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Título: Estrutura do manto superior sob a Província Borborema através de tomografia telessísmica de onda P: implicações para o soerguimento, vulcanismo intraplaca e abertura do atlântico equatorial
Autor(es): Simões Neto, Flodoaldo de Lima
Palavras-chave: Sismologia;Tomografia Telessísmica;Província Borborema
Data do documento: 28-Fev-2018
Referência: SIMÕES NETO, Flodoaldo de Lima. Estrutura do manto superior sob a Província Borborema através de tomografia telessísmica de onda P: implicações para o soerguimento, vulcanismo intraplaca e abertura do atlântico equatorial. 2018. 173f. Tese (Doutorado em Geodinâmica e Geofísica) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: The Borborema Province is a geological and structural domain located in the Brazilian Northeast, which is limited to the South by the São Francisco craton, to the West by the Parna´ıba basin, and to the North and East by a number of marginal basins. Its basement consists of Paleoproterozoic rocks and Archean nuclei underlaying metamorphic supracrustal rocks with ages that span the entire Proterozoic eon. Its structuration occurred during the Brasiliano/Pan African orogeny, at the end of the Neoproterozoic, resulting in a complex orogenic system affected by ductile, metamorphic, and magmatic deformational processes. During the Mesozoic, the evolution of the Borborema Province was marked by extensional events that eventually led to continental breakup and the opening of the Atlantic Ocean. The separation formed a rift system in the Brazilian Northeast that was ultimately responsible for the formation of the marginal and interior basins that pervade the Province. After continental breakup, the evolution of the Province was characterized by episodes of intraplate volcanism along the Macau Queimadas Alignment (MQA) and tectonic uplift in the Borborema Plateau, which displays an elliptic topography and is located in the western half of the Borborema Province with maximum elevations of approximately 1200 m. In order to understand the origin of the intraplate volcanism and uplift after the opening of the Atlantic Ocean, P-wave (and PKPdf) relative residuals from teleseismic earthquakes were utilized to develop tomographic images of the upper mantle under the Borborema Province. About 120 events with magnitudes 5.5 and above, totaling over 1900 relative residuals, were mapped in three dimensions as P-wave velocity perturbations in the upper mantle under the recording seismic stations, through tomographic inversion. Among the main features displayed by the tomographic images are: (i) a relatively shallow low-velocity anomaly (< 150 km), located under the northeastern most corner of the continent and close to the Cenozoic volcanism, and (ii) a high-velocity lithospheric mantle (< 250 km) South of the Patos Lineament – approximately coinciding with the Southern half of the Borborema Plateau – when compared with the lithospheric mantle to the North. These results suggest that the origin of the Cenozoic volcanism might be related to a relatively shallow thermal anomaly at the corner of the continent, and that the Patos Lineament is a lithospheric-scale suture zone that separates contrasting mantle rheologies. The more rigid rheolgy to the South of the Patos Lineament is consistent with an independent tectonic model that explains the topographic elevation of the Borborema Plateau. The images also reveals a low-velocity channel bordering the Borborema Plateau at asthenospheric (250- 400 km) depths. The lithospheric velocity contrast is interpreted as arising from a colder, stronger lithosphere south of the lineament, while the asthenospheric low-velocity channel is interpreted as resulting from lateral flow from a distant mantle plume (located in SE Brazil). The rigid lithosphere South of the Patos Lineament might have also affected the stress regime during the opening of the Equatorial Atlantic. The equatorial region marked the last phase of continental breakup, and displayed a stress regime that contrasted with that in other segments of the Atlantic rift. A cold and rigid lithosphere at the Earth’s equator was independently postulated by other authors to explain the anomalous opening of the Atlantic Ocean in the equatorial region. However, theoretical calculations for the equatorial stress field developed in this work demonstrate that a cold and rigid equatorial lithosphere would have resulted in a stress rotation opposite to that inferred from geological observations. Additionally, the presence of a cold and rigid lithosphere contrasts with the tomographic results developed for the Borborema Province. Thus, a new tectonic model for the opening of the Atlantic Ocean in the equatorial region is proposed, in which Precambrian structures and lithospheric delamination – assisted by the St. Helena mantle plume – would have been responsible for stress transfer and rotation during the various rifting stages across the Equatorial region.
Resumo: A Província Borborema é um domínio geológico e estrutural localizado na região Nordeste do Brasil, estando limitada ao Sul pelo cráton do São Francisco, a Oeste pela Bacia do Parnaíba, e ao Norte e Leste por bacias sedimentares da margem costeira. Apresenta embasamento com rochas Paleoproterozóicas e núcleos Arqueanos, que subjazem rochas supracrustais metamórficas com idades abrangendo toda a era Proterozóica. Sua estruturação ocorreu durante a orogenia Brasiliana/Pan-Africana, no final do Neoproterozóico, resultando em um sistema orogênico complexo afetado por processos deformacionais dúcteis, metamórficos e magmáticos. No Mesozóico, a evolução da Província Borborema foi marcada por eventos extensivos que eventualmente levaram à separação continental e à abertura do Oceano Atlântico. Essa separação gerou um sistema de riftes no Nordeste brasileiro que originou bacias marginais e interiores localizadas na Província. Após a separação continental, a evolução da Província foi marcada por episódios de vulcanismo intraplaca, evidenciados ao longo do alinhamento Macau-Queimadas (AMQ), e elevação tectônica, evidenciada no Planalto da Borborema, que possui uma topografia em forma elíptica e está localizada na metade leste da Província Borborema com elevações máximas de aproximadamente 1200 m. A fim de entender a origem do vulcanismo e soerguimento intraplaca após a abertura do Oceano Atlântico, foram usados tempos de percurso de onda P (e a fase PKPdf) de terremotos telessísmicos para gerar imagens tomográficas do manto superior sob a Província Borborema. Aproximadamente 120 eventos com magnitude acima de 5.5, totalizando mais de 1800 resíduos relativos, foram usados na inversão tomográfica. Esses resíduos foram mapeados em três dimensões como perturbações de velocidade da onda P no manto superior abaixo das estações, através de uma inversão tomográfica. Entre as características principais mostradas nas imagens é possível destacar: (i) uma anomalia de baixa velocidade relativamente rasa (< 150 km), localizada abaixo da esquina mais norte-oriental do continente e próxima ao vulcanismo Cenozóico, e (ii) um manto litosférico (< 250 km) de alta velocidade ao Sul do Lineamento Patos, aproximadamente sob a metade sul do Planalto da Borborema, quando comparado com o manto litosférico ao norte do lineamento. Esses resultados sugerem que a origem do vulcanismo Cenozóico pode estar relacionada a uma anomalia térmica relativamente rasa na esquina do continente e que o Lineamento Patos é uma zona de sutura em escala litosférica que separa mantos litosféricos de diferentes reologias, sendo a reologia mais rígida ao sul do lineamento Patos responsável pela maior elevação topográfica do Planalto. Essa litosfera mais rígida ao sul do Lineamento Patos também influenciou o regime de esforços durante a abertura do Atlântico equatorial. A região equatorial marcou a última fase de separação entre os continentes, que contrastou com o regime de esforços em outras partes do rifte Atlântico. Uma litosfera mais fria e rígida, localizada no Equador terrestre, foi invocada por outros autores para explicar a abertura anômala do Atlântico na região equatorial. Contudo, a partir de cálculos teóricos do campo de esforços realizados nesse trabalho, foi encontrado que a litosfera equatorial fria e rígida resultaria em uma rotação dos esforços oposta à inferida a partir de observações geológicas. Além disso, a presença dessa litosfera mais fria e rígida na região equatorial contrasta com os resultados tomográficos sob a Província Borborema. Portanto, é proposto um novo modelo tectônico para a abertura do Atlântico na região equatorial, no qual as estruturas Pré-Cambrianas e a delaminação da litosfera equatorial – apoidada pela pluma de Santa Helena – teriam sido responsáveis pela transferência e rotação dos esforços durante os estágios de rifteamento na região equatorial.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25612
Aparece nas coleções:PPGG - Doutorado em Geodinâmica e Geofísica

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