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Previous issue date: 2008-07-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Until some years ago, weathering geochronology was primarily based on the K-Ar and 40Ar/39Ar dating of supergene minerals. Recent advances in the analysis of supergene goethite by the (U-Th)/He method expanded the number of suitable minerals for such purpose, as well as the time of application for weathering geochronology. This study represents the first systematic approach in Brazil, combining both the 40Ar/39Ar e (U-Th)/He methodologies to improve the knowledge on the weathering and the age of nonfossiliferous sediments. Supported by geologic and geomorphologic correlations, we identified different types of weathering profiles occurring in the interior and coastal areas of northeastern Brazil. These profiles were correlated to main regional geomorphological domains: the Borborema Plateau , the Sertaneja Depression , and the Coastal Cuestas and Plains, and respective planation surfaces, which study is fundamental to understand the landscape evolution of the northern portion of the eastern Borborema Province. The depth and stratigraphic organization of the weathering profiles in each of the geomorphological domains permitted to establish that: (i) the profiles on the highlands that cap the Borborema Surface are deeper (up to 100 m) and can be considered as typical lateritic profiles; (ii) on the lowlands that form the Sertaneja Surface , the weathering profiles are shallow and poorly developed (2-5 m deep); (iii) the profiles along the coastal area are moderately developed (up to 25 m deep), and are characterized by thick saprolites and mottle zones. Aiming to establish the timing of the evolution of northeastern Brazil, we studied 29 weathering profiles representing distinct topographic levels of the Borborema Province, from the highlands to the coast, through the analysis of 248 grains of supergene manganese oxides using laser step-heating 40Ar/39Ar geochronology. Additionally, we applied the (U-Th)/He method in 20 weathering profiles, by dating 171 grains of supergene iron oxides and hydroxides. Geochronological results for 248 grains of manganese oxides analyzed by the 40Ar/39Ar method indicate that the weathering profiles in the study area record the history of weathering from the Oligocene to the Pleistocene, with ages in the order of 31.4 ? 1.0 Ma to 0.8 ? 0.4 Ma. Dating of 171 grains of goethite by the (U-Th)/He method yielded ages ranging from 43.2 ? 4.3 Ma to 0.8 ? 0.1 Ma, suggesting the weathering processes last from the Eocene to the Pleistocene. The precipitation of supergene goethite in this interval confirms the age of the weathering processes identified from the manganese oxides record. 105 goethite grains from 8 different occurrences of the Barreiras Formation were dated by the (U-Th)/He method. Five grains collected from the cement in the Barreiras Formation sandstones, in the Lagoa Salgada and Rio do Fogo coastal cuestas, yielded ages of 17.6 ? 1.8 Ma, 17.3 ? 1.7 Ma, 16.3 ? 1.6 Ma, 16.2 ? 1.6 Ma and 13.6 ? 1.4 Ma. Results of 69 goethite grains from authigenic pisoliths collected in 7 different localities also yielded concordant ages, varying from 17.8 ? 1.8 to 7.5 ? 0.8 Ma. Results obtained from 31 detrital grains are concordant in 3 distinct localities (Lagoa Salgada, Praia da Gar?as e Ponta Grossa); they vary in the range of 43.2 ? 4.3 to 21.6 ? 2.2 Ma, and indicate that the maximum age for the Barreiras Formation deposition is around 22 Ma. 40Ar/39Ar results for 15 manganese oxides grains associated with the Barreiras Formation weathering profiles, in 3 different localities, vary from 13.1 ? 0.9 to 7.7 ? 0.4 Ma, in the same range of ages obtained by the (U-Th)/He method. The systematic application of the 40Ar/39Ar and (U-Th)/He methods, respectively for manganese oxides and goethites, show that the Barreiras Formation sediments were already deposited since ca. 17 Ma, and that the weathering processes were active until ca. 7 Ma ago. The ages obtained from manganese oxides collected in the Cenozoic basalts (Macau Formation) also reveal a weathering history between 19 and 7 Ma, pointing to hot and humid conditions during most of the Miocene. 40Ar/39Ar ages yielded by manganese oxides associated with the Serra do Martins Formation vary from 14.1 ? 0.4 to 10.5 ? 0.3 Ma. On the other hand, (U-Th)/He ages from iron oxides/hydroxides collected in the Serra do Martins Formation mesas vary from 20.0 ? 2.0 to 5.5 ? 0.6 Ma, indicating that those sediments are older than 20 Ma. 40Ar/39Ar and (U-Th)/He results produced in this study are in agreement with paleoclimatic interpretations based on stable isotopes and clay index values measured in the Atlantic Ocean sediments, validating the use of weathering geochronology to investigate paleoclimatic variations. The direct dating of the Barreiras Formation permitted, for the first time, confident inferences on the age of the brittle deformation recorded by this sedimentary unit in the Rio Grande do Norte and Cear? states. The first event, syn-deposition, occurred during the early Miocene; an younger event, related to the post-depositional deformation of the Barreiras Formation, is associated with tectonic activity from the very early Miocene to the Holocene. In agreement with data from other areas, results obtained in this study reveal that the depth and complexity of the weathering profiles reflect the time of exposition of such areas to the weathering agents close to the surface. However, there is no clear relationship between ages vs. altitude. The depth and the stratigraphic organization of weathering profiles in northeastern Brazil, contrary to the southeastern Brazil pattern, do not vary toward the coast. In our study area, field observations reveal the presence of ancient, thick and complex lateritic profiles preserved in the sedimentary mesas on the Borborema Plateau, as younger, narrow and incipient ones occur in the dissected areas. Geochronological results obtained for these profiles yielded older ages on the high altitudes, and younger ages in the lowlands, suggesting the scarp retreatment is the most reliable model to explain the regional landscape evolution. However, in the coastal lowlands, the relatively older ages obtained indicate that more complexes processes were involved in the modeling of the local relief / At? recentemente, a geocronologia do intemperismo foi primeiramente baseada em data??es por K-Ar e 40Ar/39Ar de minerais superg?nicos. Recentes avan?os em an?lises por (U-Th)/He de goetitas superg?nicas expandiram o n?mero de minerais utilizados e o intervalo de tempo de aplica??o da geocronologia do intemperismo. Este trabalho representa o primeiro estudo sistem?tico, no Brasil, da combina??o das metodologias de data??o 40Ar/39Ar e (U-Th)/He, aplicadas para o conhecimento da hist?ria do intemperismo e das idades de forma??es sedimentares afossil?feras. Para entender o contexto evolutivo do relevo da por??o setentrional do Nordeste do Brasil foram identificados, com base nos estudos geol?gicos e geomorfol?gicos regionais, diferentes tipos de perfis de intemperismo que ocorrem no interior e na faixa litor?nea. Estes perfis foram correlacionados a tr?s dom?nios geomorfol?gicos distintos: o Planalto da Borborema, a Depress?o Sertaneja e as Plan?cies e Tabuleiros Costeiros, associados a superf?cies de aplainamento caracter?sticas de cada dom?nio. Baseando-se na estratigrafia e profundidade dos perfis de intemperismo desenvolvidos em cada um dos tr?s dom?nios geomorfol?gicos principais, foi poss?vel observar que: (i) os perfis que ocorrem em cotas elevadas no interior do continente, capeando a chamada Superf?cie Borborema, s?o mais profundos (podendo chegar a 100 m), sendo caracterizados como perfis later?ticos; (ii) nas ?reas de eleva??es mais baixas que constituem a Superf?cie Sertaneja ocorrem perfis mais rasos e incipientes (2-5 m de profundidade); (iii) os perfis de intemperismo que ocorrem na regi?o litor?nea s?o moderadamente desenvolvidos (podendo chegar at? 25 m de profundidade), sendo caracterizados principalmente por espessos sapr?litos e zonas mosqueadas.
Visando colocar limites geocronol?gicos na evolu??o geomorfol?gica do Nordeste, 29 perfis representando desde a por??o elevada da Prov?ncia Borborema at? o litoral, foram estudados atrav?s da an?lise de 248 gr?os de ?xidos de mangan?s superg?nicos pela geocronologia de 40Ar/39Ar por aquecimento gradual a laser. Al?m disso, 20 perfis de intemperismo foram estudados atrav?s da geocronologia de (U-Th)/He, e 171 gr?os de ?xidos/hidr?xidos de ferro superg?nicos foram datados por este m?todo. Os resultados geocronol?gicos obtidos para os 248 gr?os de ?xidos de mangan?s datados pelo m?todo 40Ar/39Ar indicam que os perfis de intemperismo da ?rea estudada registram um hist?ria de intemperismo que vai desde o Oligoceno at? o Pleistoceno, apresentando idades patamar e patamar for?ado que variam de 31,4 ? 1,0 Ma a 0,8 ? 0,4 Ma. A data??o dos 171 gr?os de goetitas pelo m?todo (U-Th)/He mostraram idades variando de 43,2 ? 4,3 Ma a 0,8 ? 0,1 Ma, registrando uma hist?ria de intemperismo desde o Eoceno at? o Pleistoceno. Os registros da precipita??o de goetitas confirmam as idades dos processos de intemperismo identificados pelos registros de ?xidos de mangan?s. Data??es (U-Th)/He foram realizadas em 105 gr?os de goetitas provenientes de 8 localidades distintas da Forma??o Barreiras. Cinco gr?os provenientes do cimento dos arenitos da Forma??o Barreiras, nas localidades de Lagoa Salgada e Rio do Fogo, apresentaram idades de 17,6 ? 1,8 Ma, 17,3 ? 1,7 Ma, 16,3 ? 1,6 Ma, 16,2 ? 1,6 Ma e 13,6 ? 1,4 Ma. Os resultados obtidos para os 69 gr?os de goetitas associadas a pis?litos autig?nicos, provenientes de 7 localidades distintas, mostraram-se concordantes, apresentando valores que variam de 17,8 ? 1,8 a 7,5 ? 0,8 Ma. Os resultados obtidos para 31 gr?os de goetitas provenientes de pis?litos detr?tricos s?o compat?veis para as 3 diferentes localidades amostradas (Lagoa Salgada, Praia da Gar?as e Ponta Grossa), apresentando idades que variam de 43,2 ? 4,3 a 21,6 ? 2,2 Ma. Tais resultados indicam que a idade m?xima de deposi??o dos sedimentos da Forma??o Barreiras ? de aproximadamente 22 Ma. Os resultados 40Ar/39Ar obtidos para 15 gr?os de ?xidos de mangan?s associados ao intemperismo da Forma??o Barreiras, provenientes de 3 localidades distintas, variaram de 13,1 ? 0,9 a 7,7 ? 0,4 Ma, mostrando-se similares ?s idades das goetitas autig?nicas tamb?m coletadas nesta forma??o, por?m datadas pelo m?todo (U-Th)/He. A aplica??o sistem?tica dos m?todos 40Ar/39Ar em ?xidos de mangan?s e (U-Th)/He em goetitas mostra que os sedimentos da Forma??o Barreiras j? estavam depositados h? aproximadamente 17 Ma e que os processos de intemperismo perduraram at? pelo menos 7 Ma atr?s, indicando um per?odo de prov?vel clima quente e ?mido para a regi?o. As idades obtidas para os ?xidos de mangan?s associados aos basaltos cenoz?icos da Forma??o Macau, na localidade hom?nima, tamb?m revelam uma hist?ria de intemperismo entre aproximadamente 19 e 7 Ma, confirmando condi??es clim?ticas quentes e ?midas durante a maior parte do Mioceno. As idades 40Ar/39Ar obtidas para os ?xidos de mangan?s relacionados ? Forma??o Serra do Martins variam de 14,1 ? 0,4 a 10,5 ? 0,3 Ma. J? as idades (U-Th)/He obtidas nas amostras de ?xidos/hidr?xidos de ferro provenientes dos plat?s da Forma??o Serra do Martins variam de 20,0 ? 2,00 a 5,5 ? 0,6 Ma, sugerindo uma idade m?nima de 20 Ma para a deposi??o dos sedimentos desta forma??o.
Os resultados 40Ar/39Ar e (U-Th)/He das amostras analisadas neste trabalho mostram correspond?ncia com as interpreta??es paleoclim?ticas baseadas em is?topos est?veis e ?ndices de argilas presentes nos sedimentos do Oceano Atl?ntico, confirmando a adequabilidade do uso da geocronologia do intemperismo na investiga??o paleoclim?tica de uma regi?o. Neste trabalho, a data??o da Forma??o Barreiras forneceu informa??es mais precisas sobre a idade das estruturas fr?geis que se encontram associadas ? deposi??o desta forma??o, nos estados do Rio Grande do Norte e do Cear?. O primeiro evento sin-deposicional correlacion?vel ? deposi??o da Forma??o Barreiras apresenta uma idade do Mioceno Inferior; outro evento tamb?m presente no Barreiras, por?m relacionado a um est?gio de deforma??o p?s-sedimentar apresenta uma prov?vel idade que varia do final do Mioceno Inferior ao Holoceno.
Similarmente aos dados da literatura, os resultados obtidos neste trabalho revelam que a profundidade e a complexidade dos perfis de intemperismo refletem a dura??o da exposi??o destes perfis ?s condi??es intemp?ricas. Todavia, n?o foi identificada rela??o de idade vs. cota topogr?fica nos perfis estudados. A profundidade e a estratigrafia de perfis de intemperismo no Nordeste do Brasil, diferentemente do que se observa na regi?o Sudeste, n?o variam sistematicamente do interior em dire??o ? costa. Na ?rea de trabalho, observa??es de campo revelam a presen?a de perfis de intemperismo later?tico antigos, espessos e complexos, preservados nos plat?s de alta cota topogr?fica, e perfis de intemperismo recentes, rasos e incipientes nas regi?es dissecadas em volta desses plat?s. Estes resultados sugerem que o modelo de retra??o de escarpas ? o mais adequado para a explicar a evolu??o do relevo da regi?o estudada. Entretanto, nas por??es mais rebaixadas do relevo, localizadas no dom?nio das Plan?cies e Tabuleiros Costeiros, foram obtidas idades relativamente antigas, indicando que processos mais complexos atuaram no modelamento do relevo daquela ?rea
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/18345 |
| Date | 25 July 2008 |
| Creators | Lima, Maria da Guia |
| Contributors | CPF:02453537474, Bezerra, Francisco Hilario Rego, CPF:37923579415, http://lattes.cnpq.br/6050302316049061, Sa, Emanuel Ferraz Jardim de, CPF:06892922449, http://lattes.cnpq.br/4094827215552998, Carmo, Isabela de Oliveira, CPF:87247003715, http://lattes.cnpq.br/0678748964005611, Oliveira, S?nia Maria Barros de, CPF:61869554868, http://lattes.cnpq.br/0643730644808524, Vasconcelos, Paulo Marcos de Paula |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Geodin?mica e Geof?sica, UFRN, BR, Geodin?mica; Geof?sica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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