Evaluation of the tectonic responses to the Phanerozoic stresses in orogenic and cratonic lands of Southeast Brazil: insights from apatite fission-track thermochronology

Abstract

O arcabouço geológico do sudeste do Brasil é formado pelo Cráton São Francisco (CSF) e seus orógenos marginais. Essas províncias tectônicas foram constituidas e moldadas durante o ciclo orogênico Neoproterozóico-Cambriano, que resultou na amalgamação do Gondwana Ocidental. Durante o Cretáceo, a abertura do Oceano Atlântico Sul separou cinturões orogênicos (e.g. Orógeno Araçuaí) e cratons (e.g. porção nordeste do CSF) de suas contrapartes africanas. Por outro lado, alguns orógenos foram poupados da abertura (e.g. Orógeno Brasília). Uma vez que o CSF e seus cinturões marginais fazem parte de uma região continental considerada estável desde o Cambriano, a evolução tectônica Fanerozóica dessa área é raramente investigada, especialmente as porções distantes da costa. Neste trabalho, um total de quatorze amostras do Orógeno Brasília, doze amostras do CSF e vinte e quatro amostars do Orógeno Araçuaí são analisadas por meio de termocronologia, utilizando traço de fissão em apatita (TFA). O método de TFA é adequado para definir as trajetórias de temperatura-tempo (t-T) das rochas na crosta rasa (2 a 4 km), permitindo a determinação de fases de resfriamento que podem estar relacionadas a eventos de reativação tectônica. No Orógeno Brasília, as idades centrais de TFA das amostras analisadas variaram de 386 a 106 Ma e os comprimentos médios dos traços (CMT) variaram entre 10,8 e 13,5 μm. No CSF, as idades centrais de TFA variaram de 160 a 344 Ma e o CMT variaram de 11,2 a 12,7 μm. No Orógeno Araçuaí, as amostras apresentaram as idades centrais de TFA entre 210 a 53 Ma e o CMT variando de 11,5 a 13,5 μm. A partir do conjunto de dados termocronológicos foi possível executar a inversão de Markov Chain Monte Carlo e determinar modelos térmicos (t-T). Foram identificados três períodos principais de exumação do embasamento dessas províncias tectônicas: (i) Paleozóico, registrado por amostras do CSF e do Orógeno Brasília; (ii) Aptiano a Cenomaniano, registrado por amostras do Orógeno Araçuaí; e (iii) Cretáceo tardio ao Paleoceno, inferido em amostras de todos os domínios. A fase Paleozóica parece ter sido desencadeada por uma erosão extensa que provavelmente foi induzida pela extensão tectônica durante o fraturamento da crosta continental no contexto de subsidência das bacias intracontinentais, principalmente as bacias do Paraná e Sanfranciscana. O resfriamento do Aptiano ao Cenomaniano foi relacionado ao soerguimento desencadeado pela abertura do Oceano Atlântico Sul durante a fase sin-rifte. Por fim, o evento erosivo generalizado durante o Cretáceo tardio ao Paleoceno, foi conectado às reativações tectônicas induzidas pela interação entre a flexão da margem continental e os esforços compressivos intraplaca, transmitidos a partir dos limites da placa Sul-Americana. Nos eventos Fanerozóicos, o papel da herança litosférica parece ter sido decisiva nos processos de exumação diferencial. A litosfera rígida do CSF provavelmente concentrou as reativações Meso-Cenozóicas em zonas de fraqueza estreitas (e.g. rift Recôncavo-Tucano-Jatobá) enquanto que o Orógeno Araçuaí exibiu uma extensa deformação Meso-Cenozóica. No Orógeno Brasília não foram encontradas evidências de forte atividade tectônica Meso-Cenozóica, corroborando hipóteses anteriores de que esse orógeno apresenta uma litosfera orogênica enrigecida que inibe o retrabalhamento.