Método de traços de fissão, U-Pb e U-Th/He no mineral zircão: termocronologia da Província Borborema e sua relação com a Bacia Potiguar

Abstract

Esta pesquisa aplicou de forma integrada a metodologia de datação tripla (Traços de Fissão [MTF], U-Pb e U-Th/He) em zircão para investigar a evolução termocronológica da Província Borborema (PB) e sua relação tectônica com a Bacia Potiguar (BP). Técnicas de caracterização mineral, como microscopia eletrônica de varredura e espectrometria de catodoluminescência (CL), permitiram correlacionar o estado estrutural dos cristais, especialmente os efeitos de metamictização, com a viabilidade analítica. A geocronologia U-Pb em 14 corpos plutônicos da PB revelou magmatismo Neoproterozoico-Cambriano (521–619 Ma), associado ao Ciclo Brasiliano/Pan-Africano, além de heranças crustais, como zircões Paleoproterozoicos no Domínio São José do Campestre, indicando reciclagem significativa. A termocronologia de baixa temperatura (MTF-LA e U-Th/He) revelou história de exumação complexa e multifásica. A maioria das amostras mostrou relação inversa entre idade e concentração de urânio, indicando que idades mais recentes, como os pulsos Cretáceos/Cenozoicos (78–62 Ma), representam “idades de metamictização”, ligadas à redução da temperatura de fechamento em zircões uraníferos. Por outro lado, pulsos Paleozoicos (Ordoviciano ~460 Ma; Carbonífero–Permiano 350–260 Ma) e Mesozoicos (Triássico–Jurássico 242–170 Ma) refletem eventos de exumação genuínos, associados à fragmentação de Gondwana e ao rifteamento do Atlântico Sul. Na Bacia Potiguar, a análise de zircões detríticos confirmou proveniência heterogênea, dominada por fontes do norte da PB. Picos etários U-Pb refletem erosão de blocos crustais Paleoarqueanos a Neoproterozoicos. A Formação Açu (~341 Ma) preserva assinatura térmica Paleozoica das rochas-fonte, enquanto a Formação Jandaíra (12–180 Ma) registra resfriamento pós-deposicional vinculado à reativação Cretácea-Cenozóica. Os resultados demonstram conexão direta entre episódios tectônicos na PB e a evolução sedimentar da BP. A abordagem integrada distingue efeitos de danos de radiação de eventos tectônicos reais, oferecendo restrições cruciais à reconstituição geodinâmica da margem equatorial brasileira e à modelagem de sistemas petrolíferos.

This research applied an integrated triple-dating methodology (Fission Track [FT], U-Pb, and U-Th/He) in zircon to investigate the thermochronological evolution of the Borborema Province (BPv) and its tectonic relationship with the Potiguar Basin (PB). Mineral characterization techniques, such as scanning electron microscopy and cathodoluminescence (CL) spectroscopy, allowed the correlation between the structural state of the crystals, especially metamictization effects, and analytical viability. U-Pb geochronology in 14 plutonic bodies from the BPv revealed Neoproterozoic–Cambrian magmatism (521–619 Ma), associated with the Brasiliano/Pan-African Cycle, as well as crustal inheritance, including Paleoproterozoic zircons in the São José do Campestre Domain, indicating significant recycling. Low-temperature thermochronology (FT-LA and U-Th/He) revealed a complex, multiphase exhumation history. Most samples showed an inverse relationship between age and uranium content, suggesting that younger ages, such as Cretaceous/Cenozoic pulses (78–62 Ma), represent "metamictization ages" caused by kinetic effects (lowered closure temperatures) in uranium-rich zircons. In contrast, Paleozoic (Ordovician ~460 Ma; Carboniferous–Permian 350–260 Ma) and Mesozoic (Triassic–Jurassic 242–170 Ma) cooling pulses are interpreted as genuine exhumation events related to the breakup of Gondwana and the rifting of the South Atlantic. In the Potiguar Basin, the analysis of detrital zircons confirmed heterogeneous provenance, primarily sourced from northern BPv. U-Pb age peaks reflect erosion of Paleoarchean to Neoproterozoic crustal blocks. The Açu Formation (~341 Ma) preserves the Paleozoic thermal signature of the source rocks, whereas the Jandaíra Formation (12–180 Ma) records post-depositional cooling associated with Cretaceous–Cenozoic reactivation. The results establish a direct link between tectonic reactivation episodes in the BPv and the sedimentary evolution of the PB. This integrated approach, capable of distinguishing radiation damage effects from true tectonic events, provides essential thermochronological constraints for reconstructing the geodynamics of the Brazilian equatorial margin and for modeling petroleum systems.