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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2022.tde-25032022-115032
Documento
Autor
Nome completo
Carlos Fernando Avila Rodrigues
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Archanjo, Carlos Jose (Presidente)
Neves, Sérgio Pacheco
Porcher, Carla Cristine
Schmitt, Renata da Silva
Viegas, Luis Gustavo Ferreira
Título em português
Evolução estrutural, reologia e magmatismo associado à tectônica transcorrente no Domínio Ceará Central, Província Borborema
Palavras-chave em português
Cinemática
Evolução estrutural
Geocronologia
Granito
Microestruturas de deformação
Termocronologia
Tramas magnéticas
Resumo em português
Estágios finais da orogênese Brasiliana (800550 Ma) na Província Borborema do nordeste do Brasil são marcados por zonas de cisalhamento transcorrentes associadas a plutonismo granítico. No Domínio Ceará Central, as zonas de cisalhamento Senador Pompeu (NE) e Tauá (NNW) possuem cinemática conjugada (destral e sinistral, respectivamente) e circunscrevem terrenos caracterizados por metamorfismo de alto grau e migmatização. Consistem de gnaisses miloníticos, milonitos a ultramilonitos, cataclasitos e pseudotaquilitos. Em suas ombreiras e núcleos occorrem os batólitos graníticos Quixadá, Quixeramobim, Tauá, Pedra Lisa e Nova Russas. As relações genéticas entre magmatismo e evolução estrutural da transcorrência permitem determinar o real papel tectônico das zonas de cisalhamento durante a convergência e exumação no orógeno. Para este fim, as zonas de cisalhamento e plútons graníticos foram investigados por estudos de campo, análise estrutural e microestrutural (com difração de elétrons retroespalhados - EBSD), análise de tramas magnéticas (por Anisotropia de Susceptibilidade Magnética - ASM), geocronologia (U-Pb SHRIMP) e termocronologia (Ar-Ar). Os granitos associados às zonas de cisalhamento possuem estruturas de deformação em estado magmático e em estado sólido de alta temperatura que corroboram sua colocação em sincronicidade com a deformação transcorrente. Suas idades de cristalização são concordantes em c. 584 Ma. O caráter conjugado para o par Senador Pompeu-Tauá promove extrusão para nordeste do bloco interno do Domínio Ceará Central. Os enxames de diques Ematuba, Independência e Marrecas, que também foram formados em 584 Ma, têm uma orientação consistente com a direção de encurtamento esperada para o par cisalhante. Na junção entre as zonas de cisalhamento Senador Pompeu e Tauá forma-se um zíper de fechamento destral expresso pela zona de cisalhamento de Cococi (majoritariamente coberta pela bacia homônima). O batólito sin-tectônico de Tauá exibe uma prolongada história de cristalização entre 584 e 571 Ma. Seus stocks internos mais tardios Várzea do Boi (571 Ma) e Lagoa de Pedra (576 Ma) exibem intercalação concêntrica de fácies bimodais (granitos e dioritos), estruturas de mistura de magmas e hibridização, e textura maciça, indicando pouca influência da deformação regional. Foliações e lineações magnéticas medidas por ASM em geral são concordantes com a estrutura circular dos corpos. Localmente, tramas magnéticas truncam contatos magmáticos em orientação consistente com a deformação regional. Dioritos e granitos têm valores intermediários de susceptibilidade magnética (K 0:5 mSI) e fases paramagnéticas e ferromagnéticas magmáticas formam sua trama. Baixos valores de anisotropia (P 5%) indicam a fraca influência da deformação, que se deve a uma interferência de forças de corpo e forças tectônicas enfraquecidas de estágios finais de orogênese. Nas proximidades da junção entre as zonas de cisalhamento Senador Pompeu e Tauá, granitos sin-tectônicos e milonitos possuem idades Ar-Ar de anfibólio e biotita de 577 562 Ma e 561554 Ma, respectivamente. Integração dos termocronômetros disponíveis (aproximadamente de 700 C em 580 Ma a 300 C em 560 Ma) permitem determinar elevadas taxas de resfriamento para as zonas de cisalhamento transcorrentes de 20 40 C/Myr. Tal resfriamento se deu cerca de 20 Myr depois do resfriamento do bloco interno do Domínio Ceará Central. A trajetória horária P-T-t das unidades principais revelam que o resfriamento do bloco interno foi causado por uma exumação a taxas entre 1.9 e 5.8 mm/yr. Entre c. 610 e 530 Ma, o terreno foi exumado lentamente a taxas entre 0.3 e 0.9 mm/yr. O resfriamento diferencial rápido das zonas de cisalhamento se deve a um regime termal próprio causado pelo magmatismo. As interações cinemáticas no par conjugado Senador Pompeu-Tauá provocam episódios de espessamento e afinamento, registrados amplamente em marcadores de deformação finita e vorticidade (varáveis em torno de W = 0:71) nos granitos sin-tectônicos. Zíperes de fechamento destral se formam ao longo da zona de cisalhamento Senador Pompeu por junção com zonas sinistrais (e.g. Hebrón e Cococi) onde se encontram justapostos critérios destrais e sinistrais. Uma inclinação pós-orogênica de cerca de 3° expôs um perfil da crosta ao longo da zona de cisalhamento Senador Pompeu, com a transição rúptil-dúctil em sua parte média registrada por um feixe de alta tensão de fluxo de até 200 MPa. Uma simulação reológica-mecânica da variação da espessura de zonas de cisalhamento com base em um perfil de resistência apropriado e comparação com o aumento sistemático da largura, de <2 km no segmento sul para 2030 km no segmento norte, indica que a taxa de cisalhamento foi de c. 10 mm/yr. Deflexão de unidades litológicas indicam um rejeito mínimo de 5075 km, indicando que a longevidade da transcorrência possivelmente se caracteriza em c. 584570 Ma.
Título em inglês
not available
Palavras-chave em inglês
Deformation microstructures
Geochronology
Granite
Kinematics
Magnetic fabrics
Structural evolution
Thermochronology
Resumo em inglês
Final stages of the Brasiliano orogeny (800550 Ma) in the Borborema Province of northeast Brazil are marked by large transcurrent shear zones associated to granite plutonism. In the Ceará Central Domain, the Senador Pompeu (NE) and Tauá (NNW) shear zones have a conjugate kinematics (right and left-lateral, respectively) and outline terranes characterized by high-grade metamorphism and migmatization. They consist of mylonitic gneisses, mylonites and ultramylonites, cataclasites and pseudotachylites. Granite batholiths (Quixadá, Quixeramobim, Tauá, Pedra Lisa and Nova Russas) occur at its shoulders and core. Genetic relations between magmatism and the structural evolution of strike-slip deformation allow determination of the real role of shear zones for accomodating convergence and exhumation of the orogen. To that end, the shear zones and granite plutons were investigated through detailed field studies, structural and microstructural analysis (with Electron Backscatter Diffraction - EBSD), magnetic fabric analysis (with Anisotropy of Magnetic Susceptibility - AMS), geochronology (U-Pb SHRIMP) and thermochronology (Ar-Ar). Shear zone-bounded granites display magmatic and solid state deformation structures that support its emplacement synchronous with strike-slip deformation. Their crystallization ages are concordant at c. 584 Ma. Therefore, the conjugate character of the Senador Pompeu-Tauá pair leads to northeastwards extrusion of the internal block of the Ceará Central Domain. The Ematuba, Independência and Marrecas dyke swarms, which also formed at 584 Ma, have an orientation consistent with the implied shortening direction. At the junction of the Senador Pompeu and Tauá shear zones a dextral closing zipper is formed, materialized in the Cococi shear zone (buried by the homonymous basin). The syn-tectonic Tauá batholith has a protracted crystallization history between 584 and 571 Ma. Its internal and latest stocks Várzea do Boi (571 Ma) and Lagoa de Pedra (576 Ma) exhibit a concentric layering of bimodal facies (granites and diorites), magma mingling structures, hybridization, and massive texture, indicating minor influence of regional deformation. Magnetic foliations and lineations determined with AMS are generally concordant with the circular structure of the stocks. Locally, magnetic fabrics cross-cut magmatic contacts in orientations consistent with the regional deformation field. Diorites and granites have intermediate magnetic susceptibility (K 0:5 mSI) and both paramagnetic and ferromagnetic phases form its magnetic signal. Low fabric anisotropy (P 5%) indicate the weak influence of deformation, which is a combination of body forces and waning tectonic forces in late stages of orogenesis. In the proximity to the shear zone junction, syn-tectonic granites and mylonites have amphibole and biotite Ar-Ar ages of 577562 Ma and 561554 Ma, respectively. Integration of available thermochronometers (approximately from 700 C at 580 Ma to 300 C at 560 Ma) allow determination of fast cooling rates for transcurrent shear zones of 2040 C/Myr. This cooling event occurred c. 20 Myr after cooling of the internal block of the Ceará Central Domain. Clockwise P-T-t paths of the main geologic units show that the cooling of the internal block followed fast exhumation at rates between 1.9 and 5.8 mm/yr. Between c. 610 and 530 Ma, the terrane was exhumed as a coherent unit at rates between 0.3 and 0.9 mm/yr. The rapid differential cooling of the shear zones is caused by an internal thermal regime related to magmatism. Kinematic interactions in the conjugate Senador Pompeu-Tauá pair led to episodes of thickening and thinning, recorded in gauges of strain and vorticity (variable around W = 0:71) in the syn-tectonic granites. Dextral closing zippers form along the Senador Pompeu shear zone at junctions with left-lateral shear zones (e.g. Hebrón and Cococi) where right and left-lateral kinematic criteria are found juxtaposed. A post-orogenic tilt of 3° exposed a crustal profile along the Senador Pompeu shear zone, with the brittle-ductile transition at its middle segment recorded by a beam of high flow stress up to 200 MPa. A rheological-mechanical simulation of the shear zone width increase with depth based on a suitable strength profile and comparison with the systematic increase of width from < 2 km in the southern segment to 2030 km in the northern segment, indicate a slip rate of c. 10 mm/yr. Deflection of lithological markers yield a minimum offset of 5075 km, bracketing the longevity of transcurrent deformation to 584570 Ma.
 
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Data de Publicação
2022-03-25
 
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