História do resfriamento fanerozóico do embasamento da Serra do Espinhaço, Minas Gerais, Brasil, por traços de fissão em apatita

Abstract

Análises termocronológicas de traços de fissão em apatita foram aplicadas a amostras de rochas cristalinas do embasamento da Serra do Espinhaço e da província do Quadrilátero Ferrífero, ambos localizados em Minas Gerais, no sudeste do Brasil. Os objetivos deste trabalho consistem desvendar a história termotectônica dessas áreas de relevo escarpado cercadas por planícies extremamente dissecadas e obter as taxas de denudação e erosão para correlacioná las com eventos regionais. A área de estudo engloba granitóides e gnáisses Arqueanos e Paleoproterozoicos, localizados na borda sudeste do Cráton São Francisco, sobrepostos por sequências sedimentares de idade Arqueanas a Paleo-Mesoproterozoicas. Idades aparentes de traços de fissão em apatita variam de 187 ± 18 a 91.8 ± 7.3 Ma e registram a passagem dos cristais de apatita pela zona de annealing parcial. Os comprimentos médios dos traços horizontais confinados variam de 9.62 ± 1.81 to 12.85 ± 1.35 m e indicam longa residência dentro da zona de annealing parcial. As idades aparentes de traços de fissão em apatita foram modeladas no software HeFTy 1.8.0 e geraram histórias témicas para cada amostra, as quais evidenciam um comportamento predominantemente similar. O primeiro episódio de resfriamento acelerado mostrado pela modelagem teve início no Devoniano Superior até o Permiano Inferior, trazendo as amostras de paleotemperaturas bastante superiores a isoterma de 120°C. Após esse evento, um tectonismo quiescente durou cerca de 150 a 220 Ma, durante o Mesozoico médio ao Eoceno-Oligoceno. O último evento que registra um resfriamento acelerado foi responsável pela exumação de cerca de 1320 a 2040 m de espessura de seção denudada durante os últimos 50 a 25Ma. Este evento pode ter sido causado a partir de diversos fatores, como novas configurações envolvendo as placas tectônicas de Nazca, Sul-Americana e Africana e criando movimentos epirogênicos; taxas de espalhamento mais lentas na dorsal meso-atlântica; ou ainda, origem climática quando taxas de erosão acentuada são discutidas por alguns autores, ainda que uma fase propensa ao intemperismo é registrada em perfis de rocha alterados.

Apatite fission-track (AFT) thermochronology study is applied to basement cristallyne rock samples belonging to the Espinhaço Range and the Quadrilátero Ferrífero province, both located in Minas Gerais state, in southeastern Brazil. We aimed with this work to unravel the thermotectonic history of these high-relief areas surrounded by extremely dissected plains and to obtain the rates of denudation and erosion, to further correlate them with regional events. The study area comprehends Archean and Paleoproterozoic granitoid-gneiss basement, in the southern border of the São Francisco Craton, overburden by Archean to Paleo-Mesoproterozoic sedimentary sequences. AFT apparent ages vary from 187 ± 18 to 91.8 ± 7.3 Ma, registering the apatite crossing through the partial annealing zone (PAZ). Mean horizontal confined track lengths range from 9.62 ± 1.81 to 12.85 ± 1.35 m indicating a long residence within the PAZ. The AFT apparent ages were modelled in the HeFTy 1.8.0 software, generating a thermal history for each sample, whose behavior is similar to them all. The first accelerated cooling episode shows by the modeling started in the Upper Devonian to Early Permian, bringing the samples from paleotemperatures well above the 120°C isotherm. After this event, protacted tectonism lasted from 150 to 220 Ma, during the Mid-Mesozoic until the Eocene-Oligocene. The last accelerated cooling event showed by the modeling was responsible for exhuming somewhat 1320-2040 m of rock section in the last 50 to 25 Ma. This may have been caused by a range of factors, such as: new configurations between the Nazca, South American and African plates and creating epeirogenic movements; slower spreading rates in the mid-ocean atlantic ridge; or due to climatic origin when accentuated erosion rates are discussed by some authors, even though a weathering-prone phase was recorded in weathering profiles.