started in May 25, 2007 with a 3.5 magnitude event and continued for several months, motivating the deployment of a local 6-station network. A three week seismic quiescence was observed before the mainshock. Initial absolute hypocenters were calculated with best fitting velocity models and then relative locations were determined with hypoDD. The aftershock distribution indicates a 3 km long rupture for the mainshock. The fault plane solution, based on P-wave polarities and hypocentral trend, indicates a reverse faulting mechanism on a N30 degrees E striking plane dipping about 40 degrees to the SE. The rupture depth extends from about 0.3 to 1.2 km only. Despite the shallow depth of the mainshock, no surface feature could be correlated with the fault plane. Aeromagnetic data in the epicentral area show short-wavelength lineaments trending NNE-SSW to NE-SW which we interpret as faults and fractures in the craton basement beneath the surface limestone layer. We propose that the Caraibas-Itacarambi seismicity is probably associated with reactivation of these basement fractures and faults under the present E-W compressional stress field in this region of the South American Plate. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Boron isotope composition of tourmalinite and vein tourmalines associated with gold mineralization, Serra do Itaberaba Group, central Ribeira Belt, SE Brazil

Important concentrations of tourmaline occur as gold-bearing stratiform tourmalinites and in mineralized quartz-tourmaline veins at the Tapera Grande and Quartzito gold prospects in the Mesoproterozoic Serra do Itaberaba Group, central Ribeira Belt (Sao Paulo State, SE Brazil). The main rock types in both prospects constitute the volcanic-sedimentary Morro da Pedra Preta Formation, which formed in a submarine back-arc setting. At Tapera Grande, the volcanic-sedimentary sequence is composed of metabasic and metavolcaniclastic rocks, graphitic and sulfur-rich metapelites, banded iron formation, metandesite, metarhyolite, calcsilicates, tourmalinites and metahydrothermalites derived from mafic and felsic rocks. The Mesoproterozoic rocks at Quartzito prospect are lithologically similar but they have been affected by Neoproterozoic faulting and shearing and by the emplacement of granitic rocks, resulting in the formation of tourmaline-rich quartz-carbonate veins with gold and base metal mineralization. We conducted a chemical and B-isotope study of tourmalines in order to better understand the origin of the stratiform tourmalinites in the Morro da Pedra Preta Formation and their relationship with gold mineralization. The overall range of delta(11)B values obtained for the tourmalinite and vein tourmalines is between - 15%. and -5 parts per thousand, with the tourmalinites failing at the low end of this range (-15 to -8 parts per thousand). Such values are typical for continental crust and inconsistent with a primary marine boron signature as expected from the submarine-exhalative model for the gold prospects. We conclude from this that tourmaline formed or recrystallized from crustal fluids related to the amphibolite-grade metamorphism which affected the Serra do Itaberaba Group and that gold deposition occurred syn- to post-peak metamorphism by phase immiscibility, as attested by fluid inclusions in Tapera Grande tourmalinite tourmaline and quartz. The vein-hosted tourmalines at Quartzito have isotopically variable boron signatures, with heavier delta(11)B values of -5 parts per thousand to -8 parts per thousand for acicular green tourmalines and lighter values (-15 parts per thousand to -7 parts per thousand for light blue, Ti-firee tourmaline from quartz-carbonate veins). We attribute the heavier boron to fluids derived from the volcano-sedimentary rocks of marine affinity whereas the lighter boron was contributed by crustal fluids related to the granitoids or metasediments in the continental crust. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estruturas tectônicas cenozóicas na porção leste da Bacia Potiguar - RN

This thesis encompasses the integration of geological, geophysical, and seismological data in the east part of the Potiguar basin, northeastern Brazil. The northeastern region is located in South American passive margin, which exhibits important areas that present neotectonic activity. The definition of the chronology of events, geometry of structures generated by these events, and definition of which structures have been reactivated is a necessary task in the region. The aims of this thesis are the following: (1) to identify the geometry and kinematics of neotectonic faults in the east part of the Potiguar basin; (2) to date the tectonic events related to these structures and related them to paleoseismicity in the region; (3) to present evolutional models that could explain evolution of Neogene structures; (4) and to investigate the origin of the reactivation process, mainly the type of related structure associated with faulting. The main type of data used comprised structural field data, well and resistivity data, remote sensing imagery, chronology of sediments, morphotectonic analysis, x-ray analysis, seismological and aeromagnetic data. Paleostress analysis indicates that at least two tectonic stress fields occurred in the study area: NSoriented compression and EW-oriented extension from the late Campanian to the early Miocene and EW-oriented compression and NS-oriented extension from the early Miocene to the Holocene. These stress fields reactivated NE-SW- and NW-SE-trending faults. Both set of faults exhibit right-lateral strike-slip kinematics, associated with a minor normal component. It was possible to determine the en echelon geometry of the Samambaia fault, which is ~63 km long, 13 km deep, presents NE-SW trend and strong dip to NW. Sedimentfilled faults in granite rocks yielded Optically Stimulated Luminescence (OSL) and Single-Aliquot Regeneration (SAR) ages at 8.000 - 9.000, 11.000 - 15.000, 16.000 - 24.000, 37.000 - 45.500, 53.609 - 67.959 e 83.000 - 84.000 yr BP. The analysis of the ductile fabric in the João Câmara area indicate that the regional foliation is NE-SW-oriented (032o - 042o), which coincides with the orientation of the epicenters and Si-rich veins. The collective evidence points to reactivation of preexisting structures. Paleoseismological data suggest paleoseismic activity much higher than the one indicated by the short historical and instrumental record

Implicações tectônicas na hidrologia do aqüífero Barreiras e sistema lacustre do Bonfim, Nísia Floresta-RN

This MSc dissertation presents the results of a research carried out in a 500 km2 area in the Nísia Floresta county. The main goal of the research was to evaluate fault influence on hidrology features of aquifers and lakes, mainly in the Barreiras Group and in the Bonfim lake cluster respectively. The Precambrian crystalline basement is made of Caicó Complex rocks. They are capped by cretaceous sedimentary rocks and by cenozoic sedimentary rocks. Only the latter outcrop in the study area, wheareas the former are described in boreholes. Faults cut across all stratigraphic units and their main trends are NW, NE and E-W, which have been generated by E-W compression. Subordinate N-S trending faults also take place and have been generated by N-S oriented compression. Fault controlled hydrologic features are observed throughout the study area. There are sudden changes in saturated thicknesses of the Barreiras Aquifer due to vertical displacement of the Barreiras Group. The most important underground water source of the Bonfim Lake is related to abrupt thickness changes of the aquifer. In addition, the main faults control the underground drainage network and, probably, change in direction of equipotential surfaces seen on the potenciometric map. Regarding the surface hydrologic features, faults also control river and stream channels, as well as lake origin and shapes. The Bonfim Lake, in particular, has its peculiar shape, which follows NW and NE lineaments, and origin related to faulting and probably underground carstics processes

Tectônica rúptil e sismicidade na área de inundação do açude do Castamhão (CE): implicações para o risco sísmico

This study describes brittle deformation and seismicity in the Castanhão Dam region, Ceará State, Brazil. This reservoir will include a hidroeletric power plant and will store about 6,7 billions m3 of water. Five main litostratigraphic unit were identified in the region: gneissic-migmatitic basement, metavolcanosedimentary sequence, granitoid plutons of Brasiliano age, Mesozoic basaltic dike swarm, and Cenozoic fluvial terraces of the Jaguaribe river. The region has experienced several faulting events that occurred at different crustal levels. Faults formed at depths less than about 12 km present left-lateral movement and are associated with epidote and quartz infillings. Faults formed at depths less than 7 km are mainly strike-slip present cataclastic rocks, fault breccia and gouge. Both fault groups form mainly NE-trendind lineaments and represent reactivation of ductile shear zones or new formed faults that cut across existing structures. Seismically-induced liquefaction fractures take place in Cenozoic terraces and indicate paleoearthquakes that may have reached at leat 6,8 MS. In short, this work indicate that the level of paleoseismicity is much greater than one observed in the instrumental record. Several faults are favourably oriented for reactivation and induced seismicity should be expected after the Castanhão Dam impoudment

Correlação entre contexto morfoestrutural e sismicidade nas regiões de João Câmara e São Rafael (RN)

This MSc thesis describes brittle deformation in two seismic zones located in north-eastern Brazil: João Câmara and São Rafael, Rio Grande do Norte State. Both areas show seismogenic faults, Samambaia and São Rafael, indicated by narrow zones of epicentres with a strike of 040o, a lenght of 30 km and 4 km, and a depth of 1-12 and 0,5-4 km, respectively. The first seismological and geological studies suggested blind faults or faults that were still in the beginning of the nucleation process. The region is under E-W-oriented compression and is underlain by Precambrian terrains, deformed by one or more orogenic cycles, which generated shear zones generally marked by strong pervasive foliation and sigmoidal shapes. The crystalline basement is capped by the Cretaceous Potiguar basin, which is also locally capped by Pliocene continental siliciclastic deposits (Barreiras Formation), and Quaternary alluvium. The main aim of this study was to map epicentral areas and find whether there are any surface geological or morphotectonic expression related to the seismogenic faults. A detailed geological map was carried out in both seismic areas in order to identify brittle structures and fault-related drainage/topographic features. Geological and morphotectonic evidence indicate that both seismogenic faults take place along dormant structures. They either cut Cenozoic rocks or show topographic expression, i.e., are related to topographic heights or depressions and straight river channels. Faults rocks in the Samambaia and São Rafael faults are cataclasite, fault breccia, fault gouge, pseudotachylyte, and quartz veins, which point to reactivation processes in different crustal levels. The age of the first Samambaia and the São Rafael faulting movement possibly ranges from late Precambrian to late Cretaceous. Both fault cut across Precambrian fabric. They also show evidence of brittle processes which took place between 4 and 12 km deep, which probably have not occurred in Cenozoic times. The findings are of great importance for regional seismic hazard. They indicate that fault zones are longer than previously suggested by seismogenic studies. According to the results, the methodology used during this thesis may also be useful in other neotectonic investigation in intraplate areas

Mesozoic tectonic evolution of the south Orkney microcontinent, Scotia arc, Antarctica

The South Orkney Islands are the exposed part of a continental fragment on the southern limb of the Scotia are. The islands are to a large extent composed of metapelites and metagreywackes of probable Triassic sedimentary age. Deformation related to an accretionary wedge setting, with associated metamorphism from anchizone to the greenschist facies, are of Jurassic age (176-200 Ma). on Powell Island, in the centre of the archipelago, five phases of deformation are recognized. The first three, associated with the main metamorphism, are tentatively correlated with early Jurassic subduction along the Pacific margin of Gondwana. D-4 is a phase of middle to late Jurassic crustal extension associated with uplift. This extension phase may be related to opening of the Rocas Verdes basin in southern Chile, associated with the breakup of Gondwanaland. Upper Jurassic conglomerates cover the metamorphic rocks unconformably. D-5 is a phase of brittle extensional faulting probably associated with Cenozoic opening of the Powell basin west of the archipelago, and with development of the Scotia are.

The Sao Vicente earthquake of 2008 April and seismicity in the continental shelf off SE Brazil: further evidence for flexural stresses

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A tectônica meso-cenozóica de parte da borda nordeste da Bacia do Paraná: traços de fissão em apatita

The possible development of thermal events in the central portion of São Paulo state was described based on apatite fission track analysis. Using apatites of sedimentary rocks of the Paraná Basin, modeling the thermal history was made possible due to the homogeneity of the data. Every thermal history begins with a total annealing of fission tracks, related to the Serra Geral magmatism, evolving into a cooling period. In addition to cooling after the magmatism (Early Cretaceous) two other periods of cooling were also detected, registered in the Late Cretaceous/ Paleocene and Eocene, driven as much by uplift with tectonic denudation as by faulting. The nearest portion of the edge of the basin (external to the Dome of Pitanga), registered a period of warming over the Paleocene that can be attributed to the increase in the geothermal gradient. The periods of cooling have a regional and temporal relationship with the tectonic events that occurred in the southeastern Brazil and were described in the crystalline basement. The period of warming, registered in the Late Cretaceous/ Paleocene, has local occurrence and can be found only in the southern portion of the studied area.

Correlação entre dados geofísicos e geológicos em ocorrência de cobre localizada na bacia sedimentar do Camaquã - RS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Geologia, geomorfologia e morfotectônica da região de Marabá - PA

Pós-graduação em Geologia Regional - IGCE

Estudo da geometria e cinemática das rochas sedimentares arqueanas da mina do Igarapé do Azul – Carajás-PA

Mina de Manganês do Igarapé Azul posiciona-se geologicamente no interior do feixe da Falha Carajás, na porção central do Sistema Transcorrente de Carajás. O depósito do Manganês do Azul relaciona-se a rochas sedimentares pelíticas do Membro Azul, na base da Formação Águas Claras (Arqueano), em contato discordante, acima do Grupo Grão Pará (Nogueira et al, 1995). Três frentes de lavra a céu aberto estão atualmente em andamento na área: (1) Mina Principal (Mina 1), (2) Mina 2 e (3) Mina 3. Nestes locais encontram-se excelentes afloramentos de siltitos intercalados com argilitos e arenitos finos, intercalados com níveis manganesíferos. Essas rochas estão organizadas em conjuntos de dobras e falhas normais e inversas sob deformação heterogênea, particionada em diferentes escalas. As seções geológicas realizadas nas frentes de lavra mostram a predominância de siltitos intercalados com argilitos em contato com rochas pelíticas manganesíferas e minério (bióxido de Mn). Nessas rochas são comuns estruturas primárias tipo hummocky, estratificações cruzadas, e laminações plano-paralelas. O acamamento centimétrico a métrico (em média de 30 a 50 cm ) representa a principal estrutura primária, usada como marcador de deformação, observada nas rochas. A Mina do Igarapé Azul encontra-se dividida em dois blocos, separados por falha normal com rejeito de até dezenas de metros, com o bloco norte alto em relação ao bloco sul. O bloco sul encontra-se pouco deformado, apresentado uma regularidade no acamamento que mergulha com ângulos suaves para sul, colocando a camada de minério sucessivamente em níveis mais profundos na direção S. No bloco norte o acamamento apresenta um comportamento heterogêneo. A deformação é mais expressiva nessa região, estando o nível de minério deformado por dobras e falhas inversas. Além da cinemática vertical, as falhas apresentam deslocamento conjugado destral dando a essas feições um caráter oblíquo. Essa região pode ser definida como um corredor de deformação. O corredor observado no bloco norte, de acordo com os domínios principais separados pelas falhas anteriormente descritas, possui orientação NW-SE, com aproximadamente um quilômetro de extensão, sendo caracterizado por dobras assimétricas curvilineares com eixos de mergulhos suaves (10° a 25°) para NW e SE. Essas dobras são seccionadas por falhas normais sinuosas NW-SE e/ou E-W, com baixo ângulo de mergulho (em torno de 10° a 30°), subordinadas a transcorrências destrais, gerando em escala de detalhes feições como drag folds. Observam-se ainda falhas inversas retas e/ou sinuosas NW-SE e zonas de falhas sub-verticalizadas WNW -ESE. As dobras individuais nesta área são estruturas do tipo reversas, flexurais e com geometria en echelon com orientação semelhante às dobras curvilineares: eixos com baixo ângulo de mergulho (10° a 25°) e caimento para SE. O conjunto de feições anteriormente descrito desenha, em escala quilométrica, um antiforme aberto, provavelmente resultante da acomodação do acamamento em resposta a deformação dessas falhas. O paralelismo entre feições observadas na área da Mina do Igarapé Azul e os lineamentos maiores que desenham a Falha Carajás em planta sugere uma relação com dois importantes episódios deformacionais ocorridos durante a história tectônica da Falha Carajás. As falhas normais associadas a componente direcional destral, de maior expressividade da área da mina, estariam relacionadas ao episódio de transtensão destral responsável pela instalação da Falha Carajás anterior a 2.6 Ga (Pinheiro, 1997). As dobras, as falhas de cavalgamento e as zonas de falhas sub-verticalizadas estariam relacionados a deformações sob regime de transpressão sinistral, um segundo evento atuante na região, responsável pela reativação e inversão da maioria das estruturas próximas à zona da Falha Carajás (Pinheiro, 1997; Pinheiro & Holdsworth, 2000; Lima, 2002).

Análise de feições geológicas na região de Tartarugalzinho, Amapá, através de métodos geofísicos

Dois métodos geofísicos foram aplicados para a detecção de estruturas geológicas na borda oriental do Escudo das Guianas. O método gravimétrico foi aplicado para encontrar falhas, discordâncias e descontinuidades no embasamento, associadas a cinturões de cisalhamento que possuem orientação NW-SE, e o posicionamento da profundidade com que o embasamento se encontra da superfície. Foram encontradas falhas no embasamento e também indicações de que a crosta apresenta um afinamento em certa região da borda. O método eletromagnético GPR foi utilizado para encontrar descontinuidades geológicas nas rochas sedimentares e averiguar se essas feições são o reflexo das falhas no embasamento e/ou reativação de algumas delas. O GPR localizou feições interpretadas como descontinuidades em rochas e paleoestruturas. O estudo teve o intuito de compreender como as descontinuidades do embasamento podem ter influenciado na formação de bacias sedimentares do Terciário e na formação de paleoestruturas rasas.

Delineamento do pé do talude na margem continental do Ceará através da integração de dados geológicos e geofísicos

A metodologia de interpretação integrada dos dados geológicos e geofísicos observados em um perfil da margem continental do Ceará possibilita a identificação e a integração de características peculiares a cada tipo de dado. Dessa forma, é possível se definir a localização mais provável de feições estruturais importantes, tais como a fronteira entre as crostas continental e oceânica e o pé do talude, objeto do presente estudo. Segundo o Artigo 76 (parágrafo 4, item b) da Convenção das Nações Unidas para o Direito do Mar, o pé do talude é definido como o ponto de variação máxima do gradiente do talude na sua base. Entretanto, essa definição, apesar de simples no contexto fisiográfico, não é suficiente para propiciar a localização do pé do talude como preconiza a Convenção, razão pela qual se aplicam os métodos geofísicos. Dentro do contexto geofísico-geológico está implícita a interpretação quantitativa das anomalias gravimétricas ar-livre, que possibilita o delineamento do modelo geofísico representando a subsuperfície, cuja finalidade é subsidiar geologicamente a interpretação integrada dos dados aludidos. Um procedimento automático de ajuste de curvas combinando as técnicas de inversão de busca sistemática e a que utiliza derivadas foi usado com o propósito de gerar o modelo geofísico. A aplicação rigorosa de vínculos preliminarmente e a constante reavaliação desses vínculos através de um processo interativo entre a sísmica e a gravimetria, gerado durante a interpretação quantitativa das anomalias ar-livre, possibilitaram que o modelo geofísico final estivesse dentro dos padrões geológicos para área, notadamente quanto ao equilíbrio isostático (Teoria de Airy). O objetivo do presente trabalho é se estudar as características geológicas e geofísicas observadas ao longo de um perfil da margem continental do Ceará (LEPLAC III), notadamente quanto ao pé do talude, buscando estabelecer a aplicabilidade de uma metodologia de interpretação integrada desses dados, cuja finalidade é se definir de forma sistemática a localização mais provável para esta feição fisiográfica. A metodologia de interpretação integrada dos dados geológicos e geofísicos empregada mostrou-se eficiente para este objetivo. Foi possível se integrar: (i) a localização fisiográfica (distância da costa e profundidade) do pé do talude; (ii) a zona de instabilidade tectônica evidenciada pelos falhamentos, comuns nesta região; (iii) ao fim de uma zona magnética perturbada, associado a um ponto de mínimo na curva de anomalia magnética, e que possivelmente delimita o início de uma zona magnética quieta, denominada de anomalia E e (iv) um ponto de inflexão na curva de anomalia ar-livre, associado ao efeito gravimétrico do contraste de densidades entre as crostas continental, os sedimentos e a água do mar, evidenciado pela geometria do talude. Foi possível ainda se definir a localização mais provável para a fronteira entre as crostas continental e oceânica. Dada a rigorosidade na aplicação das técnicas de inversão e dos vínculos é provável que as correlações das características intrínsecas a cada tipo de dado efetuadas na conclusão desse trabalho tenham fundamento e possam ser confirmadas. A condição para isto é a aplicação da metodologia aqui estabelecida em um número maior de perfis.

Estudo das feições lineares observadas em dados aeromagnéticos da Bacia do Solimões a partir de imagens digitais de sombreamento do relevo anômalo total

A Bacia do Solimões é caracterizada por um padrão magnético complexo, expresso ao longo de toda sua extensão, e produzido pela superposição de anomalias magnéticas que se apresentam sob a forma de feições lineares. Tais feições refletem as diferentes atividades tectônicas que atuaram na Região Amazônica através do Pré-Cambriano e Fanerozóico. Neste trabalho, foi aplicado nos dados aeromagnéticos da Bacia do Solimões um método de processamento de imagens digitais de sombreamento do relevo magnético anômalo total que, dadas suas características metodológicas, permitindo utilizá-lo como um filtro direcional, possibilitou a definição de aspectos relevantes no contexto das relações entre os lineamentos magnéticos E/W, NE/SW, e NW/SE. Nesse sentido, foram identificados padrões de lineamentos magnéticos que refletem a existência de zonas de cisalhamento transcorrentes dextrais, orientadas preferencialmente na direção E/W. A interação entre os diversos segmentos transcorrentes promoveu o desenvolvimento de um regime predominantemente transpressivo, representado por falhas reversas associadas aos lineamentos magnéticos E/W e NE/SW; e duplexes direcionais formando falhas em flor positivas e negativas associadas, respectivamente, aos lineamentos magnéticos orientados na direção N70-80E e N70-80W. A análise quantitativa permitiu explicar dois aspectos importantes em relação às feições lineares observadas nas imagens digitais. O primeiro mostra, através de modelamentos baseados na superposição de prismas bidimensionais, que estas feições lineares magnéticas podem ser explicadas pela superposição de fontes profundas intraembasamento altamente magnéticas, e fontes rasas de alta frequência, sendo estas associadas a falhas reversas ao longo dos níveis de diabásio, presentes em forma de intrusões nos sedimentos paleozóicos da Bacia do Solimões. O segundo aspecto, baseado na utilização dos conceitos da cross-covariância, constata a presença de 'offsets' dextrais, associados aos lineamentos magnéticos NE—SW, ao longo da direção E—W. Este fato mostra, quantitativamente, que o padrão magnético desta região pode ser explicado pela presença de zonas de cisalhamento transcorrestes dextrais, cujos processos tectônicos associados foram fortemente condicionados por zonas de fraquezas pré-existentes (Pré-Cambrianas, Paleozóicas) durante o Mesozóico e Cenozóico.