New insights from low-temperature thermochronology into the tectonic and geomorphologic evolution of the south-eastern Brazilian highlands and passive margin

The South Atlantic passive margin along the south-eastern Brazilian highlands exhibits a complex landscape, including a northern inselberg area and a southern elevated plateau, separated by the Doce River valley. This landscape is set on the Proterozoic to early Paleozoic rocks of the region that once was the hot core of the Aracuaf orogen, in Ediacaran to Ordovician times. Due to the break-up of Gondwana and consequently the opening of the South Atlantic during the Early Cretaceous, those rocks of the Aracuaf orogen became the basement of a portion of the South Atlantic passive margin and related southeastern Brazilian highlands. Our goal is to provide a new set of constraints on the thermo-tectonic history of this portion of the south-eastern Brazilian margin and related surface processes, and to provide a hypothesis on the geodynamic context since break-up. To this end, we combine the apatite fission track (AFT) and apatite (U-Th)/He (AHe) methods as input for inverse thermal history modelling. All our AFT and AHe central ages are Late Cretaceous to early Paleogene. The AFT ages vary between 62 Ma and 90 Ma, with mean track lengths between 12.2 mu m and 13.6 mu m. AHe ages are found to be equivalent to AFT ages within uncertainty, albeit with the former exhibiting a lesser degree of confidence. We relate this Late Cretaceous-Paleocene basement cooling to uplift with accelerated denudation at this time. Spatial variation of the denudation time can be linked to differential reactivation of the Precambrian structural network and differential erosion due to a complex interplay with the drainage system. We argue that posterior large-scale sedimentation in the offshore basins may be a result of flexural isostasy combined with an expansion of the drainage network. We put forward the combined compression of the Mid-Atlantic ridge and the Peruvian phase of the Andean orogeny, potentially augmented through the thermal weakening of the lower crust by the Trindade thermal anomaly, as a probable cause for the uplift. (C) 2019, China University of Geosciences (Beijing) and Peking University. Production and hosting by Elsevier B.V

The Gorutuba Formation: coastal to continental sedimentation on the eastern margin of Bambuí Basin (MG)

Propõe-se neste trabalho a formalização da Formação Gorutuba, unidade que engloba os únicos registros remanescentes de ambientes litorâneos e continentais da margem leste da Bacia Bambuí, desenvolvida durante a Orogênese Brasiliana. As rochas da Formação Gorutuba são reconhecíveis em três áreas principais. Nas serras da Jaíba e Colonial, a unidade apresenta um pacote basal de brecha composta por clastos de calcário imersos em matriz arcoseana, que indicam o retrabalhamento do calcário da Formação Jaíba, subjacente. Arcósio ocorre na forma de lentes e camadas intercaladas na brecha, tornando-se predominante em direção ao topo da unidade, onde ocorrem corpos isolados de ortoconglomerado. Na Serra do Gorutuba, a unidade apresenta o mesmo arranjo estratigráfico, porém assenta-se diretamente sobre siltito da Formação Serra da Saudade. No Sinclinal de Buenópolis, por sua vez, arenitos arcoseanos com estratificações cruzadas acanaladas e eventuais lentes de conglomerado e pelito assentam-se sobre siltito da Formação Serra da Saudade, não ocorrendo a brecha basal. A Formação Gorutuba registra um período de soerguimento, exposição e erosão da extensa plataforma marinha representada pelo Grupo Bambuí. A brecha basal, que ocorre nas áreas mais a norte, registra importante discordância erosiva, associada ao retrabalhamento por ondas da plataforma carbonática Jaíba, cujo soerguimento se relaciona à intensa atividade tectônica do período. O aumento da contribuição siliciclástica para o topo está associado à progressiva instalação de um sistema fluvial de alta energia, que marca a fase de colmatação da bacia. A composição dos sedimentos siliciclásticos presentes na matriz da brecha e no restante da unidade sugere a exumação de fontes graníticas no Orógeno Araçuaí.In this study, we formally introduce the Gorutuba Formation, unit that encompasses the remaining coastal and continental records of the eastern margin of the Bambuí Basin, evolved during the Brasiliano/Pan-Africano Orogeny. In Minas Gerais, the Gorutuba Formation occurs in three main localities. In Jaíba and Colonial ridges, the unit shows a basal layer of breccia composed by clasts of limestone in arcosean matrix, recording the erosion and reworking of the underlying Jaíba Formation. Arcose occurs as layers and lenses within the breccia, and becomes the main rock to the top, where shows some lenses of ortoconglomerate. In Gorutuba and Rompe Gibão ridges, the unit shows the same stratigraphic pattern, but lies on the Serra da Saudade siltstones. In Buenópolis Sincline, on the other hand, arcosean sandstone with through cross stratification and conglomerate lenses lie on siltstones from Serra da Saudade Formation, lacking the basal breccia. The Gorutuba Formation records an uplift, exposure and erosion stage of the wide Bambuí marine platform. The basal breccia, which occurs in the northernmost areas, records an important unconformity, where the Jaíba carbonatic shelf was reworked by waves in response to the tectonic driven uplift. The increase of the sandstones to the top is associated to the gradual installation of a high-energy fluvial system, marking the clogging stage of the basin. The composition of the sandstones and the breccia’s matrix suggests the exhumation of granitic sources in the Araçuaí Orogen in this period

Proveniência e análise sedimentar da porção basal do Grupo Bambuí em Arcos (MG)

A origem e evolução da Bacia Bambuí é tema de grandes debates, em muito intensificados pela recente corrida exploratória de empresas públicas e privadas em busca de hidrocarbonetos gasosos. Na porção sudoeste da bacia, são raras as oportunidades de se observar o contato basal das rochas sedimentares com seu embasamento, cujas características são cruciais para o entendimento dos processos de instalação da bacia e do início de seu preenchimento. Por meio de testemunhos de sondagem, teve-se acesso a toda a porção basal do Grupo Bambuí na região de Arcos (MG), incluindo seu embasamento. A seção amostrada exibe como embasamento um granodiorito arqueano (c. 2,8 - 2,9 Ga), fortemente fraturado à época da sedimentação. A unidade basal do Grupo Bambuí é um tilito de alojamento maciço, polimítico, de espessura decimétrica. Grãos de zircão separados da matriz do tilito foram datados e exibem um pico principal de idades em c. 2,8 Ga, indicando proveniência do próprio embasamento. Sobre o tilito repousam calcários impuros, que passam gradativamente para um pacote pelítico, em tendência de preenchimento retrogradacional. Fragmentos terrígenos no calcário impuro sugerem que o embasamento tenha continuado a atuar como fonte durante a sedimentação dos metros iniciais da seção. As rochas pelíticas que ocorrem para o topo têm assinatura litoquímica compatível com fontes ácidas, e possuem idades-modelo Sm-Nd de 1,7 Ga. O acervo de dados sugere que rochas da Faixa Brasília tenham atuado como fonte para as rochas pelíticas, corroborando a interpretação de um caráter foreland para a bacia.The origin and evolution of Bambuí Basin has been a matter of debate, in much intensified by the recent exploratory efforts carried out by public and private companies looking for natural gas. In the southeastern portion of the basin there are rare opportunities to access the contact between the sedimentary rocks and its basement, whose characteristics are crucial to understanding the processes of basin installation and the early sedimentation. The analysis of drill cores allowed us to describe the lowermost Bambuí Group in Arcos (MG) region, including its basement. The sampled section displays as basement an archean granodiorite (ca. 2.8 - 2.9 Ga), fractured at the time of sedimentation. The Bambuí Group basal unit is dm-thick, massive lodgment tillite. Grains of zircon separated from the tillite matrix were dated and show a main age peak at ca. 2.8 Ga, indicating provenance from the own basement. On the tillite rests an impure limestone that passes gradually to a muddy unit, in a retrogradational filling trend. Terrigenous fragments in the impure limestone suggests that the basement has continued to be a source of sediments in the bottom of the section. The pelitic rocks that occurs to the top has a litochemical signature compatible with acidic source rocks, and shows Sm-Nd model ages of 1.7 Ga. These data suggests that rocks from the Brasília Belt have acted as a source for the pelitic rocks, supporting the interpretation of a foreland set for the basin

Age, provenance and tectonic setting of the high-grade Jequitinhonha Complex, Araçuaí Orogen, eastern Brazil

O Complexo Jequitinhonha é uma unidade sedimentar extensa da porção nordeste do orógeno Araçuaí, metamorfizada na transição entre as fácies anfibolito-granulito há cerca de 580-540 Ma. A unidade é composta por paragnaisses kinzigíticos com intercalações de grafita-gnaisse, quartzito e rochas calcissilicáticas. Dados U-Pb de zircão detrítico de uma amostra de quartzito e novos dados geoquímicos (nove amostras) e isotópicos (Sm-Nd) (dez amostras) são aqui apresentados. De maneira concomitante a dados previamente publicados, esses dados mostram que: (1) a geoquímica dos paragnaisses sugere uma afiliação do tipo margem passiva para as rochas metassedimentares; (2) zircões detríticos apresentam populações de idade U-Pb entre 0,9 e 2,5 Ga; e (3) dados isotópicos de Nd apresentam idades modelo T DM entre 1,6 e 1,8 Ga e εNd (575 Ma) ao redor de -7,5. Esses dados revelam uma mistura de fontes, envolvendo magmatismo de rift Criogeniano a Mesoproterozoico e o embasamento Paleoproterozoico-Arqueano do paleocontinente São Francisco-Congo, e sugerem uma forte correlação entre o Complexo Jequitinhonha e o Grupo Macaúbas, compondo a mais importante bacia precursora do orógeno Araçuaí. Além da natureza exclusivamente sedimentar do complexo, fatias ofiolíticas não foram encontradas na área, reforçando a interpretação da terminação ensiálica de um golfo e que o paleocontinente São Francisco-Congo não foi separado ao norte da região, agindo como uma única peça durante o Neoproterozoico.The Jequitinhonha Complex of the northeastern Araçuaí orogen is an extensive sedimentary unit metamorphosed in the amphibolite-granulite facies transition around 580-545 Ma. The unit consists of Al-rich (kinzigitic) paragneisses with decametric intercalations of graphite gneisses and quartzites, and centimetric to metric lenses of calcsilicate rocks. A new detrital zircon U-Pb age spectrum is reported for a sample of quartzite, and whole-rock geochemical (major and trace elements, 9 samples) and Sm-Nd isotope data (10 samples) for Jequitinhonha Complex paragneiss. Together with published data these show that: (1) the geochemistry of paragneiss samples of the Jequitinhonha Complex are similar to those of passive margin sedimentary protoliths; (2) detrital zircon data yield U-Pb age populations between ca. 0.9 and 2.5 Ga; and (3) Sm-Nd TDM model ages range from 1.6 to 1.8 Ga and εNd(575 Ma) around -7.5. The data reveal a mixture of Cryogenian to Mesoproterozoic rift-related igneous rocks with the Palaeoproterozoic-Archaean basement rocks of the São Francisco-Congo palaeocontinent as the main source areas, and also support the correlation between the Jequitinhonha Complex and the passive margin units of the upper Macaúbas Group, constituting the precursor basin of the orogen. Our results, with the absence of ophiolites in the Jequitinhonha Complex, reinforce the interpretation that the São Francisco-Congo palaeocontinent was not divided to the north of the focused region, suggesting an ensialic termination of a gulf during the Neoproterozoic