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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2001.tde-29082013-152530
Document
Author
Full name
André Luiz Ferrari
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2001
Supervisor
Committee
Riccomini, Claudio (President)
Archanjo, Carlos Jose
Mello, Claudio Limeira
Rostirolla, Sidnei Pires
Szatmari, Peter
Title in Portuguese
Evolução Tectônica do Graben da Guanabara
Keywords in Portuguese
Evolução Tectônica
Abstract in Portuguese
Este trabalho investiga a evolução tectônica do Graben da Guanabara a partir dos campos de paleotensões geradores e deformadores das bacias de São José do Itaboraí e do Macacu, bem como dos corpos ígneos alcalinos e diques associados, que precedem e, localmente, acompanham a implantação do graben. Foram analisadas a geometria e a cinemática das estruturas rúpteis que afetam os corpos alcalinos e o preenchimento sedimentar. Realizou-se, também, a caracterização tectono-sedimentar da Formação Macacu, a partir do estudo de sua faciologia e paleogeografia, buscando determinar a evolução paleogeográfica do Graben da Guanabara. Caracterizou-se a atuação de quatro campos de paleotensões distintos, entre o Cretáceo Superior e o holoceno, correspondendo a quatro eventos deformacionais rúpteis: 1) Evento 1 - trascorrência sinistral, com atuação do Campaniano ao Eoceno Inferior, caracterizada por um 'sigma'1 horizontal posicionado na direção NE-SW. Esse campo de esforços controlou a implantação do Graben da Guanabara a partir da geração da Bacia de São José do Itaboraí, a intrusão dos corpos alcalinos e dos diques a eles associados e o hidrotermalimo tardio representado pelas brechas tectônicas silicificadas; 2) Evento 2 - extensão NW-SE, que atuou do Eoceno Inferior ao Oligoceno Superior e controlou a implantação e evolução tectono-sedimentar da Bacia do Macacu; 3) Evento 3 - extensão NE-SW/transcorrência dextral, com provável atuação no Pleistoceno, deformou os corpos alcalinos e o preenchimento sedimentar do graben. A transcorrência dextral foi identificada nos corpos alcalinos, sendo posterior à sua intrusão e dos diques associados, sendo caracterizada por um 'sigma'1 de direção NW-SE. Esse campo de paleotensões foi considerado contemporâneo com a extensão NE-SW identificada na Bacia do Macacu; 4) Evento 4 - extensão E-W, de idade holocênica, foi responsável pela segmentação dos depósitos da Bacia do Macacu, separando a bacia e as ocorrências isoladas da Formação Macacu da Ilha do Governador e de Duque de Caxias. Determinou-se que a Bacia de São José do Itaboraí, de idade paleocênica, possui a maior taxa de estiramento entre todas as bacias do RCSB, de pouco mais de 10%. A presença de veios de calcário travertino com alto e baixo ângulo de mergulho, cortando o embasamento e preenchendo a Falha de São José; as microfalhas direcionais que afetam o preenchimento da bacia e a contemporaneidade de extensões nas direções NW-SE e NE-SW indicam a complexidade da evolução tectônica da Bacia de São José do Itaboraí e foram interpretadas como geradas por uma transcorrência sinistral dessa falha. Na Bacia do Macacu, de idade eocênica a oligocênica, foram caracterizadas três associações de fácies, de leques aluviais, fluvial entrelaçada e lacustre. A distribuição das associações de fácies, em conjugação com as estruturas, indicou que essa bacia é do tipo graben assimétrico, e que os depocentros se deslocaram da borda sudeste para a noroeste. As paleocorrentes mostram uma variação no sentido, passando de SW para NE, reforçando a importância do tectonismo na sedimentação da Formação Macacu. Essa relação foi evidenciada, também, pelos afogamentos episódicos da planície aluvial, interpretados como de origem tectônica. A presença de hialoclastitos fonolíticos no Plug do Coutry Club, que constitui o embasamento da Bacia do Macacu, com idade 65,7 Ma (obtida no presente trabalho), indicou que esse segmento do Graben da Guanabara não sofreu erosão desde o Paleoceno Inferior. A localização desse 'plug' próxima aos maciços do Tanguá e Rio Bonito, de mesma idade, mostra que as taxas de erosão no interior do Graben da Guanabara foram heterogêneas. Assim, a interpretação dos dados permite inferir que a implantação do Graben da Guanabara deu-se no Paleoceno, sob um regime de esforços direcional, tendo sido controlada por um binário sinistral E-W. Sua evolução ao longo do Eoceno e do Oligoceno foi controlada por um regime de esforços extensional, com o eixo de extensão posicionado na direção NW-SE. Dessa forma registrou-se a persistência das direções de SHmax e SHmin, NE-SW e NW-SE respectivamente, entre o Cretáceo Superior e o Oligoceno e a sua variação, para posições ortogonais a essas, apenas no Pleistoceno. Admite-se que os campos de paleotensões responsáveis pela implantação e evolução do Graben da Guanabara foram desencadeados pelas tensões locais associadas ao soerguimento que gerou a Superfície Japi. O regime direcional que gerou sua implantação foi provavelmente controlado por anisotropias mecânicas do manto. Os campos de paleontensões neogênicos são compatíveis com as tensões regionais geradas pelo empurrão da cordilheira mesoceânica ao longo do Cenozóico.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
This thesis investigates the tectonic evolution of the Guanabara Graben (SE Brazil) from the analysis of paleostress fields that controls the deformation of the sedimentary sequences of the São José do Itaboraí and Macacu Basins as well as of the igneous alkaline bodies and dikes, which precede and, locally, follow the graben formation. This analysis is focused on the geometry and kinematics of the brittle structures. Furthermore, the paleogeography of the Guanabara Graben is characterized from a tectonic-sedimentary study of the Macacu Formation, with emphasis on the facies variation and depositional environments. Four events of brittle deformation were characterized from the Late Cretaceous to the Holocene: 1) First Event - Sinistral transcurrence from the Campanian to the Early Eocene characterized by horizontal 'sigma'1 striking NE-SW. This stress field controlled the graben formation with the development of the São José do ltaboraí Basin, the intrusion of the alkaline bodies and related dikes and the late hydrothermal activity as indicated by silicified tectonic breccias; 2) Second Event - Extension NW-SE from the Early Eocene to the Late Oligocene. This extension controlled the formation of the Macacu Basin; 3) Third Event - Extension NE-SW/dextral transcurrence, probably in the Pleistocene. This extension deformed the alkaline bodies and the sedimentary infill of the graben. The dextral transcurrence affects the alkaline bodies and related dikes with a 'sigma'1 striking NW-SE. Apparently, this paleostress field is synchronous with the NE-SW extension of the Macacu Basin; 4) Fourth Event - Holocenic extension E-W that controlled the segmentation of the Macacu Basin deposits. This event isolates the Macacu Formation at Ilha do Governador and Duque de Caxias from the main deposit. Compared to the other basins of the Continental Rift of the Southeastern Brazil, the Paleocenic São José do Itaboraí Basin shows the highest rate of stretching (- 10% more). Calcareous veins with high and low angle cutting across the basement and fiiling the São José Fault, the strike-slip micro faults in the basin sediments and the synchronous NW-SE and NE-SW extension are all indicative of sinistral transcurrence of the São José Fault. Three main facies associations were recognized in the Macacu Basin (Eocene- Oligocene): alluvial fans, braided plains and lacustrine. This facies distribution coupled with the structural analysis shows an asymmetric-type-graben with the main tectonic depression located first at the southeastern border and later migration to the northeastern border of the basin. The analysis of paleocurrents indicates a changing in the sediments flow from SW to NE, reflecting the importance of the tectonic control in the Macacu Formation. This is also shown by the episodic flooding of the braided alluvial plain, which seems to be of tectonic origin. The presence of fonolithic hialoclastites (65,7 Ma) aside of sienic bodies of the same age demonstrates local low rate of denudation in the Guanabara Graben and shows that the erosional processes in the region was heterogeneous. The overall interpretation indicates that the Guanabara Graben was formed in the Paleocene under a strike-slip regime controlled by an E-W sinistral couple. The graben evolution from the Eocene to the Oligocene was dominated by a NW-SE extension. This indicates a persistent orientation of the SHmax and Shmin, NE-SW e NW-SE, respectively, from the Upper Cretaceous to the Oligocene. There is a change to orthogonal position of the stresses axis only in the Pleistocene. Apparently, the paleostress field that controls the formation of the Guanabara Graben was triggered by the local stresses related to the uplift that generated the Japi Erosion Surface. The initial strike-slip regime that controls the formation of the graben was probably influenced by a mechanical anisotropy in the mantle. The Neogenic paleostress fields is in agreement with the Cenozoic far field dictated by the ridge push.
 
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Publishing Date
2013-08-30
 
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