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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2024.tde-20062024-092228
Documento
Autor
Nome completo
Henrique Chaves Joncew
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2024
Orientador
Banca examinadora
Campanha, Ginaldo Ademar da Cruz (Presidente)
Archanjo, Carlos Jose
Knauer, Luiz Guilherme
Queiroga, Glaucia Nascimento
Schmitt, Renata da Silva
Título em inglês
Tectonic evolution of the Southern Espinhaço Front in Serra do Cipó-MG
Palavras-chave em inglês
EBSD
Fluid inclusions
Fold-and-thrust belt
Geochronology
Strain analysis
Resumo em inglês
The tectonic evolution of the Southern Espinhaço Front was characterized in the region of Serra do Cipó-MG, using geologic mapping and field structural, strain, quartz crystallographic axes patterns by EBSD and fluid inclusion analyses, as well radiometric dating by K-Ar and in situ Rb-Sr of mica and U-Pb of detrital zircons. The region was divided in two main tectonic domains: the Foreland (west) and the Fold-and-Thrust Belt (east). The stratigraphy of the Foreland Domain is composed by the São João da Chapada Formation (Espinhaço Supergroup), and the Sete Lagoas and Serra de Santa Helena formations (Bambuí Group). The Fold-and-Thrust Domain is made up by upper formations of the Espinhaço Supergroup Galho do Miguel, Santa Rita and Córrego dos Borges. The limit between these domains is the Southern Espinhaço Front, marked by a main thrust fault or shear zone, with a NNW-SSE trend, and stratigraphic inversion of the Santa Rita and Sete Lagoas formations. A series of parallel thrust faults are present in both domains, accompanied by development of east-dipping flattening foliations and stretch lineations, and structures associated with the deformation, such as tight folds and asymmetric kinematic indicators, all indicating tectonic vergence from east to west. In the Foreland Domain, the São João da Chapada Formation is a local rigid basement to the Bambuí Group, sitting below a basal detachment separating it from the Sete Lagoas Formation. Strain analysis showed predominant oblate ellipsoids, with east low-dipping flattening planes (XY) and lineations (X) coherent with the regional context. At intracrystalline level, quartz [c] and axes suggest a combination of pressure dissolution and dislocation glide mechanisms. Pressure dissolution is the primary deformation mechanism for the fine-grained fractions of the rocks, while dislocation glide is the main mechanism for the larger grains. The rhombohedral system is the most active for dislocation glide, but the basal system is also significant in the foreland domain. Fluid inclusion analysis has shown that the circulation of metamorphic fluids was very limited in the area during deformation. The populations of fluid inclusions in each compartment are different, suggesting most likely an origin from intra-basinal brines. By crossing metamorphic paragenesis, fluid inclusion, illite crystallinity and EBSD data, we estimate that deformation occurred within 300-411 ºC and 1.7-6.0 kbar ranges in the foreland, while the fold-and-thrust belt experienced conditions of 385-450 ºC and 2.8-8.0 kbar. In situ Rb-Sr dating of muscovite indicate a metamorphic peak age of 548.8 ± 17.1 Ma, while K-Ar ages of fine fractions of the same mineral yielded results of 510.3 ± 5.3 to 432.6 ± 7.5 indicating successive cooling stages. We propose that the fold-and-thrust belt evolved as a Coulomb wedge driven by the tectonic forces generated by the lateral spread and the buoyancy of the orogenic building. In this context, the region experienced progressive deformation, which caused crustal thickening until the system reached a critical taper condition, when a new thrust would cause the advance of the orogenic front onto the foreland, and the process would repeat itself until the orogenic activity ceased and isostatic equilibrium was achieved.
Título em português
Evolução tectônica do Front do Espinhaço Meridional na Serra do Cipó-MG
Palavras-chave em português
Análise de deformação
Cinturão de dobras e cavalgamentos
EBSD
Geocronologia
Inclusões fluidas
Resumo em português
Este trabalho caracteriza a evolução do Front do Espinhaço Meridional na região da Serra do Cipó-MG por meio de mapeamento geológico e análises estruturais de campo, strain, eixos cristalográficos de quartzo por EBSD e inclusões fluidas em veios de quartzo, além de datações radiométricas K-Ar e Rb-Sr in situ em mica e U-Pb em zircões detríticas. A região foi dividida em dois domínios tectônicos: o antepaís (oeste) e o cinturão de dobras e cavalgamentos (leste). O antepaís é composto pela Formação São João da Chapada (Supergrupo Espinhaço) e pelas formações Sete Lagoas e Serra de Santa Helena (Grupo Bambuí). O cinturão de dobras e cavalgamentos é constituído por formações superiores do Supergroup Espinhaço (Galho do Miguel, Santa Rita e Córrego dos Borges). A fronteira entre os domínios é demarcada pelo Front do Espinhaço, um empurrão ou zona de cisalhamento reversa de direção NNW-SSE, e pela inversão estratigráfica das formações Santa Rita e Sete Lagoas. Uma série de falhas de empurrão e zonas de cisalhamento reversas paralelas à estrutura principal ocorrem em ambos os compartimentos, acompanhadas pelo desenvolvimento de foliação de achatamento e lineações de estiramento mergulhantes para leste e por estruturas associadas à deformação como dobras assimétricas e indicadores cinemáticos, invariavelmente apontando vergência para oeste. No Domínio do Antepaís, a Formação São João da Chapada constitui o embasamento rígido do Grupo Bambuí. Essas unidades são separadas por uma superfície de descolamento. A análise de strain apontou elipsoides de deformação predominantemente oblatos, e planos de achatamento (XY) e direções de estiramento (X) coerentes com o contexto regional. Em nível intracristalino, os eixos [c] e de quartzo sugerem deformação por uma combinação de dissolução por pressão e deslizamento de defeitos intracristalinos. A dissolução por pressão é o principal mecanismo nas frações granulométricas mais finas das rochas, enquanto o deslizamento de defeitos intracristalinos é o mecanismo primário nas frações mais grossas. O sistema romboédrico de deslizamento foi o mais ativo durante a deformação, porém há evidências da ocorrência de deslizamento ao longo do plano basal em rochas do antepaís. Cada domínio tectônico contém sua própria população de inclusões fluidas, sugerindo que os fluidos que originaram os veios de quartzo eram provavelmente salmouras e águas meteóricas intrabacinais. Combinando-se as paragêneses metamórficas e dados de inclusões fluidas, cristalinidade da ilita, e EBSD, é possível estimar que a deformação ocorreu a 300-411 ºC e 1.7-6.0 kbar no antepaís e a 385-450 ºC e 2.8-8.0 kbar no cinturão de dobras e cavalgamentos. Segundo a datação Rb-Sr in situ em muscovita, o pico metamórfico local ocorreu há 548.8 ± 17.1 Ma, e idades de frações finas do mesmo mineral foram datadas entre 510.3 ± 5.3 e 432.6 ± 7.5 Ma, com indicativo de estágios sucessivos de resfriamento. A proposta aqui apresentada é a de que o cinturão de dobras e cavalgamentos evoluiu segundo o modelo de cunha de Coulomb, controlado pelas forças tectônicas geradas pelo espalhamento lateral e pelo empuxo das raízes do edifício orogênico. Nesse contexto, a região de estudo passou por uma sucessão de períodos de espessamento crustal marcado por deformação progressiva até que se alcançasse o ângulo de abertura crítico da cunha, o que, no incremento de deformação posterior, causou a formação das frentes de empurrão que marcam as fases de avanço do cinturão de cavalgamentos sobre o antepaís. O processo permaneceu ativo até o fim da atividade orogênica e o reestabelecimento do equilíbrio isostático.
 
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Data de Publicação
2024-06-21
 
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