Tectonic evolution of the Dom Feliciano Belt in Southern Brazil : geological relationships and U-Pb geochronology

O Cinturão Dom Feliciano, que se estende desde o leste do Uruguai até o sul do Brasil, representa um importante orógeno Neoproterozoico formado pela colagem de domínios oceânicos e fragmentos continentais entre os crátons Rio de La Plata, Congo e Kalahari. A integração de dados de mapeamento geológico e estrutural com resultados isotópicos permitu estabelecer uma melhor compreensão sobre as fontes de magmatismo e os processos de sedimentação. A evolução do Cinturão Dom Feliciano envolveu a superposição de três eventos orogênicos denominados Passinho (0.89 - 0.86 Ga), São Gabriel (0.77 - 0.68 Ga) e Dom Feliciano (0.65 - 0.54 Ga). Os dois primeiros eventos envolvem o fechamento do oceano Charrua com a geração inicial de um arco intra-oceânico (Passinho) e, posteriormente, de um arco continental (São Gabriel). Esse oceano separava as áreas continentais representadas pelo cráton Rio de La Plata e a microplaca continental Nico Perez. No terceiro evento ocorreu fechamento do oceano Adamastor em decorrência da colisão entre os crátons Rio de La Plata e Kalahari entre 650 - 620 Ma, envolvendo condições metamórficas de alta temperatura e pressão intermediária. Neste momento de grande espessamento crustal, a partição da deformação no cinturão controla a sua evolução final com a passagem para uma tectônica de escape, responsável pela nucleação de zonas de cisalhamento transcorrentes de escala crustal. Essas estruturas são profundas e promoveram a geração e a ascenção de magmas máficos, que, associados ao elevado gradiente térmico regional, induziram um extenso evento de retrabalhamento crustal, responsável pela formação do Batólito Pelotas. O colapso do orógeno é representado pelo magmatismo tardio do batólito e pela formação das sequências superiores da Bacia do Camaquã.The Dom Feliciano Belt is an important Neoproterozoic to Cambrian orogenic complex, extending from eastern Uruguay to southern Brazil. It comprises a collage of oceanic domains and continental fragments developed between 900 and 540 Ma between the Rio de La Plata, Congo and Kalahari cratons. The integration of field and structural data with recent isotopic results has introduced new insights on the sources of the magmatism and sedimentary processes. This paper presents a review of the geochronological results combined with stratigraphic, structural and geochemical data. The evolution of the Dom Feliciano Belt involved three orogenic events known as the Passinho (0.89 - 0.86 Ga), São Gabriel (0.77 - 0.68 Ga) and Dom Feliciano (0.65 - 0.54 Ga). The first two events involved the closure of the Charrua Ocean generating an intra-oceanic arc (Passinho) and, subsequently, an active continental margin arc (São Gabriel). This ocean separated the continental areas represented by the Rio de la Plata Craton and the Nico Perez continental microplate. Closure of the Adamastor ocean resulted in an important collisional event between the Nico Perez Microplate/Rio de La Plata Craton and Kalahari and Congo cratons between 650 and 620 Ma, involving high T/intermediate P metamorphism. At this time of crustal thickening, the partition of the deformation controled the final evolution of the belt with important escape tectonics, responsible for nucleating crustal-scale transcurrent shear zones. These structures were deep and promoted the rise of mafic magmas, which, associated with high regional thermal gradient, lead to an important event of crustal reworking, responsible for the formation of the Pelotas Batholith. The orogenic collapse is represented by late magmatism of Pelotas Batholith and deposition of upper section of the Camaquã Basin

Provenance of Ordovician clastic sequences of the San Rafael Block (Central Argentina), with emphasis on the Ponón Trehué Formation

The Ordovician Ponón Trehué Formation is the only early Palaeozoic sedimentary sequence known to record a primary contact with the Grenvillian-age basement of the Argentinean Cuyania terrane, in its southwards extension named the San Rafael block. Petrographic and geochemical data indicate contributions from a dominantly upper continental crustal component and a subordinated depleted component. Nd isotopes indicate εNd of −4.6, ƒSm/Nd −0.36 and TDM 1.47 Ga in average. Pb-isotope ratios display average values for 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, and 208Pb/204Pb of 19.15, 15.69 and 38.94 respectively. U–Pb detrital zircon ages from the Ponón Trehué Formation cluster around values of 1.2 Ga, indicating a main derivation from a local basement source (Cerro La Ventana Formation). The Upper Ordovician Pavón Formation records a younger episode of clastic sedimentation within the San Rafael block, and it shows a more complex detrital zircon age population (peaks at 1.1 and 1.4 Ga as well as Palaeoproterozoic and Neoproterozoic detrital grains). Detailed comparison between the two Ordovician clastic units indicates a shift with time in provenance from localized basement to more regional sources. Middle to early Upper Ordovician age is inferred for accretion of the Cuyania terrane to the proto-Andean margin of Gondwana.Centro de Investigaciones Geológica

What is the real isotopic signature of dust emitted from Tierra del Fuego?

Fil: Gaiero, D.M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra; Argentina.Fil: Gili, S. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra; Argentina.Fil: Strelin, J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra; Argentina.Fil: Strelin, J. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto Antártico Argentino; Argentina.Fil: Koestner, E. IG-UFRGS. Laboratório de Geología Isotópica; Brasil.Fil: Chemale Jr, F. IG-UFRGS. Laboratório de Geología Isotópica; Brasil.Sugden et al. (2009) suggested an on/off switch mechanism that could explain the 20 times increase of dust deposition in Antarctica during the Last Glacial Maximum (LGM), as compared to present day. This suggested switch resides in Patagonian pro-glacial lakes; when glaciers retreat sediments are deposited in the lakes and dust emission ceased in opposition to cold periods, when glacial pour out sediments to the outwash plain, then increasing dust emission. The on/off switch mechanism proposed is supported on age analyses and strontium (Sr) and neodymium (Nd) isotope ratios of ancient lacustrine sediment samples from the Magellan Strait (MS) and from the North Patagonian icefield (NPI). The lacustrine sediments were used as representative of sediments that were disgorged to the outwash plain during the LGM. We argue on the type of samples used to characterize the possible Patagonian outwash sediments deflated during the LGM and accordingly, on the interpretation of the source of this dust. Modern sediments are deflated from the Patagonian surface mainly from widespread ephemeral lakes (Gaiero 2007), which are sporadically refilled with sediments supplied from the surrounding areas mainly through water runoff. The aim of this contribution is to discuss about this and contrast data from both set of samples and discuss about their significance for the interpretation of the isotopic signatures recorded on the sedimentary archives of the Southern Hemisphere (e.g., Antarctic ice cores). Fig. 1 shows that the mean isotopic composition of dry lake sediments (collected from the ancient outwash plain in the San Sebastián Bay area) and dust collected at Río Grande are significantly different compared to MS samples and very similar to sediments representing the Fuegian continental shelf (Basile et al. 2007). Similar to modern dust released from continental Patagonia (north of ~52° S), modern data from Tierra del Fuego could also be explained by a mixing between Jurassic rhyolites and Quaternary volcanic rocks (e.g., Gaiero et al. 2007; Fig. 1). On the contrary, the samples used by Sugden et al. (2009) seem to characterize discrete sources. The isotopic composition of most samples from the MS plots mostly within the compositional field corresponding to the Antarctic Jurassic rhyolites and similar rocks that outcrop out close along the Fuegian Cordillera (Gaiero et al. 2007). In the case of NPI samples, their compositions are similar to the local outcropping Paleozoic plutonic and metasedimentary rocks (Killian and Behrmann 2003). Nevertheless, directly to the W of the NPI, the isotopic composition of Pliocene/Pleistocene Chilean trench sediments (mean 87Sr/86Sr = 0.707 and δNd(0) = -2.1) indicates a variable contribution from other rocks cropping out in the area (e.g., Quaternary volcanic rocks). Why MS and NPI samples are different from modern Patagonian dust?Fil: Gaiero, D.M. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra; Argentina.Fil: Gili, S. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra; Argentina.Fil: Strelin, J. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra; Argentina.Fil: Strelin, J. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Instituto Antártico Argentino; Argentina.Fil: Koestner, E. IG-UFRGS. Laboratório de Geología Isotópica; Brasil.Fil: Chemale Jr, F. IG-UFRGS. Laboratório de Geología Isotópica; Brasil.Geoquímica y Geofísic

Seismostratigraphy and geomorphology of the Rio Grande cone, Pelotas basin (Brazilian offshore)

The Rio Grande Cone feature is a large subsurface structure in the Pelotas Basin located on Brazilian Offshore. Using seismic line grids and well log information, we present a model of the Rio Grande Cone that integrates sequential stratigraphy and geophysical parameters, i.e.; velocity function, system tracts, geomorphic features. The geophysical and stratigraphical model from the Rio Grande Cone establish certain geomorphic features and identify various sequences. This integration enables interpretation of geomorphologic elements (channels, canyons, levees, contourites, fluid escapes and pockmarks), and provides the sequence and geological information needed to build a three-dimensional model from velocity model.El Cono de Rio Grande es una estructura de la Cuenca de Pelotas localizada en la costa afuera Brasilera. Con la información sísmica 2D e información de pozos, se presenta un modelo del Cono de Río Grande, integrando estratigrafía de secuencias y parámetros geofísicos, por ejemplo: función de velocidades, tratos de sistemas y rasgos geomórficos. El modelamiento geofísico y estratigráfico del Cono de Río Grande permitió establecer ciertos rasgos geomórficos y estratigráficos, e identificar varias secuencias. La integración de datos geofísicos y geológicos, permite establecer elementos como canales, cañones, niveles, escape de fluidos, diques marginales, contornitos y escapes de fluido

Evolução Tectônica do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais - Um Modelo

O presente trabalho tem como objetivo apresentar a evolução geológica do Quadrilátero Ferrífero (QF) cuja estruturação é bastante complexa. Essa estruturação resulta principalmente da ação de dois eventos deformacionais: o primeiro de caráter extensional e o segundo compressional, de idades do Proterozóico Inferior e Superior, respectivamente. O primeiro foi o responsável pela formação dos megassinclinais interconectados de Santa Rita, Dom Bosco, da Moeda e da Serra do Curral além dos soerguimentos dos complexos granito-gnáissicos de Santa Rita, Bonfim, do Bação, de Belo Horizonte e Caeté, os quais, em termos gerais, definiram o formato do QF. Durante esse evento foram desenvolvidas megazonas de cisalhamento extensional, identificadas ao longo do contato entre terrenos granito-gnáissicos e rochas supracrustais dos supergrupos Rio das Velhas e Minas. O evento extensional regional, possivelmente ligado a um choque de placas pode ter evoluído em um mecanismo do tipo metamorphic core complex, situado entre 2050 e 1700 Ma, no qual o QF se localizaria na posição de antepaís. Já o evento compressional principal, associado ao fechamento do proto-oceano Brasiliano/Africano a leste do QF, caracteriza-se por constituir a porção intermediária a distal de um cinturão de dobramento com vergência para W. Esse evento afetou principalmente a porção leste do QF, amplificando os megassinclinais, reaproveitando as descontinuidades previamente formadas e gerando novas estruturas

Lu-Hf em zircão por LA-MC-ICP-MS: aplicação em gabro do Ofiolito Aburrá, Colômbia

The Lu-Hf methodology in zircon by LA-MC-ICP-MS established at the Laboratory of Isotope Geology, Rio Grande do Sul Federal University, and applied in igneous zircons from a gabbroic body of the Aburrá Ophiolite, Colombia, is described. The interest in the application of this methodology when it is available a system of in situ zircon analysis by LA-ICP-MS, should be consigned to relative simplicity, sensitivity and speed of analysis. The high concentration of Hf in zircon, which can reach thousands of ppm, provides highly accurate isotopic ratios and model ages that can support not only important inferences about the age of mantle extraction, but also as to its possible evolutionary history, and provenance related studies. The accuracy in order of 20 ppm in standard error of the 176Hf/177Hf ratios and about 10% in 176Lu/177Hf ratios provided by the Neptune (Thermo Finnigan) should be consigned to the modern technology of simultaneous measurements of the isotopes involved in the methodology. The Nd: YAG (213 nm) laser from New Wave used proved to be very appropriate using the following parameters: energy density of 5-6 J/cm2 , frequency of 10 Hz, 50 s of ablation and diameter of 55 µm. A flow of approximately 4 mL/min of nitrogen added to the carrier gas to inhibit the oxide formation in plasma proved to be effective in stabilizing the sign and brought a remarkable increase in ionization efficiency estimated at up to 100% in the signs, seen in GJ-1 and Mud Tank standards. These standards are slightly different in isotopic compositions for the176Hf/177Hf ratio and provided values of 0.282004 ± 0.000004 and 0.282466 ± 0.000022, respectively. The analytical procedure adopted followed a protocol in which three zircons were interspersed with the international standard GJ-1. In situ analyses of Hf in 12 grains separated from the gabbroic body, previously dated by U-Pb, revealed εHf(t) between +2.01 and +5.35, while the TDM model age values resulted in a range between 1.15 and 1.44 Ga.A metodologia Lu-Hf em zircão por LA-MC-ICP-MS implantada no Laboratório de Geologia Isotópica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e aplicada em zircões ígneos de um corpo gabróico do Ofiolito Aburrá, Colômbia, é detalhadamente descrita e constitui o objetivo deste trabalho. O interesse na aplicação desta metodologia, quando se dispõe de um sistema de análise de zircões in situ por LA-MC-ICP-MS, deve ser consignado à relativa simplicidade, sensibilidade e rapidez de análise. A alta concentração de Hf em zircão, que pode alcançar milhares de ppm, propicia razões isotópicas e idades modelos, que possibilitam subsidiar importantes inferências não só quanto à idade de extração mantélica, mas também quanto à sua possível história evolutiva, proveniência e estudos afins. A precisão da ordem de 20 ppm no erro do padrão nas razões 176Hf/177Hf e de cerca de 10% nas razões 176Lu/177Hf propiciada pelo Neptune (ThermoFinnigan) deve ser consignada à moderna tecnologia de medidas simultâneas dos isótopos envolvidos na metodologia. O laser de Nd:YAG(213 nm) da New Wave utilizado revelou-se muito apropriado ao usar os seguintes parâmetros: densidade de energia entre 5 a 6 J/cm2, frequência de 10 Hz, 50 s de ablação e diâmetro de 55 μm. Um fluxo de aproximadamente 4 mL/min de nitrogênio adicionado ao gás de arraste para inibir a formação de óxidos junto ao plasma mostrou se eficaz na estabilização do sinal, resultando em um notável aumento na eficiência de ionização estimado até em 100% nos sinais, verificado nos padrões GJ-1 e Mud Tank. Estes padrões são de composições isotópicas ligeiramente diferentes para a razão 176Hf/177Hf e forneceram valores de 0,282004 ± 0,000004 e 0,282466 ±0,000022, respectivamente. O procedimento analítico adotado seguiu um protocolo em que três zircões foram intercalados com o padrão internacional GJ-1. Análises in situ de Hf em 12 grãos separados do corpo gabróico, previamente datados por U-Pb, revelaram εHf(t) entre +2,01 e +5,35, enquanto as idades modelo TDM resultaram valores em um intervalo entre 1,15 e 1,44 Ga

U-Pb zircon in situ dating with LA-MC-ICP-MS using a mixed detector configuration

The LA-MC-ICP-MS method applied to U-Pb in situ dating is still rapidly evolving due to improvements in both lasers and ICP-MS. To test the validity and reproducibility of the method, 5 different zircon samples, including the standard Temora-2, ranging in age between 2.2 Ga and 246 Ma, were dated using both LAMC- ICP-MS and SHRIMP. The selected zircons were dated by SHRIMP and, after gentle polishing, the laser spot was driven to the same site or on the same zircon phase with a 213 nm laser microprobe coupled to a multi-collector mixed system. The data were collected with a routine spot size of 25 μm and, in some cases, of 15 and 40 μm. A careful cross-calibration using a diluted U-Th-Pb solution to calculate the Faraday reading to counting rate conversion factors and the highly suitable GJ-1 standard zircon for external calibrations were of paramount importance for obtaining reliable results. All age results were concordant within the experimental errors. The assigned age errors using the LA-MC-ICP-MS technique were, in most cases, higher than those obtained by SHRIMP, but if we are not faced with a high resolution stratigraphy, the laser technique has certain advantages

Caraterização por Microssonda Eletrônica dos Teores de Cloro de Apatitas e sua Importância nos Estudos de Traços de Fissão

Apatite Fission Track Analysis (AFTA) provides important information for geochronology and is used in different tectonic settings. For example, in the study of sedimentary basins it helps estimate subsidence rates and dates periods of uplift of source areas and tectonic pulses. In geomorphology AFTA also helps to quantify rates of erosion and long-term continental denudation. The chlorine contents in apatites influences the ages obtained from fission track dating. Commonly, apatites with more than 0,4 wt% chlorine yield older ages than fluorapatites (Laslett, et al., 1987), because the stability of the tracks changes as chlorine content increases and consequently chlorine rich-apatites are more resistant to the temperature changes than fluorapatites (Green, 1992). We investigated this problem by first determining the chlorine contents of apatites with the microprobe before apatite fission track dating. We studied four samples of the sandstones from the Reconcavo and Camamu Basins using a total of 198 spots in different apatites. We calibrated CAMECA SX50 electron microprobe using 30 spots from the crystal fragment Durando apatite standard, which has a mean chlorine value of 0,42 wt%. The comparison of the chlorine contents of the apatites of these basins with the ages obtained by AFTA indicates some changes in the individual grains in two samples. These changes are related with the current chlorine content in the apatites, once the individual ages are sometimes distributed as straight line, whose inclination is function of the chlorine content. In the other hand, two samples with modest chlorine content there was not this linear correlation

Reavaliação e novos dados Geocronológicos (Ar/Ar, Rb/Sr e Sm/Nd) do Batólito Pelotas no Rio Grande do Sul: implicações Petrogenéticas e Idade de Reativação das Zonas de Cisalhamento

SHRIMP and conventional U-Pb and Pb/Pb evaporation dating of zircon from the Pelotas batholith indicates one group of ages between 625 and 633 Ma for the Pinheiro Machado suite, and another group between 575 and 599 Ma for the Viamão, Encruzilhada do Sul and Dom Feliciano suites. Sr87/Sr86 isotopic ratios of 0.7060 - 0.7016, µNd values of -5 and -10, and Nd T DM model ages between 2200 and 1600 Ma suggest that the suites were mainly derived by melting of Paleoproterozoic crust formed during the Tranzamazonic Cycle. Basic magmatism and heterogeneous magma mixing in the Pinheiro Machado, Viamão, Encruzilhada do Sul and Dom Feliciano suite and the Piquiri alkaline magmatism, with Pb/Pb zircon evaporation ages between 610 and 615 Ma, suggest that a mantle component also contributed to the formation of the Pelotas batholith. 39Ar/40Ar determinations in micas from mylonitic rocks of high and low-dip shear zones showed ages between 540 and 530 Ma, which show that important tectonic events occurred after the emplacement of the batholith. This event developed in a tranpressive regime, was responsible for the reactivation of older shear zones, and was probably contemporaneous with the development of the Camaquã basin.O Batólito Pelotas é constituído por suítes graníticas com idades U/Pb (em zircão, Evaporação e SHRIMP) e Pb/Pb (em zircão, por evaporação) situadas no intervalo de 575 a 633 Ma, com um padrão de idade mais antigo entre 625 e 635 Ma (Suíte Pinheiro Machado) e outro mais novo entre 575 e 600 Ma (Suítes Viamão, Encruzilhada do Sul e Dom Feliciano). As razões isotópicas Sr87/Sr86 situadas entre 0,7060 a 0,7016, juntamente com valores de µNd fortemente negativos (em geral, entre -5 a -10) e idades modelos T DM (entre 1600 e 2200 Ma), indicam a predominância de processos de reciclagem de materiais de uma crosta provavelmente Paleoproterozóica (Ciclo Transamazônico). Por outro lado, a presença de magmatismo básico e feições de misturas de magmas nas Suítes Pinheiro Machado, Viamão, Encruzilhada e Dom Feliciano associados com magmatismo alcalino (Sienito Piquiri), com idade Pb/Pb (em zircão, por evaporação) entre 610 e 615 Ma, sugerem também contribuição mantélica na constituição do batólito. As idades Ar/Ar aqui obtidas a partir de rochas miloníticas de zonas de cisalhamento (de baixo e alto ângulo) que afetam o batólito sugerem a existência de um importante evento tectônico ocorrido entre 540 e 530 Ma. Este evento teria sido responsável pela reativação em regime transpressivo de zonas de cisalhamento mais antigas, relacionadas com a colocação das suítes graníticas do batólito, e geração de estruturas-em-flor positiva em vários domínios do mesmo. Esta tectônica parece se articular no espaço e no tempo com a tectônica extensional relacionada com a instalação da Bacia do Camaquã