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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2014.tde-26112014-145430
Document
Author
Full name
Thaís Nogueira Hyppolito Meira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Juliani, Caetano (President)
Fuck, Reinhardt Adolfo
Palma, José Francisco Molina
Casco, Antonio García
Cordani, Umberto Giuseppe
Ramos, Victor
Title in Portuguese
Metamorfismo e evolução tectônica do Cinturão Pareado Permo-Carbonífero na Região de Pichilemu, Cordilheira da Costa do Chile Central
Keywords in Portuguese
não disponível
Abstract in Portuguese
O embasamento metamórfico do Chile central constitui um paleo-prisma de acresção que se desenvolveu entre o Paleozoico Superior e o Triássico, quando da subducção de crosta oceânic sob a margem sudoeste do Gondwana. A região de Pichilemu (34° S) é conhecida por exposições relativamente bem preservadas de distintos setores da cunha acrescionária. As rochas derivadas de zonas profundas do paleo-prisma de acresção preservam condições metamórficas de baixa razão dT/dP, relacionada à transferência de material à base da cunha durante contínua atividade de subducção. Já as rochas de origem mais rasa raramente revelam as condições metamórficas relacionadas à fase acrescionária, mas registram, por sua vez, a intensa atividade magmática do arco associado, i.e., alta razão dT/dP, responsável pela formação de auréolas de contato. A primeira delas constitui a Série Ocidental, ou série High-Pressure/Low-Temperature (HP/LT), e é formada por metabasitos e rochas metassedimentares; enquanto que a série adjacente, de mais baixa pressão e alta temperatura (LP/HT), e essencialmente sedimentar, denomina-se Série Oriental. Juntamente, essas séries definem um cinturão metamórfico pareado. Esta tese inclui temas variados, os quais têm em comum o estudo petrológico e tectônico das rochas constituintes do paleo-prisma de acresção do Chile central. A partir da combinação de evidências geológicas e petrológicas de distintas porções do prisma foi possível abordar temporalmente a evolução da Proto-margem Andina na região do Chile central. Nesse sentido, estudos geoquímicos de elementos traços e razões isotópicas nos sistemas Sm-Nd e Rb-Sr em xistos verdes, xistos azuis e anfibolitos da série HP/LT revelam características de basaltos tipo N-MORB-E-MORB-OIB para os protolitos constituintes da bacia oceânica, gerados em ambiente de interação dorsal-pluma mantélica. A bacia oceânica subductada sob a margem sudoeste do Gondwana caracterizava-se pela presença de cadeias de seamounts e possivelmente plateaus oceânicos. O padrão regional da heterogeneidade geoquímica ao longo do embasamento do Chile é compatível com a atividade de pluma durante o desenvolvimento da bacia oceânica, o que em termos de evolução geotectônica sugere envolvimento de pluma mantélica na separação do controverso terreno Chilenia (e Cuyania?) do supercontinente Laurentia no Paleozoico Inferior. Idades 'ANTPOT.40 Ar'/'ANTPOT.39 Ar' obtidas em fengita e anfibólio de granada-mica xistos e anfibolitos, combinadas com informações químico-texturais de mapas de raios X, e trajetórias P-T obtidas por termobarometria de multi-equilíbrios e pseudosseções, revelam vestígios do início da atividade de subducção, e de resfriamento em profundidade no canal de subducção relacionado (near-isobaric cooling). Idades de resfriamento indicam que o fluxo forçado de material no canal se iniciou em ~ 320 Ma, quando granada-mica xistos ascenderam de aproximadamente 40 km ao longo da interface de subducção, a taxas de ca. 2 mm 'yr POT.-1' , misturando-se tectonicamente a rochas máficas acrescidas a profundidades um pouco mais rasas (~ 30 km). Os resultados obtidos indicam que a justaposição tectônica resultou na formação de uma unidade não caótica formada por litotipos heterogêneos (matriz sedimentar menos resistente e rocha máfica). Uma vez incorporada no prisma acrescionário em ~ 308 Ma, a unidade tectônica passou à dinâmica mais lenta de exumação (0,20-0,50 mm yr -1 ) dominada por erosão. Essas observações estão de acordo com evidencias recentes descritas em outros terrenos de rochas de alta pressão, nos quais parece haver formação local de mistura tectônica espacialmente restrita. Estudos termobarométricos por diagramas de fases e pseudosseções, combinados com evidências de campo, micro-estruturas em porfiroblastos de biotita, estaurolita e andalusita, permitiram caracterizar o metamorfismo de contato (Série Oriental) na auréola de Pichilemu como sendo intercinemático, o qual se desenvolveu entre a foliação S1 relacionada à acresção frontal e a foliação S2,associada à transferência de material na base do prisma. A proximidade temporal entre a transposição da foliação S1 pela foliação penetrativa S2 e a entrada de seamounts na zona de subducção (parte dos quais se transformaram em xistos azuis em ~ 300 Ma) indica que processos episódicos foram responsáveis por afetar as zonas mais rasas (< 15 km) e "estacionárias" do prisma acrescionário, convertendo-as em zonas tectonicamente ativas durante os primeiros estágios de descompressão e resfriamento, após a formação da auréola de contato. A análise textural, em diagramas de fases, de química de anfibólios de xistos azuis e xistos verdes da região de Pichilemu permitiu identificar que esses litotipos se formaram em condições transicionais entre as fácies xisto verde e xisto azul (~ 7,0-8,0 kbar e ca. 400° C), corroborando a existência de uma zona preferencial de acresção na base do prisma, i.e., zona de acresção basal. Por outro lado, os resultados obtidos indicam que xistos azuis e xistos verdes relacionadas na escala de afloramento são isofaciais, tendo a composição química do protolitos exercido forte controle na formação das assembleias características de xistos azuis e xistos verdes nessas condições de pressão e temperatura. De modo geral (complexo N-MORB-E-MORB-OIB) nota-se o papel do controle composicional, sendo as composições OIB mais favoráveis à formação de xistos azuis. Idades 'ANTPOT.40 Ar'/ 'ANTPOT.39 Ar' de resetting em mica branca de rochas metassedimentares, xistos verdes e xistos azuis, juntamente com evidências químico-texturais, indicam overprint termal Permiano (~ 270 Ma) e Triássico (~ 220 Ma) nas rochas da Série Ocidental na região de Pichilemu.
Title in Spanish
Metamorfismo y evolución tectónica del Cinturón Pareado Permo-Carbonífero en la Región de Pichilemu, Cordillera de la Costa de Chile Central
Keywords in Spanish
Não disponível
Abstract in Spanish
El basamento metamórfico de Chile central constituye un paleo-prisma de acreción desarrollado entre el Paleozoico Superior y el Triásico durante la subducción de corteza oceánica bajo el margen suroeste de Gondwana. La región de Pichilemu (34° S) es conocida por sus exposiciones rocosas relativamente bien preservadas, derivadas de distintas zonas de la cuña acrecionaria. Las zonas profundas preservan las condiciones metamórficas de baja razón dT/dP, asociadas a la transferencia de material a la base de la cuña durante continua actividad de subducción. Las zonas someras raramente demuestran las condiciones metamórficas acrecionarias, sin embargo, registran la intensa actividad magmática del arco asociado, i.e., alta razón dT/dP, responsable por la generación de aureolas de contacto. La primera de ellas constituye la Serie Occidental, o serie High-Pressure/Low-Temperature (HP/LT), formada por metabasitas y rocas metasedimentarias, mientras la serie adyacente, de más baja presión y alta temperatura (LP/HT), y esencialmente sedimentaria, se denomina Serie Oriental. Juntamente, las dos series definen un cinturón metamórfico pareado. Esta tesis incluye distintos temas, los cuales tienen en común el estudio petrológico y tectónico de las rocas formadoras del paleo-prisma de acreción de Chile central. De la combinación de evidencias geológicas y petrológicas de diversos sectores del paleo-prisma ha sido posible establecer una evolución temporal del Protomargen Andino en la región de Chile central. En este sentido, estudios geoquímicos de elementos traza y composiciones isotópicas en los sistemas Sm-Nd y Rb-Sr en rocas máficas (esquistos verdes, esquistos azules y anfibolitas) de la Serie Occidental revelan características de basaltos tipo N-MORB-E-MORB-OIB para los protolitos de la cuenca oceánica, generados en ambiente de interacción dorsal-pluma oceánica. La cuenca oceánica subducida bajo el margen de Gondwana se caracterizaba por la presencia de cadenas de seamounts y posiblemente plateaus oceánicos. El patrón regional de la heterogeneidad geoquímica a lo largo del basamento de Chile central es compatible con la actividad de pluma durante el desarrollo de la cuenca oceánica; lo que en términos de la evolución geotectónica sugiere la implicación de pluma mantélica en la separación del debatible terreno Chilenia (y Cuyania?) del supercontinente Laurentia durante el Paleozoico Inferior. Edades 'ANTPOT.40 Ar'/ 'ANTPOT.39 Ar' en fengita y anfíboles de esquistos con granate y anfibolitas, combinados con análisis químico (s) y textural (es) por mapas de rayos X, sumado a análisis petrológico (s) por termobarometría de multiequilibrios y pseudosecciones, han permitido deducir las condiciones metamórficas (trayectorias P-T-t-d) desde el inicio de la subducción y del enfriamiento en profundidad (near-isobaric cooling) en el canal de subducción asociado. Las trayectorias P-T-t-d indican que el flujo forzado de material en el canal se ha iniciado el ~ 320 Ma, cuando esquistos con granate ascendieron desde ~ 40 km de profundidad en la interfaz de subducción, a tasas de exhumación de 2 mm 'yr POT.-1' , mezclándose tectónicamente con rocas máficas algo más someras a ca. 30 km. Los resultados obtenidos indican que la yuxtaposición tectónica ha resultado en la formación de una unidad heterogénea (matriz sedimentaria "débil" y rocas máficas) y no caótica. Una vez incorporadas en la cuña acrecionaria en crecimiento a los ~308 Ma, la unidad siguió en proceso de exhumación bajo régimen erosivo caracterizado por tasas de exhumación de ~ 0.20-0.50 mm 'yr POT.-1' . Tales observaciones están de acuerdo con evidencias recientemente descritas en otros terrenos de alta presión, en los cuales las zonas de mezcla tectonica parecen ocurrir localmente, siendo además espacialmente reducidas. Estudios termobarométricos por diagramas de fases y pseudosecciones, combinados con evidencias de campo, microestructuras en porfidoblastos de biotita, estaurolita y andalusita, y datos geocronológicos disponibles en la literatura, han permitido caracterizar el metamorfismo de contacto (Serie Oriental) en la aureola de Pichilemu como intercinemático, habiendo ocurrido entre la foliación S1, asociada a la acreción frontal, y la foliación S2, relacionada a la transferencia de material en la base del prisma. La proximidad temporal entre el desarrollo de la foliación S2 y la entrada de seamounts en la zona de subducción (parte de los cuales se han transformado en esquistos azules a los ~ 300 Ma) indica que procesos episódicos han sido responsables por afectar las zonas más someras e estables del prisma de acreción, convirtiéndolas en zonas tectónicamente activas. El análisis textural, los diagramas de fase y la química de anfíboles de esquistos azules y esquistos verdes de la región de Pichilemu han permitido identificar que estos litotipos se han formado en condiciones transicionales entre las facies esquisto verde y esquisto azul (~ 7,0-8,0 kbar e ca. 400 °C) corroborando la existencia de una zona preferencial de acreción en la base del prisma, i.e., zona de acreción basal. Por otra parte, los resultados que se presentan indican que los esquistos azules y verdes asociados a escala de afloramiento son isofaciales, habiendo la composición química de los protolitos ejercido fuerte control en la formación de asambleas minerales características de esquistos azules y verdes en las condiciones de presión y temperatura estudiadas. De manera general (complejo N-MORB-E-MORB-OIB), notase el papel del control composicional, y se ha observado que las composiciones OIB son más favorables para la formación de esquistos azules. Edades 'ANTPOT.40 Ar'/ 'ANTPOT.39 Ar' de reseteo en mica blanca de rocas metasedimentarias, esquistos verdes y esquistos azules, juntamente con evidencias químico-texturales, muestran overprint térmico de edad Permiana (~ 270 Ma) y Triásica (~ 220 Ma) en las rocas de la Serie Occidental.
 
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Release Date
2018-11-26
Publishing Date
2014-11-28
 
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