Küresel Aktörler

QUÍMICAS E CARACTERIZAÇÕES ISOTÓPICAS ... 75 5.2.1 Padrão internacional Fish Canyon Tuff ... 78 5.2.2 Amostra sedimentar RTF2 G1 ... 89 5.2.3 Amostra metassedimentar RTF19A ... 92 5.2.4 Análise global da composição química do mineral zircão ... 111 5.2.5 Caracterização isotópica: Idades U-Pb in situ versus Th/U ... 116 5.3 MEDIDAS ADCIONAIS DE CARACTERIZAÇÃO ISOTÓPICA ... 121 5.4 DATAÇÕES VIA MTF E U-Th-Pb ... 126 5.4.1 Padrão internacional Fish Canyon Tuff ... 128 5.4.2 Faixa Brasília ... 133

5.4.2.1 Grupo Araxá ... 134 5.4.2.2 Grupo Canastra ... 140 5.4.2.3 Grupo Bambuí ... 146 5.4.3 Bacia do Paraná ... 149 5.4.3.1 Formação Aquidauana ... 149 5.4.3.2 Formação Botucatu ... 151 5.4.3.4 Formação Vale do Rio do Peixe ... 156 5.4.3.5 Formação Presidente Prudente ... 162 5.4.4 Formação Itaqueri ... 168 6 CONCLUSÕES ... 170 REFERÊNCIAS ... 175 BIBLIOGRAFIA ... 189 APÊNDICES ... 191 ANEXO ... 227

1 INTRODUÇÃO

Muitos minerais contêm isótopos de urânio como impurezas traços incorporadas durante a cristalização em quantidades da ordem de algumas centenas a milhares de partes por milhão. O 238U, isótopo mais abundante do urânio natural, possui certa probabilidade de se fissionar espontaneamente.

Durante a fissão, o núcleo do átomo se divide em dois fragmentos que, movendo- se rapidamente em sentidos opostos, produzem uma zona de desarranjo na estrutura cristalina do mineral devido à grande energia, massa e carga destes fragmentos de fissão. A estas zonas de desarranjo dá-se o nome de traços latentes. Por vezes, são chamados de traços fósseis por terem se formado há milhões de anos. Em geral, possuem comprimento natural da ordem de alguns micrômetros e diâmetro nanométrico.

Traços de fissão também podem ser criados irradiando-se uma amostra a ser datada com nêutrons térmicos em um reator nuclear. Os traços assim formados são denominados traços induzidos e correspondem à fissão induzida do isótopo de 235U presente no mineral.

Em uma amostra natural, a densidade de traços de fissão que cruzam a superfície depende da concentração de 238_{U presente no sólido em questão e do tempo decorrido desde}

que os traços começaram a se acumular. Assim, se a densidade de traços de fissão pode ser medida, o tempo pode ser deduzido. Esta concepção levou ao desenvolvimento do Método de Traços de Fissão (MTF) como uma ferramenta termocronológica de datação (GALBRAITH, 2005, p. 3).

O MTF se baseia na contagem individual de traços de fissão. Essa contagem, que permite determinar a densidade superficial de traços de fissão, é feita em um microscópio

óptico porque o ataque químico, característico de um dado sólido isolante (minerais, vidros naturais ou artificiais e plásticos), causa o alargamento do diâmetro dos traços de fissão que se estendem até a superfície do sólido, tornando-os opticamente visíveis.

O presente estudo visa aprimorar o MTF em zircão ao investigar a relação do ataque químico1_{, utilizado na revelação dos traços de fissão, com a morfologia, composição}

química e estrutura cristalina deste mineral. Com base nestas análises experimentais pretende- se compreender a razão pela qual há grãos que respondem de forma diferente ao ataque químico.

Após o ataque químico, dependendo da distribuição de traços de fissão na superfície polida do zircão, podem-se classificar opticamente os grãos em: homogêneo, heterogêneo, híbrido e anômalo. Grãos homogêneos são aqueles que apresentam uma densidade de traços de fissão uniforme ao longo de toda a superfície, diferentemente dos grãos heterogêneos que apresentam desuniformidade de densidade de traços de fissão, ou seja, áreas do grão com maior densidade de traços que outras – relacionadas à anisotropia de ataque químico ou à distribuição heterogênea da concentração de urânio no mineral. Já os grãos híbridos apresentam áreas com densidade de traços uniforme e outras áreas onde a rede cristalina foi destruída pelo ataque químico. Por fim, os grãos anômalos são assim classificados por não revelarem traços de fissão na superfície e terem sua estrutura cristalina completa ou parcialmente destruída pelo ataque químico.

Avanços significativos foram alcançados em estudos anteriores (DIAS et al., 2009; TELLO et al., 2012; RESENDE et al., 2014) ao se observar que as diferentes classificações de grãos de zircão apresentam características químicas, estruturais e topográficas diferenciadas após o ataque químico e que grãos classificados como heterogêneos e híbridos, comumente não utilizados pela comunidade científica de traços de

fissão, fornecem idades traços de fissão (TF) estatística e geologicamente compatíveis (RESENDE, 2011; RESENDE et al., 2014).

Novas etapas de caracterização foram realizadas utilizando-se microscopia óptica, espectroscopia micro-Raman, microssonda eletrônica e microscopia eletrônica de varredura (imageamento por catodoluminescência e elétrons secundários), antes e após o ataque químico.

Adicionalmente foram realizadas análises inéditas dos grãos de zircão através da sistemática U-Pb para mostrar como o MTF pode auxiliar a metodologia U-Pb. Através destas análises, denominadas caracterizações isotópicas, foi possível observar que em áreas anômalas dos grãos de zircão podem ser obtidas idades U-Pb diferentes. Este fato estaria relacionado às alterações físico-químicas da rede cristalina, que podem ter ocorrido durante ou após a cristalização do grão, provocando assim a abertura do sistema isotópico U-Pb.

Outro objetivo importante do presente estudo diz respeito à aplicação simultânea das técnicas de datação MTF e U-Pb em grãos de zircão provenientes de rochas sedimentares coletadas na borda NNE da Bacia do Paraná e porção central do Grupo Bauru, e rochas metassedimentares coletadas no segmento sul da Faixa Brasília.

São amostras do relevo atual, com as quais se pretende contar a história evolutiva das áreas objeto de estudo em relação ao seu passado. As rochas metassedimentares da Faixa Brasília foram coletadas visando avaliar seu potencial como área-fonte de rochas que foram erodidas e posteriormente depositadas na Bacia do Paraná. Portanto, este estudo visa contribuir para o entendimento da evolução termotectônica de fontes orogênicas que possivelmente forneceram material detrítico para a Bacia do Paraná e, consequentemente, da própria bacia.

As análises das datações radiométricas U-Pb confirmaram resultados anteriores obtidos pelo Grupo de Pesquisa DETRAN de que a obtenção de medidas por ablação a laser,

nas mesmas áreas dos grãos de zircão em que os traços de fissão são analisados para determinação das idades TF, aumenta significativamente a concordância das idades U-Pb. Conforme apresentado em Dias et al. (2011), Dias (2012) e Curvo et al. (2013), o ataque químico auxilia na identificação da área específica do grão onde o laser deve ser direcionado. Estas áreas apresentam densidade de traços uniforme.

Com relação às caracterizações, dos 29 grãos selecionados em apenas 11 foi possível obter uma sequência completa de análises, contendo imagens ópticas e de catodoluminescência e elétrons secundários e dados de espectroscopia Raman, microssonda eletrônica (composição química) e espectrometria de massa (caracterização isotópica U-Pb). Ao todo se obtiveram: 50 imagens ópticas; 50 imagens CL e SE (antes e depois do ataque químico); 117 espectros Raman (sem ataque químico); 152 medidas de microssonda eletrônica e 33 idades U-Pb. Outras 16 medidas U-Pb foram realizadas em áreas estratégicas de grãos denominados híbridos e heterogêneos previamente selecionados para datação MTF. Os resultados obtidos a partir destas análises auxiliaram na determinação das idades TF e U- Pb.

Acerca das datações MTF e U-Pb, 529 grãos de zircão foram analisados, dos quais 218 foram datados apenas pelo MTF e 311 foram datados simultaneamente através do MTF e U-Pb. Dentre os 311 grãos analisados por ambos os métodos de datação, 261 forneceram idades U-Pb altamente concordantes. Os 50 grãos restantes foram desconsiderados em virtude da impossibilidade de se obter suas idades U-Pb.