Este trabalho apresenta resultados de uma análise geológica regional, com o objetivo de fornecer uma melhor compreensão da deposição da seção cretácica carbonática que ocorre na faixa costeira entre as cidades de Recife e Natal, Nordeste do Brasil. Esta faixa costeira faz parte da Bacia da Paraíba (localizada entre a Zona de Cisalhamento de Pernambuco e a Falha de Mamanguape, que corresponde a uma ramificação da Zona de Cisalhamento Patos) e a Plataforma de Natal, (localizada entre a Falha de Mamanguape e o Alto de Touros). A abordagem utilizada nesta pesquisa baseou-se em dados estratigráficos, sedimentológicos, petrográficos (incluindo catodoluminescência), paleontológicos e geoquímicos com o intuito de determinar o limite norte da Bacia da Paraíba, e as relações entre a sucessão carbonática existente nesta bacia e os estratos carbonáticos depositados nas sub-bacias Canguaretama e Natal, da Plataforma de Natal. O embasamento da faixa costeira e da plataforma adjacente das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal é caracterizado por uma rampa estrutural suavemente inclinada para leste, com uma quebra abrupta do talude. Sobre esta plataforma se desenvolveu em ambas as bacias uma rampa carbonática estreita e alongada, distalmente inclinada. O perfil do embasamento no trecho sul da plataforma, que corresponde aos domínios da Bacia da Paraíba, apresenta maior gradiente de inclinação, o que resultou em uma faixa sedimentar costeira mais espessa. No trecho norte, que corresponde à plataforma de Natal, o perfil do embasamento apresenta uma menor inclinação, o que resultou em uma deposição restrita sobre regiões de altos topográficos e uma faixa sedimentar costeira menos espessa. A investigação estratigráfica, sedimentológica e paleontológica dos depósitos sedimentares das duas bacias mostraram que o empilhamento sedimentar de ambas evoluiu a partir do Cretáceo Superior. No caso da Bacia da Paraíba a partir do Coniaciano?-Santoniano, e no caso da Plataforma de Natal a partir do Turoniano. A compartimentação tectônica daplataforma neste trecho da margem Atlântica, através de altos do embasamento e zonas de cisalhamento, atuou como um fator de individualização, formando sub-bacias. Durante a fase inicial de deposição (Turoniano-Coniaciano), o preenchimento sedimentar da Bacia da Paraíba foi de origem continental, ao passo que, a deposição na Plataforma de Natal já estava sobre alguma influência marinha. Após um evento tectônico, datado do Meso- Campaniano, que afetou toda a região ocorreu um rápido pulso transgressivo que alcançou toda a faixa, desde a Bacia potiguar até a Zona de Cisalhamento de Pernambuco, limite sul da Bacia da Paraíba. Durante o Maastrichtiano, as duas bacias estiveram sob um regime de mar alto, a partir do qual se desenvolveu uma rampa carbonática sobre a estreita faixa de plataforma. Na Bacia da Paraíba, a plataforma carbonática evoluiu para um ambiente dominado por lama carbonática. No caso da Plataforma de Natal, a rampa carbonática esteve sempre sob condições de deposição mista e restrita. A diferenciação da deposição carbonática nos dois trechos da plataforma foi resultante da variação topográfica do embasamento nos dois trechos. As análises geoquímicas foram realizadas em amostras das unidades carbonáticas identificadas nas duas bacias, e incluíram análises de isótopos estáveis de C e O, bem como análises dos elementos através do método de Fluorescência de Raios-X. Para a Bacia da Paraíba foram analisadas amostras das seguintes formações: Itamaracá (Neo-Campaniano- transgressivo) Gramame (Maastrichtiano - mar alto) e Maria Farinha (Paleoceno - regressivo). Para a Plataforma de Natal foram estudados os depósitos carbonáticos correspondentes a porção superior da sucessão sedimentar ali existente, de idade neo-campaniana-maastrichtiana, e que, também representam depósitos dos tratos transgressivo e de mar alto. Este intervalo superior da sucessão sedimentar da Plataforma de Natal foi denominado de depósitos carbonáticos indivisos neste estudo. Os dados geoquímicos obtidos permitiram estabelecer uma caracterização para as unidades carbonáticas das bacias em questão, bem como forneceram importantes informações sobre a evolução diagenética destas. Na Bacia da Paraíba, a Formação Itamaracá é caracterizada pela diminuição ascendente do conteúdo de siliciclastos presente em sua sucessão. Na Bacia da Paraíba, a Formação Gramame apresenta forte dominância carbonática, estabilidade dos valores isotópicos de C durante o Maastrichtiano e influência terrígena na forma de argilominerais. A Formação Maria Farinha apresenta um incremento no aporte terrígeno em sua porção superior, e variação nos valores isotópicos de C devido ao evento regressivo ocorrido na bacia durante oPaleoceno. Os depósitos carbonáticos indivisos da Plataforma de Natal mostram na sua porção inferior uma forte influência terrígena junto com a deposição carbonática. Esta influência sofre uma redução em direção ao topo da seção, onde ocorre o aumento da influência marinha, observado através da redução do componente terrígeno e aumento do conteúdo de carbonato, além do aumento nos valores isotópicos de C. Os perfis quimioestratigráficos gerados foram utilizados na realização de uma correlação estratigráfica das formações investigadas a partir dos conceitos de estratigrafia de seqüências. A partir da correlação executada concluiu-se que a porção basal do intervalo de depósitos carbonáticos indivisos da Plataforma de Natal correlaciona-se com a fase transgressiva que ocorreu na Bacia da Paraíba (Formação Itamaracá Neo-Campaniano/Eo-Maastrichtiano), e a porção superior apresenta correlação com os depósitos do estágio de mar alto da Bacia da Paraíba (Formação Gramame - Maastrichtiano). Os fósseis de invertebrados marinhos encontrados nos depósitos carbonáticos indivisos da Plataforma de Natal forneceram uma datação relativa maastrichtiana, incrementando os poucos dados bioestratigráficos existentes sobre a área. Apesar de correlatos aos depósitos carbonáticos da Bacia da Paraíba, os depósitos carbonáticos da Plataforma de Natal mostram clara diferença em relação ao paleoambiente e sistemas deposicionais envolvidos. Os fósseis e os depósitos encontrados na Plataforma de Natal indicam a existência de sistemas de lagunas costeiras e baías rasas, franjas recifais e bancos carbonáticos com constante influência terrígena. Os fósseis coletados também sugerem uma fauna endêmica, incluindo nanismo, devido, possivelmente, a condições de baixa salinidade e stress ambiental causado pelas condições de restrição do ambiente marinho que dominaram a deposição carbonática da Plataforma de Natal