Um estudo gravimétrico comparativo das bacias do Chaco-Paraná (BCP) e Paraná (BP) foi efetuado utilizando o modelo global EGM08 e os dados da missão GOCE. A feição gravimétrica mais notável é um gradiente gravimétrico de 0,25 mGal/km, de direção norte-sul e que contorna a borda oeste da Bacia do Paraná e inflexiona para leste na latitude 30º S. Esse gradiente separa as duas bacias em províncias gravimétricas com características distintas. A BCP é caracterizada por anomalias gravimétricas positivas entre 10 e 20 mGal e de direção norte-sul, enquanto que na BP as anomalias variam entre -50 a -90 mGal na direção NE-SW. A análise gravimétrica foi efetuada de duas formas. Inicialmente removeu-se o efeito gravitacional devido aos sedimentos e basaltos e a anomalia devido às fontes mais profundas foi invertida para determinar o relevo da interface crosta-manto. Posteriormente efetuou-se uma análise isostática estimando a profundidade de compensação para a topografia observada nos modelos de Airy e flexural de placa contínua. Esses modelos, considerando a topografia observada como a única carga, não preveem a profundidade da Moho qualquer que seja o valor da espessura elástica. Dados de profundidade da Moho por métodos sismológicos, onde existentes, foram confrontados com os fornecidos pela inversão gravimétrica, estimando assim o valor do contraste de densidade (300 kg/m³) para o qual as profundidades da Moho e da interface crosta-manto obtida pela gravimetria melhor se ajustam. A inversão gravimétrica indica que a crosta da BCP é em média 7 km menos espessa do que a crosta da BP. Os resultados deste estudo sugerem a existência de uma descontinuidade crustal, e possivelmente uma sutura litosférica ao longo do gradiente gravimétrico entre as bacias do Chaco-Paraná e do Paraná. / A comparative gravity study of the Chaco-Paraná (CPB) and the Paraná (PB) basins was carried out using the EGM08 and GOCE global geopotential models. The most prominent gravity feature in the study area is a gradient of 0.25 mGal/km, extending from north to south alongside the western border of the Paraná basin and continuing eastward towards the Atlantic coast at the latitude 30º S. This gradient separates both basins into two gravity provinces with distinct characteristics. The CPB is marked by positive Bouguer anomalies of about 10 to 20 mGal in amplitude with north-south trending, whereas in the PB the Bouguer anomalies range from -50 to -90 mGal and trend along the NE-SW direction. The gravity analysis was carried out in two ways. Firstly, the gravity effect from basalts and sediments was calculated and removed and the gravity anomaly due to deeper sources was inverted in order to determine the crust-mantle interface relief. Secondly, an isostatic analysis was carried out in order to estimate the compensation depth due to the observed topography using both Airy and continuous plate flexural models. These isostatic models, considering the observed topography as the only load, cannot account for the observed Moho regardless of the effective elastic thickness value. Moho depth provided by seismological studies, where available, were compared with the results of the gravity inversion, thus estimating the density contrast (300 kg/m3) for which the Moho and crust-mantle interface depths are in agreement. The gravity inversion indicates that, in average, the CPB crust is 7 km thinner than the PB crust. This study suggests the existence of a crustal discontinuity, and perhaps even a lithospheric suture along the gravity gradient between the Chaco-Paraná and the Paraná basins.

Um estudo gravimétrico comparativo das bacias do Chaco-Paraná (BCP) e Paraná (BP) foi efetuado utilizando o modelo global EGM08 e os dados da missão GOCE. A feição gravimétrica mais notável é um gradiente gravimétrico de 0,25 mGal/km, de direção norte-sul e que contorna a borda oeste da Bacia do Paraná e inflexiona para leste na latitude 30º S. Esse gradiente separa as duas bacias em províncias gravimétricas com características distintas. A BCP é caracterizada por anomalias gravimétricas positivas entre 10 e 20 mGal e de direção norte-sul, enquanto que na BP as anomalias variam entre -50 a -90 mGal na direção NE-SW. A análise gravimétrica foi efetuada de duas formas. Inicialmente removeu-se o efeito gravitacional devido aos sedimentos e basaltos e a anomalia devido às fontes mais profundas foi invertida para determinar o relevo da interface crosta-manto. Posteriormente efetuou-se uma análise isostática estimando a profundidade de compensação para a topografia observada nos modelos de Airy e flexural de placa contínua. Esses modelos, considerando a topografia observada como a única carga, não preveem a profundidade da Moho qualquer que seja o valor da espessura elástica. Dados de profundidade da Moho por métodos sismológicos, onde existentes, foram confrontados com os fornecidos pela inversão gravimétrica, estimando assim o valor do contraste de densidade (300 kg/m³) para o qual as profundidades da Moho e da interface crosta-manto obtida pela gravimetria melhor se ajustam. A inversão gravimétrica indica que a crosta da BCP é em média 7 km menos espessa do que a crosta da BP. Os resultados deste estudo sugerem a existência de uma descontinuidade crustal, e possivelmente uma sutura litosférica ao longo do gradiente gravimétrico entre as bacias do Chaco-Paraná e do Paraná. / A comparative gravity study of the Chaco-Paraná (CPB) and the Paraná (PB) basins was carried out using the EGM08 and GOCE global geopotential models. The most prominent gravity feature in the study area is a gradient of 0.25 mGal/km, extending from north to south alongside the western border of the Paraná basin and continuing eastward towards the Atlantic coast at the latitude 30º S. This gradient separates both basins into two gravity provinces with distinct characteristics. The CPB is marked by positive Bouguer anomalies of about 10 to 20 mGal in amplitude with north-south trending, whereas in the PB the Bouguer anomalies range from -50 to -90 mGal and trend along the NE-SW direction. The gravity analysis was carried out in two ways. Firstly, the gravity effect from basalts and sediments was calculated and removed and the gravity anomaly due to deeper sources was inverted in order to determine the crust-mantle interface relief. Secondly, an isostatic analysis was carried out in order to estimate the compensation depth due to the observed topography using both Airy and continuous plate flexural models. These isostatic models, considering the observed topography as the only load, cannot account for the observed Moho regardless of the effective elastic thickness value. Moho depth provided by seismological studies, where available, were compared with the results of the gravity inversion, thus estimating the density contrast (300 kg/m3) for which the Moho and crust-mantle interface depths are in agreement. The gravity inversion indicates that, in average, the CPB crust is 7 km thinner than the PB crust. This study suggests the existence of a crustal discontinuity, and perhaps even a lithospheric suture along the gravity gradient between the Chaco-Paraná and the Paraná basins.

Nesta tese, dados gravimétricos terrestres e de satélite foram combinados revelando que as bordas oeste e sul da Bacia do Paraná são caracterizadas por um forte gradiente que se estende por 2000 km, desde o cráton Rio Apa até a margem continental Atlântica na latitude do Sinclinal de Torres. Enquanto a Bacia do Paraná é caracterizada por anomalias Bouguer negativas (~-80 mGal), os crátons Rio de la Plata, Rio Tebicuary e Rio Apa e a Bacia do Chaco-Paraná são marcados por anomalias Bouguer positivas (~10 mGal). Dados sismológicos e de compensação isostática permitiram correlacionar a variação regional da amplitude das anomalias Bouguer à espessura crustal, de ~40 km na Bacia do Paraná para 30-35 km nos crátons. Essas observações geofísicas e a ocorrência de granitos cálcio-alcalinos de idade Neoproterozoica-Cambriana ao longo do gradiente gravimétrico indicam um ambiente tectônico de colisão e zona de subducção. A essa descontinuidade de escala litosférica denominamos Zona de Sutura do Oeste do Paraná (WPS Western Paraná Suture shear/zone). Dois perfis magnetotelúricos (MT) foram coletados para estudar a natureza e a estrutura elétrica da crosta e do manto litosférico através da WPS. O primeiro perfil se estende por 830 km desde o cráton Rio de la Plata, no Uruguai, até a parte sul da Bacia do Paraná. Modelagem inversa 2-D desses dados mostra que o manto superior no cráton Rio de la Plata é bastante resistivo (~2000 m) até 250 km de profundidade, enquanto o manto superior na Bacia do Paraná é geralmente mais condutivo e heterogêneo. Com base numa descontinuidade lateral de escala litosférica bem definida no modelo de resistividade, o limite nordeste do cráton Rio de la Plata é redefinido no norte do bloco Valentines. O segundo perfil se estende por 450 km na Argentina, entre o cráton Rio Tebicuary e a Bacia do Paraná. No modelo MT o cráton Rio Tebicuary é caracterizado por um manto superior resistivo (2000 m) até 150 km de profundidade. A litosfera na Bacia do Paraná é menos resistiva (~500 m) e provavelmente menos espessa (~80 km). Um perfil MT entre o cráton Rio Apa e a Bacia do Paraná mostra estrutura geoelétrica similar. As estruturas elétricas observadas, juntamente com dados geocronológicos, geoquímicos, sismológicos e densidade, sugerem processos de refertilização na litosfera da Bacia do Paraná. Sucessões de anomalias condutivas em antigas zonas de sutura e resistivas em blocos e terrenos juvenis nos modelos geoelétricos, integradas a dados geológicos, indicam um processo de acresção horizontal e uma progressão de subducções de placas litosféricas oceânicas, sendo a mais jovem sob a litosfera continental da Bacia do Paraná. Os resultados obtidos mostram que a WPS é uma descontinuidade litosférica de primeira ordem que marca o fechamento de um oceano durante os estágios finais da formação do Gondwana Sul-Ocidental no Neoproterozoico-Cambriano. / In this thesis, terrestrial and satellite gravity data were integrated revealing a steep gravity gradient at the western and southern borders of the Paraná Basin. This gradient extends for 2,000 km from the Rio Apa craton to the Brazilian Atlantic margin at Torres Syncline latitude. Negative Bouguer anomalies (~-80 mGal) occur over the Paraná Basin, whereas positive anomalies are observed at Rio de la Plata, Rio Tebicuary and Rio Apa cratons, as well as Chaco-Paraná Basin. Seismological data and isostasy correlate the gravity gradient with crustal thickness variation, being thicker in the Paraná Basin (~40 km) and shallower in the cratons (~35 km). These geophysical observations and the presence of Neoproterozoic calc-alkaline granites along the gravity gradient suggest a collisional and subduction tectonic setting. This lithospheric discontinuity is hereafter referred to as Western Paraná Suture/shear zone (WPS). Two magnetotelluric (MT) profiles perpendicular to WPS were set up to study the electrical structure and nature of the crust and lithospheric mantle across the suture zone. The first profile, 830 km long, extends northward from Rio de la Plata craton, in Uruguay, to Paraná Basin southern border. 2-D inversion of this MT profile shows that the Rio de la Plata craton upper mantle is highly resistive (~2000 m) down to 250 km depth, whereas the Paraná Basin lithosphere is conductive and heterogeneous. Based on a lithospheric-scale lateral discontinuity in the resistivity model, the Rio de la Plata craton northern limit is redefined to the Valentines block northern limit. The second profile is 450 km long and extends from Rio Tebicuary craton to the Paraná Basin, and all stations are in Argentina. The MT model shows that Rio Tebicuary craton is characterized by a resistive lithosphere (2000 m) down to 150 km depth. The Paraná Basin lithosphere is less resistive (~500 m) and probably thinner (~80 km). Previous MT study between the Rio Apa craton and the Paraná basin, to the north, shows a similar electrical structure. These electrical characteristics, integrated with geochronological, geochemical, seismological and density data, suggest that Paraná Basin lithosphere underwent refertilization episodes. In the geoelectrical models, a series of resistive blocks and juvenile terrains and conductive anomalies in suture zone relics, integrated with geological data, suggest a horizontal accretionary process by means of progressive oceanic lithospheres subductions, the youngest one occurring below the Paraná Basin continental lithosphere. Altogether, these results show that the WPS is a first order lithosphere discontinuity, a site of an ocean closure during the South-Western Gondwana late stages of amalgamation in Neoproterozoic/Cambrian times.

Nesta tese, dados gravimétricos terrestres e de satélite foram combinados revelando que as bordas oeste e sul da Bacia do Paraná são caracterizadas por um forte gradiente que se estende por 2000 km, desde o cráton Rio Apa até a margem continental Atlântica na latitude do Sinclinal de Torres. Enquanto a Bacia do Paraná é caracterizada por anomalias Bouguer negativas (~-80 mGal), os crátons Rio de la Plata, Rio Tebicuary e Rio Apa e a Bacia do Chaco-Paraná são marcados por anomalias Bouguer positivas (~10 mGal). Dados sismológicos e de compensação isostática permitiram correlacionar a variação regional da amplitude das anomalias Bouguer à espessura crustal, de ~40 km na Bacia do Paraná para 30-35 km nos crátons. Essas observações geofísicas e a ocorrência de granitos cálcio-alcalinos de idade Neoproterozoica-Cambriana ao longo do gradiente gravimétrico indicam um ambiente tectônico de colisão e zona de subducção. A essa descontinuidade de escala litosférica denominamos Zona de Sutura do Oeste do Paraná (WPS Western Paraná Suture shear/zone). Dois perfis magnetotelúricos (MT) foram coletados para estudar a natureza e a estrutura elétrica da crosta e do manto litosférico através da WPS. O primeiro perfil se estende por 830 km desde o cráton Rio de la Plata, no Uruguai, até a parte sul da Bacia do Paraná. Modelagem inversa 2-D desses dados mostra que o manto superior no cráton Rio de la Plata é bastante resistivo (~2000 m) até 250 km de profundidade, enquanto o manto superior na Bacia do Paraná é geralmente mais condutivo e heterogêneo. Com base numa descontinuidade lateral de escala litosférica bem definida no modelo de resistividade, o limite nordeste do cráton Rio de la Plata é redefinido no norte do bloco Valentines. O segundo perfil se estende por 450 km na Argentina, entre o cráton Rio Tebicuary e a Bacia do Paraná. No modelo MT o cráton Rio Tebicuary é caracterizado por um manto superior resistivo (2000 m) até 150 km de profundidade. A litosfera na Bacia do Paraná é menos resistiva (~500 m) e provavelmente menos espessa (~80 km). Um perfil MT entre o cráton Rio Apa e a Bacia do Paraná mostra estrutura geoelétrica similar. As estruturas elétricas observadas, juntamente com dados geocronológicos, geoquímicos, sismológicos e densidade, sugerem processos de refertilização na litosfera da Bacia do Paraná. Sucessões de anomalias condutivas em antigas zonas de sutura e resistivas em blocos e terrenos juvenis nos modelos geoelétricos, integradas a dados geológicos, indicam um processo de acresção horizontal e uma progressão de subducções de placas litosféricas oceânicas, sendo a mais jovem sob a litosfera continental da Bacia do Paraná. Os resultados obtidos mostram que a WPS é uma descontinuidade litosférica de primeira ordem que marca o fechamento de um oceano durante os estágios finais da formação do Gondwana Sul-Ocidental no Neoproterozoico-Cambriano. / In this thesis, terrestrial and satellite gravity data were integrated revealing a steep gravity gradient at the western and southern borders of the Paraná Basin. This gradient extends for 2,000 km from the Rio Apa craton to the Brazilian Atlantic margin at Torres Syncline latitude. Negative Bouguer anomalies (~-80 mGal) occur over the Paraná Basin, whereas positive anomalies are observed at Rio de la Plata, Rio Tebicuary and Rio Apa cratons, as well as Chaco-Paraná Basin. Seismological data and isostasy correlate the gravity gradient with crustal thickness variation, being thicker in the Paraná Basin (~40 km) and shallower in the cratons (~35 km). These geophysical observations and the presence of Neoproterozoic calc-alkaline granites along the gravity gradient suggest a collisional and subduction tectonic setting. This lithospheric discontinuity is hereafter referred to as Western Paraná Suture/shear zone (WPS). Two magnetotelluric (MT) profiles perpendicular to WPS were set up to study the electrical structure and nature of the crust and lithospheric mantle across the suture zone. The first profile, 830 km long, extends northward from Rio de la Plata craton, in Uruguay, to Paraná Basin southern border. 2-D inversion of this MT profile shows that the Rio de la Plata craton upper mantle is highly resistive (~2000 m) down to 250 km depth, whereas the Paraná Basin lithosphere is conductive and heterogeneous. Based on a lithospheric-scale lateral discontinuity in the resistivity model, the Rio de la Plata craton northern limit is redefined to the Valentines block northern limit. The second profile is 450 km long and extends from Rio Tebicuary craton to the Paraná Basin, and all stations are in Argentina. The MT model shows that Rio Tebicuary craton is characterized by a resistive lithosphere (2000 m) down to 150 km depth. The Paraná Basin lithosphere is less resistive (~500 m) and probably thinner (~80 km). Previous MT study between the Rio Apa craton and the Paraná basin, to the north, shows a similar electrical structure. These electrical characteristics, integrated with geochronological, geochemical, seismological and density data, suggest that Paraná Basin lithosphere underwent refertilization episodes. In the geoelectrical models, a series of resistive blocks and juvenile terrains and conductive anomalies in suture zone relics, integrated with geological data, suggest a horizontal accretionary process by means of progressive oceanic lithospheres subductions, the youngest one occurring below the Paraná Basin continental lithosphere. Altogether, these results show that the WPS is a first order lithosphere discontinuity, a site of an ocean closure during the South-Western Gondwana late stages of amalgamation in Neoproterozoic/Cambrian times.