Evolução termotectônica fanerozoica dos Escudos Uruguaio e Sul-Rio-Grandense

Abstract

A margem passiva Sul-Americana foi formada devido à abertura do Oceano Atlântico durante a ruptura do Gondwana Ocidental, no final do Mesozoico. O rifte propagou-se de sul para norte, seguindo estruturas associadas à formação do Gondwana Ocidental no Neoproterozóico, e é vinculado a volumoso magmatismo no Cretáceo Inferior. Através da aplicação de análises termocronológicas de baixa temperatura em rochas do continente e análises sísmicas na bacia oceânica, a presente tese visa aprimorar a compreensão sobre as forças geodinâmicas associadas à ruptura do megacontinente Gondwana, relacionando o resfriamento/soerguimento continental à formação e desenvolvimento da margem. A área de estudo compreende os escudos cristalinos Uruguaio e Sul-Rio-Grandense e a Bacia de Pelotas. Análises termocronométricas sugerem temperaturas inferiores a 200 ºC nos escudos no início do Paleozoico. A principal fase de resfriamento, associada ao soerguimento e exumação do embasamento continental, precede a abertura do Atlântico na região. Os resultados indicam que desde o Permiano os escudos resfriaram continuamente, alcançando temperaturas abaixo dos 60 ºC na transição Jurássico/Cretáceo, imediatamente antes do vulcanismo da Bacia do Paraná e abertura do rifte na região. Isso indica que as amostras analisadas estavam próximas à superfície durante o rifteamento, e sugere que os escudos formavam um alto topográfico regional na época. Análises sísmicas na Bacia de Pelotas indicam baixa deposição siliciclástica e volumoso magmatismo durante o rifteamento. Modelos termocronológicos sugerem um sutil reaquecimento após a abertura do Oceano Atlântico, com amostras alcançando 75 ºC no final do Cretáceo/Paleogeno. Isso poderia ser resultado de uma perturbação geotérmica causada pela pluma mantélica Tristão da Cunha e os magmatismos continental e oceânico associados ao rifte, persistentes até o final do Cretáceo nos escudos. O resfriamento final da região tem baixa resolução nos modelos, mas aparenta iniciar-se no Eoceno. Dados da Bacia de Pelotas sugerem um aumento na taxa de sedimentação a partir do Oligoceno, o que pode ser associado ao resfriamento/exumação final dos escudos e subsequente maior disponibilidade sedimentar para a bacia.

The South American passive margin was formed due the West Gondwana breakup, in the late Mesozoic. The rift propagated from south to north, following basement structures that were formed during the assembly of West Gondwana (Neoproterozoic), and is associated to broad magmatism in the early Cretaceous, onshore and offshore. Using low-temperature thermochronometry onshore and seismic analysis offshore, this work aims to improve our comprehension about the geodynamic forces associated with the breakup, linking continental cooling/uplift to the Atlantic marginal basins development. The study area covers the shields in Uruguay and southernmost Brazil, as well as the adjacent and marginal Pelotas Basin. Thermochronometric analysis suggests that the shields reached temperatures below 200ºC in the early Palaeozoic. The main cooling event, associated to basement uplift and exhumation, proceeds the South Atlantic opening in the region. The results indicate that since the Permian the shields went through a continuous cooling/uplift, with most of the analysed samples reaching temperatures below 60ºC in the Jurassic-Cretaceous transition, immediately before the extrusion of the Paraná-Etendeka Large Igneous Province and rift propagation in the region. This indicates that the samples were near the surface during rifting, and suggests that the region was a topographic high before the opening. Seismic analysis in the Pelotas Basin indicate very limited siliciclastic deposition during rifting and broad magmatism along the forming coast. Inverse models suggest a subtle reheating phase after the South Atlantic opening, rising the shields temperatures up to 75ºC in the late Cretaceous/Palaeogene. This can be related to a regional geothermal disturbance caused by the presence of the Tristan da Cunha mantle plume during rifting and the magmatism onshore and offshore, persistent until the late Cretaceous. A final cooling phase of the shields is poorly constrained by the thermochronometric analysis, but appears to start by the Eocene. Seismic analysis in the Pelotas Basin suggest an increase in the sedimentation rates from the Oligocene onwards, which might be linked to the final cooling/exhumation of the shields and subsequent increase of sediment supply to the basin.