Análise conjunta de dados geológicos, geofísicos e de sensoriamento remoto do setor extremo Nordeste da Província Borborema, Nordeste do Brasil, com ênfase nas zonas de cisalhamento dúcteis Neoproterozóicas

• Main Author: Amaro, Venerando Eustáquio
• Other Authors: Amaral, Gilberto
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 1998
• Subjects: Mapeamento geológico; not available; Província Borborema; Sensoriamento remoto; Zonas de cisalhamento
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44133/tde-09122015-110019/

A presente tese apresenta uma contribuição metodológica à integração de informações geológicas, geofísicas (gravimétricas e aeromagnéticas) e de sensoriamento remoto (Landsat 5-TM e GEMS/Banda X) na melhoria do mapeamento geológico de reconhecimento e semi-detalhe na região semi-árida do Nordeste do Brasil. Os procedimentos favoreceram a composição de um modelo hipotético concernente à evolução geodinâmica da Província Borborema interceptada por um sistema de zonas de cisalhamento dúcteis de escala litosférica em regime transtracional no Neoproterozóico. O Setor Extremo Nordeste da Província Borborema abrange os terrenos dos Maciços São José do Campestre e Caldas Brandão (MSJC-MCB) afetados por um sistema de zonas de cisalhamento dúcteis transtracionais e extensionais com raízes mantélicas durante a orogênese Brasiliana/Pan-Africana. Os MSJC-MCB compreendem rochas gnáissico-migmatíticas que preservam registros de orogêneses acrescionárias colisionais no Paleoproterozóico, com geração de crosta juvenil e retrabalhamento de protocrosta siálica arqueana, que imprimiram aos terrenos um fabric tangencial penetrativo. As técnicas de filtragem direcional com filtros Sobel, Prewitt, Kirsch e Laplaciano, aplicadas às imagens Landsat 5-TM, permitiram a detecção e o realce do sistema de lineamentos que demarcam o arranjo geométrico e cinemático das zonas de cisalhamento dúcteis de trends gerais NE e NW e o fabric \'D IND.3\' (foliações e lineações). A configuração dessas estruturas denota uma conformidade mecânica com os sistemas de zonas de cisalhamento em regimes transpressional e transtracional nos setores Norte (Faixa Seridó) e Central (Domínio da Zona Transversal) da Província Borborema, respectivamente. As medidas de espectrometria de reflectância em amostras de mão de rochas e minerais diagnosticaram os principais minerais constituintes das rochas e revelaram as variações geoquímicas sutis, principalmente nos conteúdos de Fe, Ca, Mg, Al e OH, entre rochas com aspectos petrológicos similares. A análise comparativa entre as variações no albedo e na forma das curvas espectrais conduziram à adequação de um método estatístico de seleção dos conjuntos de trios e razões de bandas do Landsat 5-TM com melhores desempenhos na distinção entre as unidades litológicas e no realce das feições deformacionais. A interpretação visual desses conjuntos de bandas combinados em composições coloridas por técnicas de processamento digital de imagens (RGB, IHS, ACP, Razões de Bandas e HRGB) beneficiaram o realce das unidades litológicas previamente definidas e a detecção de novas unidades ainda não cartografadas até o presente. A abordagem das condições de pressão-temperatura (P-T) permitiram o zoneamento metamórfico em relação aos principais elementos da deformação dúctil e granitóides brasilianos. O ápice do metamorfismo alcançou condições do fácies granulito de baixa-P com extensiva migmatização acompanhando as zonas de cisalhamento dúcteis em regime extensional e transtracional que afetam as faixas metapelíticas e os terrenos gnáissicos do embasamento. Pelo geotermômetro plagioclásio-anfibólio e geobarômetro do Al no anfibólio, os metapelitos granulíticos migmatizados apresentaram variações de T~781-811°C e P~3,8-5,9 kbar e os granulitos máficos intercalados variações de T~799-823°C e P~3,0-4,5 kbar. No geotermômetro ortopiroxênio-clinopiroxênio os granulitos máficos indicaram T~818-973°C. No Complexo Campina Grande as variações forma de T~713-835°C e P~2,5-5,5 kbar pelos métodos plagioclásio-anfibólio e Al no anfibólio. A granitogênese sin- a tarditectônica apresenta idade de 555\'+OU-\'10 Ma correlata à idade de 575\'+OU-\'25 Ma das zonas de cisalhamento dúcteis de alta-T. As idades de 403\'+OU-\'38 Ma refletem o soerguimento e a exumação dos níveis profundos da crosta que promovem o retrabalhamento do fabric de alta-T sob condições retrometamórficas (T<503°C). As filtragens dos dados geofísicos (gravímetros e aeromagnéticos) nos domínios da freqüência e espaço-temporal caracterizaram os contrastes de densidades e suceptibilidades em diferentes níveis do manto litosférico-crosta continental, em função dos comprimentos de onda. O ajuste entre as assinaturas geofísicas e as feições geológicas descrevem o enraizamento mantélico das zonas de cisalhamento. As anomalias geofísicas regionais e residuais refletem à estruturação do fabric \'D IND.3\' demonstrado no controle das zonas de cisalhamento dúcteis, na geometria de blocos crustais com características geológicas (geoquímicas e geocronológicas) contrastantes, no alojamento de granitóides subalcalinos/alcalinos sin- a tarditectônicos de origem mantélica, nas condições metamórficas do fácies granulito e na migmatização. Essas feições assinalam a estruturação crustal no MSJS-MCB marcada pela transposição da Moho e soerguimento do manto litosférico, e/ou magmas mantélicos derivados, acompanhando o regime transtracional e extensional das zonas de cisalhamento dúcteis. A evolução geodinâmica proposta para os terrenos no Neoproterozóico envolveria: (i) um evento acrescionário em regime transcorrente/transformante (ca. 850-600 Ma) de fragmentos alóctones (microplacas continentais) e crosta continental juvenil (arcos magmáticos associados), gerada nos estágios precoces ou em eventos prévios (p. ex. o evento ca. 950 \'+OU-\'50 Ma no DZT), intermediários aos crátons do Oeste Africano/São Luís, Congo/São Francisco e Leste do Sahara em interação por colisão oblíqua; (ii) o retrabalhamento intracontinental por zonas de transcorrência no estilo extrusão lateral de blocos, em regime colisional do tipo platô Tibetano (ca. 580 \'+OU-\' 30 Ma), após a amalgamação das placas e microplacas continentais antigas e juvenis. A comparação entre as anomalias ) gravimétricas residuais para a crosta superior, os enxames de lineamentos topográficos, as feições morfotectônicas e os dados de campo sugere a reativação do sistema de zonas de cisalhamento brasilianas, provavelmente em episódios de regime frágil sucessivos, desde o resfriamento e uplift dos terrenos nos estágios finais da orogênese Brasiliana. No Cenozóico, essas estruturas reativadas formariam um dos padrões de falhas que controlam grabens e horsts na Faixa Litorânea do Nordeste. === The present thesis presents a methodological contribution for the integration of geological, geophysical (gravimetrics and magnetics) and remote sensing (Landsat 5-TM and X-Band airborne SAR) data in the improvement of reconnaissance and detailed geological mapping of the semi-arid Brazilian Northeast region. The results allowed the development of a hypothetical model related to the geodynamical evolution of the Borborema Province affected by a lithospheric-scale ductile shear zone system in transtensional style during the Neoproterozoic. The extreme northeastern domain of the Borborema Province includes the São José do Campestre and Caldas Massifs (SJCM-CBM), affected by a system of transtensional and extensional ductile shear zones with roots in the mantle during the Brasiliano/Pan-African orogeny. The SJCM-CBM are formed by gneissic-migmatitic rocks which denote remanents of accretionary collisional Paleoproterozoic orogens, representative of neoformed juvenile crust and reworking of Archean sialic protocrust, resulting in a penetrative tangential fabric to these massifs. Directional filtering (Sobel, Prewitt, Kirsch and Laplacian) applied on Landsat 5-TM images, allowed the detection and enhancement of the lineament system associated with the geometric and kinematic framework of the ductile shear zones with a general NE and NW trends and \'D IND.3\' fabric (foliation and lineation). The organization of these structures is associated with a mechanical conformity with shear zones developed under transtensional and transpressional regimes respectively in the North (Seridó Belt) and Central (Zona Transversal Domain-ZTD) sectors of Borborema Province. Reflectance spectrometry measurements on mineral and rock samples were diagnostic for the main lithologic components. They allowed the detection of subtle geochemical variation, mainly in the Fe, Ca, Mg, Al and OH contents, in rocks petrologically similar. Distinction of lithological units and enhancement of strain features was based in color compositions of bands and ratio triplets, selected from the statistical comparative analysis of the albedo variations and the shape of spectral curves. The visual analysis of color compositions obtained by digital image processing techniques (RGB, HIS, Principal Component Analysis, band ratios and HRGB) resulted in improvement of the geological maps for the area and mapping of new units. Analysis of pressure-temperature (P-T) informations resulted in the definition of metamorphic zoning and its relationship with the main ductile deformational elements and Brasiliano granites. The metamorphism climax reached the low pressure granulite facies and was accompanied by extensive migmatization along transtensional and transpressional shear zones affecting metapelitic belts and basement gneissic terrains. Based on the plagioclaseamphibole geothermometer and amphibole-Al geobarometer, the migmatized granulitic metapelites presented temperature variations in the range 781-811°C and pressures between 3.8-5.9 kbar. The mafic granulite bands presented variations between 799-823°C and 3.0-4.5 kbar. Using the orthopyroxene-clinopyroxene geothermometer, the mafic granulites presented a variation in the range 818-973°C. The plagioclase-amphibole and amphibole-Al methods resulted in a range from 713-835°C and 2.5-5.5 kbar for the Campina Grande Complex. The syn- to late-tectonic granitogenesis yielded an age of 555\'+OU-\'10 My, correlated with the 575\'+OU-\'25 My age for the high-T ductile shear zones. Uplift and exposure of deeper crustal levels, promoting reworking of the high-T fabric under retrometamorphic conditions (T<530°C), presented an age of 403\'+OU-\'38 My. Filtering of magnetic and gravimetric data in the frequency and space-time domains enhanced the mass and susceptibility contrasts among different continental crustlithospheric mantle levels, due to its different wavelenghts. The fit among geophysical signatures and geological features is indicative for mantle rooting of the shear zones. Regional and residual geophysical anomalies reflect the \'D IND.3\' fabric framework. This situation is demonstraded by the ductile shear zones control on the geometry of crustal blocks with contrasting geological characteristics (geochemical and geochronological); in the emplacement of syn- to late-tectonic alkaline and subalkaline granitoids of mantle origin, in the granulite facies metamorphism and migmatization. These features indicate that the crustal structural framework of the SJCM-CBM is marked by Moho transposition and uplift of lithospheric mantle and/or mantle derived magmas following the transpressional and transtensional ductile shear zones. The proposed Neoproterozoic geodrynamic evolution involves: (i) an accretionary episode under trasnscurrent/transform regime (ca. 850-600 My) affecting allochthonous fragments (continental microplates) and juveline continental crust (associated magmatic arcs) formed during early Brasiliano/Pan-African or older ca. 950\'+OU-\'50 My observed in ZTD). This episode occurred between the West African/São Luís, Congo/São Francisco and East Sahara, cratons, interacting by oblique collision; (ii) intracontinental reworking by transcurrent shear zones, with the style of lateral block extrusion in a collisional regime of the Tibetan Plateau type (ca. 580\'=OU-\'30 My), after welding of older and juvenile continental plates and microplates. Comparison among upper crust gravimetric anomalies, the swarm of topographic lineaments, morphotectonic features and field data is suggestive for reactivation of the Brasiliano shear zone system, probably by successive brittle regime episodes since cooling and uplift of late Brasiliano phases. In the Cenozoic these reactivated stuctures are associated with horsts and grabens which control the sedimentation in the Northeast Coastal Region.