Low-temperature thermochronology of the South Atlantic margin along Uruguay and its relation to tectonic events in West Gondwana

The authors gratefully acknowledge the support from Shell Brasil through the “Shell - BG05: UoA-UFRGS-SWB Sedimentary Systems” project at UFRGS and the strategic importance of the support given by ANP through the R&D levy regulation. We thank Peter Reiners and his team at the Arizona Radiogenic Helium Dating Laboratory (US) for the (UTh)/He analyses and support during the data evaluation. The first author thanks the CNPq scholarship (SWE 204254/2017-5) during the exchange period at the University of Aberdeen. A.R. Jelinek also thanks the support from CNPq (Project 303184/2017-5). This manuscript was improved after helpful reviews by Mathias Hueck and an anonymous reviewer.Peer reviewedPostprin

Tectônica e proveniência do grupo Santa Bárbara, região de Minas do Camaquã - RS

A região de estudo localiza-se na porção da Bacia do Camaquã, sendo classicamente conhecida com “Janela Bom Jardim”. Esta área já foi intensamente estudada, principalmente em decorrência dos depósitos minerais amplamente distribuídos. Apesar disso ainda não existe um consenso com relação à evolução tectônica da região, desde processos formadores da bacia até eventos pósdeposicionais, como também com relação ao seu posicionamento estratigráfico dentro da sequência deposicional da Bacia do Camaquã. Dessa forma, este trabalho vem contribuir e acrescentar aos modelos anteriores com dados geocronológicos e termocronológicos, aplicados diretamente às rochas sedimentares da região, bem como, novos dados de estrutural. Para tanto, submetemos seis amostras de rochas sedimentares da região de Minas do Camaquã à análise pelo método U-Pb com LA-ICP-MS e SHRIMP, aplicado a zircões detríticos, no intuito de mapear possíveis áreas fonte dos sedimentos como também, propor uma idade máxima de deposição para a sequência. Estas mesmas amostras foram utilizadas para separação de apatitas para análise termocronológicas (traços de fissão em apatitas), com o objetivo de caracterizar eventos de soerguimento e denudação relacionados à tectônica que afetou a área. O estudo de proveniência possibilitou identificar uma grande contribuição de zircões de idade Brasiliana, principalmente do final do Neoproterozóico e secundariamente populações de zircões de idade Paleoproterozóica, principalmente relacionadas ao Ciclo Transamazônico. A população principal foi correlacionada às intrusões graníticas do Terreno Taquarembó, e possivelmente contribuições do Batólito Pelotas, como também, das sequências vulcano-sedimentares mais antigas da própria Bacia do Camaquã. As idades Paleoproterozóicas foram atribuídas á rochas do Complexo Granulítico Santa Maria Chico e Complexo Encantadas, como também, zircões retrabalhados das rochas metassedimentares do Complexo Metamórfico Porongos. Ainda foi possível estimarmos a idade máxima de deposição da sequência em 554 Ma a partir do grão de zircão mais jovem datado posicionando estas rochas dentro do intervalo deposicional do Grupo Santa Bárbara. A análise por traços de fissão em apatitas permitiu identificar quatro populações de idades principais. Estas populações foram atribuídas à influência de dois eventos orogênicos na margem sul – ocidental do Gondwana: Famatiniana e Gondwanides. O primeiro evento é bem documentado pelas populações de 407-362 Ma e o segundo pelas populações de 302 Ma e 242-211 Ma. A quarta população (133 Ma) foi registrada em uma única amostra indicando um evento térmico ocasionado por intrusões vulcânicas associadas ao vulcanismo Paraná-Etendeka (Cretáceo inferior). Por fim, dados estruturais permitiram identificar uma evolução tectônica complexa, marcada por processos relacionados formação da bacia até reativações pósdeposicionais. Os eventos D1 e D2 foram associados a esforços gerados durante os estágios finais do Ciclo Brasiliano, com campos de tensão S10E-N10W e SE-NW, respectivamente. Um evento D3 com campo de tensão W-L registra reativações causadas pela Orogenia Famatiniana. O evento D4 marcado por uma compressão NNE-SSW e uma extensão NE-SW são relacionados aos processos tectônicos Triássicos (Orogenia Gondwanides). Um último evento D5 extensional (L-W) foi correlacionado aos processos de separação do Gondwana.The study area is located in the southern portion of the Camaquã Basin, being classically known as "Bom Jardim Window". This area has been intensely studied, mainly due to the ore deposits widely distributed. Yet there is still no consensus regarding the tectonic evolution of the region, since basin inception processes until postdepositional events, but also regarding its stratigraphic position within the depositional sequence Basin Camaquã. Thus, this work contributes to previous models with geochronological and thermochronological data, applied directly to the sedimentary rocks of the region, as well as new structural data. Therefore, we submitted six samples of sedimentary rocks from the Camaquã Mines region to U-Pb method with LA-ICP-MS e SHRIMP applied to detrital zircons in order to map possible source areas of the sediments, as well as, proposing a maximum depositional age for the sequence. These same samples were used for apatite separation for thermochronological analysis (apatite fission tracks), with the aim of characterizing uplift and denudation events related to tectonics process that affected the area. Provenance study enabled us to identify a large contribution of Brasiliano zircon ages, especially from Late-Neoproterozoic and secondarily, zircons populations of Paleoproterozoic age, mainly related to Trans-Amazonian Cycle. The main population was correlated with granitic intrusions from Taquarembó Terrene and possibly contributions from Pelotas Batholith, as well as, from older volcano-sedimentary sequences of the Camaquã Basin. Paleoproterozoic ages were assigned to rocks of Santa Maria Chico Granulitic Complex and Encantadas Complex, as well as, reworked zircons from metasedimentary rocks of Porongos Metamorphic Complex. Still it was possible to estimate the maximum deposition age of the sequence on 554 Ma from the youngest zircon grain dated. Previous isotopic data allow positioning these rocks within the depositional range of Santa Bárbara Group. Apatite fission track analysis identified four main ages populations. These populations were attributed to the influence of two orogenic events on the Southwestern margin of Gondwana: Famatinian and Gondwanides. The first event is well documented by the 407-362 Ma age populations and the second by the 302 Ma and 242-211 Ma. The fourth population (133 Ma) was recorded in only one sample indicating a thermal event caused by volcanic intrusions associated with volcanism Paraná-Etendeka (Lower Cretaceous). Finally, structural data allowed identifying a complex tectonic evolution, characterized by basin inception processes until post-depositional reactivations. The events D1 and D2 were associated with stresses generated during the final stages of the Brazilian Cycle with stress fields of S10E-SE-NW and SE-NW, respectively. A third event (D3) with W-L stress field records the reactivation Famatinian Orogeny. The D4 event marked by a NNE-SSW compression and a NE-SW extension related to Triassic tectonic processes (Gondwanides Orogeny). One last extensional (W-L) event (D5) was correlated to the processes of separation of Gondwana

Contribuição a evolução tectono-estratigráfica e termocronológica da região noroeste de Moçambique - África

O estudo da região noroeste de Moçambique demonstrou a importância de processos tectônicos distais (compressivos) e proximais (distensivos) na reativação de estruturas antigas do embasamento cristalino, influenciando em aspectos estruturais, sedimentares e erosivos. A caracterização tectono-estratigráfica na bacia rifte Moatize-Minjova demonstrou a forte influência de remobilização de estruturas noroeste regionais na sua configuração, sedimentação e magmatismo. A geração de espaço de acomodação na bacia foi impulsionada por esforços tectônicos na margem sul-sudoeste do Gondwana enquanto as estruturas registradas em escala de afloramento caracterizaram a influência de esforços distensivos/transtrativos pós-deposicionais atribuídos à separação Jurássico-Cretácica entre as placas da África e Antártica. A análise sedimentológica permitiu determinar na Formação Moatize (Permiano Inferior ao Superior) litofácies depositadas em sequências cíclicas marcadas por sucessões de alta e baixa energia, as quais permitiram definir associações de litofácies atribuídas a planície de inundação, depósitos de crevasse e canal fluvial caracterizando um sistema fluvial meandrante estando as camadas de carvão associados a lagos e pântanos em meandros abandonados. Esta sequência foi progradada por litofácies arenosas grossas a conglomeráticas com estratificações cruzadas planares e acanaladas pertencentes à Formação Matinde, composta por macroformas de leito de migração frontal e lateral associadas a um sistema fluvial entrelaçado. As medidas de paleocorrente nestas duas formações sugerem um paleofluxo para norte-noroeste. A análise de proveniência na Formação Matinde forneceu idades entre o Mesoproterozóico e Cambriano, que abrange importantes momentos de formação e deformação crustal nos domínios geotectônicos do norte de Moçambique. As populações de idades entre 950-550 Ma permitiram a definição de uma área fonte da região sul-sudoeste, juntamente com os dados de paleocorrente para norte-noroeste, correspondente aos domínios do Complexo Nampula e da Suite Guro. As análises térmicas das amostras do embasamento forneceram idades entre o Mesozóico e o Cenozóico e uma espessura denudada de ~ 2-3,5 kmdesde o Triássico Superior. Os estágios iniciais foram marcados por taxas de denudação muito baixas (1-10 m/Ma) atingindo ~ 500 m até o Cretáceo Inferior sofrendo um leve aumento até o Paleoceno (3-17 m/Ma). Altas taxas de denudação de 31-47 m/Ma trouxeram as amostras para as condições superficiais. A denudação inicial está associada a processos distensivos/transtrativos produzidos pela dissolução do Gondwana. O Jurássico Superior e o Cretáceo Superior foi um período de grande desenvolvimento do Oceano Índico e o início da deriva N-S da Antártica em relação à placa Africana. O período entre o Cretáceo Inferior e o Paleoceno, marca o desenvolvimento da margem africana e a reconfiguração dos padrões de drenagem na placa Africana. O último evento forneceu taxas de resfriamento da ordem de 1,17 a 0,88 °C/Ma, implicando na denudação de ~ 1,5 a 2 km desde o início do Neogeno até os tempos recentes. Este último evento foi relacionado ao desenvolvimento de topografia dinâmica induzida pela movimentação da pluma do manto do Rifte do Leste Africano.The study of the northwestern region of Mozambique demonstrated the importance of distal (compressive) and proximal (extensional) tectonic processes in the reactivation of old structures of the crystalline basement, influencing structural, sedimentary and erosive aspects. The tectono-stratigraphic characterization in the Moatize-Minjova rifte basin demonstrated the strong influence of remobilization of northwest regional structures in its configuration, sedimentation and magmatism. Accommodation space generation in Permian times were driven by tectonic efforts on the south-southwestern margin of Gondwana, while the outcrop scale structures characterized the influence of postdepositional extensional/transtractive efforts attributed to the Jurassic-Cretaceous separation between the African and Antarctic plates. The sedimentary analysis allowed to determine in the Moatize Formation (Lower-Upper Permian) lithofacies deposited in cyclic sequences marked by deposits of high and low energy, which allowed to define associations of lithofacies attributed to floodplain, crevasse and fluvial channel deposits characterizing a meandering fluvial system, being the coal layers associated with lakes and swamps in abandoned meanders. This sequence was grade by coarse sandy to conglomerate lithofacies with planar and throughcross bedding belonging to the Matinde Formation, composed of frontal and lateral migration bed macroforms associated to a braided fluvial system. The paleoccurrent measurements in these two formations suggest a north-northwest paleoflux. The provenance analysis in the Matinde Formation provided ages between the Mesoproterozoic and Cambrian, which covers important crustal formation and deformation moments in the geotectonic domains of northern Mozambique Populations between 950-550 Ma allowed the definition of a source area of the south-southwest region, together with the north-northwest paleoccurrent data, corresponding to the Nampula Complex and Guro Suite domains. The thermal analyzes of the basement samples provided ages between the Mesozoic and the Cenozoic and a denuded thickness of ~ 2-3.5 km since Upper Triassic times. The initial stages denoted to very low denudation rates (1-10 m/Ma) reaching ~ 500 m until the Lower Cretaceous when the region undergoes a brief increase until the Paleocene (3-17 m/Ma). High denudation rates of 31-47 m/Ma brought the samples to the present surface conditions. Initial denudation is associated with extensional/transtractive processes produced by the dissolution of Gondwana. The Upper Jurassic to Upper Cretaceous was a period of great development of the Indian Ocean and the beginning of the N-S drift of Antarctica in relation to the African plate. The period between the Lower Cretaceous and the Paleocene marks the development of the African margin and the reconfiguration of drainage patterns on the African plate. The last event provided cooling rates in the order of 1.17 to 0.88 °C/Ma implying denudation of ~ 1.5 to 2 km from the beginning of Neogene to recent times which was attributed to the development of dynamic topography Induced by the movement of the mantle plume of the East African Rift

Contribuição a evolução tectono-estratigráfica e termocronológica da região noroeste de Moçambique - África

O estudo da região noroeste de Moçambique demonstrou a importância de processos tectônicos distais (compressivos) e proximais (distensivos) na reativação de estruturas antigas do embasamento cristalino, influenciando em aspectos estruturais, sedimentares e erosivos. A caracterização tectono-estratigráfica na bacia rifte Moatize-Minjova demonstrou a forte influência de remobilização de estruturas noroeste regionais na sua configuração, sedimentação e magmatismo. A geração de espaço de acomodação na bacia foi impulsionada por esforços tectônicos na margem sul-sudoeste do Gondwana enquanto as estruturas registradas em escala de afloramento caracterizaram a influência de esforços distensivos/transtrativos pós-deposicionais atribuídos à separação Jurássico-Cretácica entre as placas da África e Antártica. A análise sedimentológica permitiu determinar na Formação Moatize (Permiano Inferior ao Superior) litofácies depositadas em sequências cíclicas marcadas por sucessões de alta e baixa energia, as quais permitiram definir associações de litofácies atribuídas a planície de inundação, depósitos de crevasse e canal fluvial caracterizando um sistema fluvial meandrante estando as camadas de carvão associados a lagos e pântanos em meandros abandonados. Esta sequência foi progradada por litofácies arenosas grossas a conglomeráticas com estratificações cruzadas planares e acanaladas pertencentes à Formação Matinde, composta por macroformas de leito de migração frontal e lateral associadas a um sistema fluvial entrelaçado. As medidas de paleocorrente nestas duas formações sugerem um paleofluxo para norte-noroeste. A análise de proveniência na Formação Matinde forneceu idades entre o Mesoproterozóico e Cambriano, que abrange importantes momentos de formação e deformação crustal nos domínios geotectônicos do norte de Moçambique. As populações de idades entre 950-550 Ma permitiram a definição de uma área fonte da região sul-sudoeste, juntamente com os dados de paleocorrente para norte-noroeste, correspondente aos domínios do Complexo Nampula e da Suite Guro. As análises térmicas das amostras do embasamento forneceram idades entre o Mesozóico e o Cenozóico e uma espessura denudada de ~ 2-3,5 kmdesde o Triássico Superior. Os estágios iniciais foram marcados por taxas de denudação muito baixas (1-10 m/Ma) atingindo ~ 500 m até o Cretáceo Inferior sofrendo um leve aumento até o Paleoceno (3-17 m/Ma). Altas taxas de denudação de 31-47 m/Ma trouxeram as amostras para as condições superficiais. A denudação inicial está associada a processos distensivos/transtrativos produzidos pela dissolução do Gondwana. O Jurássico Superior e o Cretáceo Superior foi um período de grande desenvolvimento do Oceano Índico e o início da deriva N-S da Antártica em relação à placa Africana. O período entre o Cretáceo Inferior e o Paleoceno, marca o desenvolvimento da margem africana e a reconfiguração dos padrões de drenagem na placa Africana. O último evento forneceu taxas de resfriamento da ordem de 1,17 a 0,88 °C/Ma, implicando na denudação de ~ 1,5 a 2 km desde o início do Neogeno até os tempos recentes. Este último evento foi relacionado ao desenvolvimento de topografia dinâmica induzida pela movimentação da pluma do manto do Rifte do Leste Africano.The study of the northwestern region of Mozambique demonstrated the importance of distal (compressive) and proximal (extensional) tectonic processes in the reactivation of old structures of the crystalline basement, influencing structural, sedimentary and erosive aspects. The tectono-stratigraphic characterization in the Moatize-Minjova rifte basin demonstrated the strong influence of remobilization of northwest regional structures in its configuration, sedimentation and magmatism. Accommodation space generation in Permian times were driven by tectonic efforts on the south-southwestern margin of Gondwana, while the outcrop scale structures characterized the influence of postdepositional extensional/transtractive efforts attributed to the Jurassic-Cretaceous separation between the African and Antarctic plates. The sedimentary analysis allowed to determine in the Moatize Formation (Lower-Upper Permian) lithofacies deposited in cyclic sequences marked by deposits of high and low energy, which allowed to define associations of lithofacies attributed to floodplain, crevasse and fluvial channel deposits characterizing a meandering fluvial system, being the coal layers associated with lakes and swamps in abandoned meanders. This sequence was grade by coarse sandy to conglomerate lithofacies with planar and throughcross bedding belonging to the Matinde Formation, composed of frontal and lateral migration bed macroforms associated to a braided fluvial system. The paleoccurrent measurements in these two formations suggest a north-northwest paleoflux. The provenance analysis in the Matinde Formation provided ages between the Mesoproterozoic and Cambrian, which covers important crustal formation and deformation moments in the geotectonic domains of northern Mozambique Populations between 950-550 Ma allowed the definition of a source area of the south-southwest region, together with the north-northwest paleoccurrent data, corresponding to the Nampula Complex and Guro Suite domains. The thermal analyzes of the basement samples provided ages between the Mesozoic and the Cenozoic and a denuded thickness of ~ 2-3.5 km since Upper Triassic times. The initial stages denoted to very low denudation rates (1-10 m/Ma) reaching ~ 500 m until the Lower Cretaceous when the region undergoes a brief increase until the Paleocene (3-17 m/Ma). High denudation rates of 31-47 m/Ma brought the samples to the present surface conditions. Initial denudation is associated with extensional/transtractive processes produced by the dissolution of Gondwana. The Upper Jurassic to Upper Cretaceous was a period of great development of the Indian Ocean and the beginning of the N-S drift of Antarctica in relation to the African plate. The period between the Lower Cretaceous and the Paleocene marks the development of the African margin and the reconfiguration of drainage patterns on the African plate. The last event provided cooling rates in the order of 1.17 to 0.88 °C/Ma implying denudation of ~ 1.5 to 2 km from the beginning of Neogene to recent times which was attributed to the development of dynamic topography Induced by the movement of the mantle plume of the East African Rift

Tectonic evolution and provenance of the Santa Bárbara Group, Camaquã Mines region, Rio Grande do Sul, Brazil

Cu- and Pb-Zn-hosting sedimentary units of the upper part of the Camaquã Basin (Ediacaran-Lower Ordovician) in the Dom Feliciano Belt of southernmost Brazil were formed during the late stages of the West Gondwana amalgamation and were controlled by larg