Geomorfologia tectônica e datação de falhas por geocronologia U-Pb (LA-ICP-MS) em carbonatos: reativações pós-rifte na região do Lineamento Rio Piquiri, sul do Brasil - Gimenez, Viviane Barbosa [UNESP] (UNESP, 2024)
Estruturas rúpteis frequentemente atuam como condutos potenciais de fluidos hidrotermais na crosta continental. A mineralização de calcita em fraturas pode estar causalmente relacionada ao processo de abertura de fraturas, registrando informações cruciais acerca da idade e do contexto tectônico relacionado ao crescimento mineral. Fibras primárias de calcita com texturas tipo ‘crack-seal’ em planos de falha são tipicamente sincrônicas à deformação, tornando a datação U-Pb in-situ desses minerais uma bastante técnica eficaz na determinação das idades de (re)ativação dessas falhas. Em geral, as taxas de rejuvenescimento da paisagem ao longo da margem passiva sul- Brasileira são principalmente controladas por seu complexo arcabouço estrutural, além de variações litológicas e mudanças climáticas. Após a quebra do Gondwana durante o Rift do Atlântico, campos de tensão intraplaca promoveram não apenas a reativação de zonas de fraqueza herdadas do embasamento, mas também o desenvolvimento de novas falhas. Nesse contexto, os processos erosivos desempenharam um papel fundamental na formação da paisagem, com falhas e fraturas frequentemente atuando como vias preferenciais de erosão e percolação de fluidos. Nesse contexto, o Arco de Ponta Grossa (PGA) destaca-se como uma importante feição tectônica com cerca de 600 km de extensão, marcado por intensa atividade magmática do Cretáceo Inferior ao Superior. O foco deste trabalho é o Lineamento Rio Piquiri, a estrutura mais ao sul do PGA, definida por um conjunto de estruturas NW-SE ao longo do curso principal do rio homônimo. A definição cronológica de eventos tectônicos é essencial em regiões tectonicamente complexas, associadas a mudanças expressivas na paisagem – nesse sentido, priorizamos a realização de análises morfométricas detalhadas da área de estudo, além da análise estrutural de estruturas observas em campo e coleta de amostras carbonáticas ao longo de falhas potencialmente reativadas. Amostras de calcita foram caracterizadas por meio de imagens de Catodoluminescência (CL) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para identificação de zonas-alvo potencialmente enriquecidas em Urânio. As análises isotópicas U-Pb foram realizadas por meio do método LA-ICP-MS no NERC Isotope Geosciences Laboratories (NIGL), British Geological Survey (BGS), Keyworth, Reino Unido, e no Instituto LAMIR (UFPR), Curitiba (PR), Brasil – onde também foram realizadas análises de δ13C e δ18O para melhor caracterização dos fluidos de cristalização. As análises morfoestruturais revelaram que a tectônica pós-rifte na região do Piquiri envolve três principais conjuntos de tensores ligados à deformação rúptil: (1) uma extensão NW-SE seguida por um σ1 horizontal NE-SW, relacionado a falhas transcorrentes dextrais com direção ~N-S a NE-SW e falhas transcorrentes sinistrais E-W; (2) um σ1 horizontaL~N-S – ligado à reativação de falhas transcorrentes dextrais NW-SE a WNW-ESE e falhas transcorrentes sinistrais NE-SW; (3) um σ1 horizontal ~E-W – associado à falhas transcorrentes dextrais NE-SW e sinistrais NW-SE. A partir da datação in-situ de carbonatos por U-Pb (LA-ICP-MS), quatro principais conjuntos de idades associados a eventos de reativação pós-rifte foram obtidos, sendo eles: (1) ~110 Ma, (2) ~100 Ma, (3) ~80-70 Ma e (4) 69-50 Ma. Nossos resultados sugerem que a evolução tectônica pós-rifte do S-SE do Brazil compreende reativações significativas ao longo de estruturas herdadas do embasamento, principalmente vinculadas ao magmatismo onshore/offshore do limite Santoniano-Campaniano, que atuou como principais fontes de aquecimento dos fluidos associados à recristalização de calcita na região. Nesse contexto, os dados também apontam uma reativação importante do sistema de falhas do Rio Piquiri em aproximadamente ~75 Ma, que limitou espacialmente o depocentro ativo mais a sul da Bacia Bauru (Grupo Caiuá), induzindo processos de erosão diferencial em blocos tectônicos e capturas de drenagem ao longo de estruturas importantes. As mudanças nos campos de tensões intraplaca foram interpretadas como resultados da interação entre fontes locais (soerguimentos localizados e/ou anisotropias mantélicas, por exemplo) e esforços tectônicos regionais, principalmente ligados à orogenia Andina e à deriva continental da Placa Sul Americana para noroeste.

Brittle structures often act as potential controllers of local to regional fluid-flow patterns in the upper continental crust. Calcite mineralization within fractures may be causally related to their opening process, thus recording key information about the timing and tectonic context of mineral growth. Since primary calcite fibers with crack-seal textures on structural fault planes are typically synchronous to fault movement, in-situ calcite U-Pb dating can provide ages of fault (re)activation. The timing and rates of landscape rejuvenation along the southern Brazilian passive margin are mainly controlled by its complex structural framework, lithological variations and climate regimes. After the break-up of southwestern Gondwana, intraplate stress fields were responsible not only for a widespread reactivation of bedrock-inherited zones of weakness, but also for the development of new faults. In this context, erosional processes have played a key role on structurally controlled bedrock channels, with faults and fractures often acting as preferential flow pathways. This is the case of the Ponta Grossa Arch (PGA), an example of a significant tectonic feature with about 600 km of extension that hosted major magmatic activity from Early to Late Cretaceous. We focused our analysis on the Piquiri River lineament, the southernmost feature of the PGA, defined by a set of NW-SE structures along the main course of the homonymous river. Absolute time constraints are essential in areas that have undergone a complex tectonic evolution and major landscape changes - as such, detailed morphotectonic analysis were followed by fieldwork and sample collection along potentially reactivated faults. Calcite samples were characterized using Cathodoluminescence (CL) and SEM images to identify potential targeting zones prior to dating. U-Pb isotopic analyses were performed using LA-ICP-MS in the NERC Isotope Geosciences Laboratories (NIGL), British Geological Survey (BGS), Keyworth, UK and at the LAMIR Institute (UFPR), Curitiba (PR), Brazil - where δ13C e δ18O analysis were also conducted to better assess fluid properties. Morphostructural analysis have revealed that post-rift tectonics in the Piquiri region involves three main stress fields linked to brittle deformation: (1) a NW-SE extension followed by an horizontal NE-SW-oriented σ1, related to ~N-S to NE-SW dextral and E-W sinistral strike-slip faults; (2) horizontal N-S-trending σ1 - with NW-SE to WNW-ESE dextral strike-slip and NE-SW sinistral strike slip faults; (3) horizontal E-W-oriented σ1 – including NE-SW dextral and NW-SE sinistral strike slip faults. We have obtained four main sets of absolute ages for post-rift faulting in the Piquiri fault system from U-Pb LA-ICP-MS carbonate dating: (1) ~110 Ma, (2) ~100 Ma (3)~80-70 Ma and (4) – 69-50 Ma. Our results implied that the post-rift tectonic evolution of the SW Atlantic margin comprises significant fault reactivations along inherited basement structures linked to the Santonian-Campanian onshore/offshore magmatism that acted as major heating sources for fluid-flow and calcite recrystallization in the region. Our data have also suggested that a major reactivation of the Piquiri fault system at ~75 Ma exerted major control on the southernmost active deposition of the Bauru Basin (Caiuá Group), also inducing differential erosion across tectonic blocks and drainage captures along the main structures. Changes on intraplate stress fields were interpreted as results of an interaction between local sources (e.g. localized uplift and/or underlying mantle anisotropies) and regional tectonic forces – such as the ongoing Andean orogeny and the westward continental drift of the SW Atlantic margin.
Tectonic geomorphology and U-Pb geochronology (LA-ICP-MS) of fault-related carbonates: post-rift reactivations in the Rio Piquiri Lineament region, southern Brazil
Keywords: Fault dating; Calcite dating; U-Pb carbonate geochronology; Ponta Grossa arch; Piquiri river; Datação de falhas; Geocronologia U-Pb de carbonatos; Datação de calcita; Rio Piquiri; Arco de Ponta Grossa