Portal de Periódicos da CAPES

Interpretação de dados gravimétricos do sul do Cráton São Francisco: novos modelos crustais e litosféricos

2010; Brazilian Society of Geophysics; Volume: 28; Issue: 1 Linguagem: Português

10.1590/s0102-261x2010000100015

1809-4511

Luiz Gustavo Rodrigues Pinto,

Statistical and numerical algorithms

RESUMO Neste trabalho foram abordados dois temas geofisicos visando o avanco no conhecimento da litosfera sob o sul do Craton Sao Francisco. O primeiro tema teve como objetivo a proposicao de um metodo alternativo para a definicao de bordas de placas litosfericas, utilizando dados gravimetricos. Utilizou-se o mapa da primeira derivada vertical da anomalia gravimetrica Bouguer continuada para cima a altura de 100 km. Resultados crustais, ao longo de um perfil de sismica de refracao profunda, localizado no estado de Goias e a modelagem gravimetrica 2-D de um perfil localizado entre os estados de Sao Paulo e Minas Gerais foram utilizados para calibrar os resultados da derivada vertical. Recentes dados geoquimicos, petrologicos e de tomografia sismica reforcam o resultado de que, nas bordas sul e oeste, a placa Sao Franciscana estende-se sob a Faixa Brasilia e parte da bacia do Parana. O segundo tema foi a interpretacao de uma anomalia gravimetrica Bouguer positiva, aproximadamente circular com amplitude da ordem de 25 mGal. Nesta mesma regiao existe uma anomalia positiva do geoide, tambem circular, com raio de aproximadamente 250 km e uma amplitude de +7 m. O metodo sismico da funcao do receptor nao mostra a existencia de afinamento crustal, eliminando assim, uma das possiveis causas da anomalia gravimetrica. Perfis magnetoteluricos radiais a anomalia gravimetrica indicam a presenca de uma regiao no manto com resistividade eletrica mais baixa (< 100 Ω.m), com origem a 200 km de profundidade e estendendo ate a crosta inferior. Os resultados da inversao gravimetrica 3-D do alto gravimetrico indicam que a crosta inferior mais densa atinge uma espessura de 12 km, se assumirmos um contraste de densidade de +50 kg/m 3 . Coincidentemente com a regiao de crosta inferior mais densa, as sondagens magnetoteluricas indicam uma crosta eletricamente mais condutora, reforcando a existencia de um underplating magmatico. A impregnacao de material derivado do manto, na base da crosta, e evidenciado em superficie, pela presenca de diversos diques de basaltos toleiticos de composicao similar aos basaltos da parte norte da Bacia do Parana (alto TiO 2 ) de idades do Cretaceo Inferior. Os diques toleiticos estao distribuidos por toda regiao sul do craton. O manto litosferico com menor resistividade eletrica estende-se ate profundidade de 200 km, sugerindo que o manto litosferico do sul do Craton Sao Francisco sofreu um rejuvenescimento composicional e leve aumento de densidade (50 a 70 kg/m 3 ), responsavel pelo alto do geoide. A diminuicao de resistividade eletrica no manto, abaixo de profundidade de 100 km, e mais facilmente explicada pela presenca de fundidos carbonatiticos no manto superior, provenientes de partes mais profundas do manto e resultantes de um menor grau de fusao. O magmatismo carbonatitico foi anterior ao magmatismo toleitico, uma vez que dados petrologicos e geoquimicos mostram que os diques toleiticos do Cretaceo Inferior na regiao do Espinhaco apresentam de 5% a 10% de carbonatitos em sua composicao. A forma semicircular do limite sul erosional do Grupo Bambui deve ser resultado da erosao dos sedimentos mais antigos, devido ao soerguimento da litosfera, durante o magmatismo carbonatitico. ABSTRACT This thesis comprises of two parts in which two geophysical studies are described improving the knowledge of the lithosphere under the south Sao Francisco Craton. In the first part, we propose an alternative method for defining the limits of lithosphere plate using gravity data. The first vertical derivative of Bouguer anomaly upwarded to 100 km height. Crustal results along a deep refraction seismic profile in the Goias state together with a 2-D gravity model along a profile between Minas Gerais and Sao Paulo states were used to calibrate the vertical derivative results. Recent geochemical, petrologic data and seismic topography reinforce the gravity results that the southern and western parts of the Sao Francisco plate extends under the Brasilia Belt and the Parana basin. In the second part, the interpretation of a positive Bouguer gravity anomaly, circular shaped and +25 mGal amplitude gravity anomaly is presented. This gravity anomaly coincides with a positive, circular shaped, 7 m amplitude geoid anomaly with 250 km of radius. Receiver function results do not show a crustal thinning, excluding this possibility as the cause of gravity high. Deep magnetotelluric soundings along two profiles radial to gravity anomaly indicate a region in the mantle with lower electrical resistivity (< 100 Ω.m) from the depth of 200 km and extending upward to the lower crust. The residual Bouguer anomalies are inverted using a 3-D algorithm and indicate that the denser lower crust reaches 12 km of thickness for +50 kg/m 3 of density contrast. Coincident with a denser lower crust, magnetotelluric soundings reveal a low electrical resistivity crust, reinforcing the presence of magmatic underplating. At the surface, the contamination of magmatic material in the lower crust is supported by the presence of basaltic tholeiitic dike swarms similar to the basalts of northern Parana basin (high TiO 2 ) of Early Cretaceous age. Tholeiitic dikes swarms are distributed throughout the southern region of the craton. Lithospheric mantle with lower electrical resistivity reaches 200 km of depth, indicating that the lithospheric mantle in the southern Sao Francisco Craton underwent compositional rejuvenation accompanied by a mild increase in density (+50 to +70 kg/m 3 ) responsible for the positive geoid anomaly. The decrease of electrical resistivity in the mantle at depths beyond 100 km is easier explained by the presence of carbonatitic melts in the upper mantle, derived from a low degree of partial melt of a metasomatized deeper mantle. The carbonatitic magmatism was prior to tholeiitic magmatism since petrological and geochemical data show that the Early Cretaceous Espinhaco tholeiitic dikes contain 5 to 10% of carbonatites in their composition. The circular shaped erosional limit of the Bambui Group may have been produced by lithosphere uplift at the time of carbonatitic magmatism.