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Martins, M.1; Lemos, V.B.2
Abstract A stratigraphical analysis was performed under the principles of Sequence Stratigraphy on the Neoproterozoic sedimentary sequences of the São Francisco Basin (Central Brazil). Three periods of deposition separated by unconformities were recognized in the São Francisco Megasequence: (1) Sequences 1 and 2, a Lower to Middle Neoproterozoic distal scarp carbonate ramp, developed during stable conditions, (2) Sequence 3, an Upper Neoproterozoic stack homoclinal ramps with mixed carbonate-siliciclastic sedimentation, deposited under a progressive influence of compressional stresses of the Brasiliano Cycle, (3) Sequence 4, an Upper Neoproterozoic shallow platform dominated by siliciclastic sedimentation of molassic nature, the erosion product of the nearby uplifted thrust sheets. Each of the carbonate-bearing sequences presents a distinct d13C isotopic signature. The superposition to the global curve for carbon isotopic variation allowed the recognition of a major depositional hiatus between the Paranoá and São Francisco Megasequences, and suggested that the glacial diamictite deposition (Jequitaí Formation) took place most probably around 800 Ma. This constrains the São Francisco Megasequence deposition to the interval between 800 and 600 Ma (the known ages of the Brasiliano Orogeny defines the upper limit). A minor depositional hiatus (700-680 Ma) was also identified separating sequences 2 and 3. Isotopic analyses suggest that from then on, more restricted environmental conditions were established in the basin, probably associated with a first order global event, which prevailed throughout deposition of the Sequence 3.
Palavras-chave: estratigrafia, seqüências, Neoproterozóico, isótopos. Este trabalho propõe uma análise do ponto de vista da estratigrafia de seqüência das unidades neoproterozóicas da Bacia do São Francisco. Foram utilizadas informações de subsuperfície (secções sísmicas e poços) das áreas cratônicas não deformadas e afloramentos em Goiás e Minas Gerais Os depósitos neoproterozóicos foram divididos em seqüências deposicionais com base no reconhecimento de discordâncias, em variações bruscas no empilhamento vertical das fácies e em contrastes fortes nos perfis isotópicos do d13C. A análise sismoestratigráfica permitiu reconhecer duas megasseqüências separadas por uma discordância de expressão regional, que coincide com o limite já estabelecido entre o Supergrupo São Francisco e o Grupo Paranoá. Estas representam dois momentos distintos na história da bacia, com estilos próprios e provavelmente sob condições tectônicas diferentes. Informalmente foram denominadas de megasseqüências Paranoá, inferior (não será abordada neste trabalho) e São Francisco, superior. Os dados sísmicos concentram-se no centro da bacia e mostram a discordância, que separa estas seqüências, como uma superfície de forte amplitude, contra a qual são observados recobrimentos em onlap dos carbonatos basais da Megasseqüência São Francisco. São reconhecidas também feições que lembram formas canalizadas ou escavações. A Megasseqüência São Francisco teria se depositado sobre uma topografia irregular, que evoluiu para uma rampa carbonática distalmente escarpada e posteriormente para uma sucessão de rampas homoclinais empilhadas. Baseado nos modelos de deposição carbonática, seus depósitos foram divididos em quatro seqüências deposicionais distintas (Martins, 1999), a saber: A Seqüência 1 corresponde aos depósitos glaciogênicos da Formação Jequitaí, aqui separados pela natureza dos processos a eles relacionados, muito distintos das seqüências posteriores. Sismicamente, nas porções baciais observa-se uma concordância relativa entre esta seqüência e as sobrejacentes. Em superfície, na borda noroeste, o limite entre esta seqüência e a Megasseqüência Paranoá é erosivo e expõe diferentes níveis da seqüência subjacente. Tal fato sugere que esta região era topograficamente mais elevada do que a área onde existe recobrimento sísmico, provavelmente uma região plataformal. Na serra da Água Fria, os pavimentos estriados, imediatamente abaixo destes depósitos e a distribuição de diamictitos maciços entre diamictitos estratificados e amalgamados na base desta seqüência indicam a existência de outro alto topográfico à leste. Estes depósitos provavelmente pertencem a um trato de sistema diverso dos observados em subsuperfície. Do ponto de vista climático, não é simples a interpretação dos diamictitos das seqüências glaciais antigas em termos de avanço e retração dos ciclos de gelo, porque são muitos os fatores que controlaram sua acumulação e preservação nas bacias marinhas. Estas associações glaciogências e seus limites de seqüência não são escopo deste trabalho. Entretanto, a sua presença preferencialmente junto a paleodepressões e associadas a eventos de ressedimentação por fluxos gravitacionais pode ser interpretada tanto como um trato de sistema de mar alto decorrente de um período de deglaciação, como corresponder à parte de uma cunha do trato de sistema de mar baixo, resultado da erosão do rebote isostático pós-glacial. Mas sempre representa o registro da erosão e retrabalhamento de sedimentos glaciais. A Seqüência 2 apresenta uma tendência progradacional bem marcada, muito clara em perfil e no empilhamento faciológico, podendo ser dividida em dois ciclos deposicionais de maior ordem (S2a e S2b), separados por um limite de seqüência (LS2a) inferido a partir da brusca variação no padrão faciológico e de perfis. O trato de sistema de mar baixo só foi observado nas porções baciais e nas áreas deprimidas dos paleoaltos, como corpos de carbonatos maciços intercalados a folhelhos resultantes de fluxos gravitacionais ou fluxo de detritos. Os dolomitos, que recobrem abruptamente os diamictitos glaciogênicos, estariam associados ao início do trato de sistema transgressivo. Esta justaposição carbonato dolomítico-diamictito é encontrada em muitas sucessões glaciomarinhas neoproterozóicas. Se esta capa carbonática fosse típica de águas quentes, implicaria numa troca climática abrupta. Contudo, os dados isotópicos de d13C indicam águas mais doces, que podem estar associadas a uma deglaciação e, portanto, a águas mais frias. Sua deposição teria ocorrido durante o período de deglaciação e subida do nível do mar, quando o aporte de terrígenos é reduzido, ou menos provavelmente associada à existência de fluxos carbonáticos detríticos dentro dos depósitos glaciais. Os tratos de sistema transgressivos são caracterizados, em perfil, pelo caráter retrogradacional de suas fácies, refletindo um gradual aumento da lâmina d’água. Sem outras feições diagnósticas, as superfícies de inundação máxima (SI2a e SI2b) foram assinaladas considerando os máximos de leituras radioativas nos perfis de raios gama. Os tratos de sistema de mar alto constituem quase 80% do registro sedimentar das rampas interna, intermediária e externa nesta seqüência. A deposição da seqüência S2b (superior) parece ter sido o clímax da deposição carbonática, com uma sucessão progradante de fácies, quase sem aporte de terrígenos. Nas rampas internas, os depósitos possuem uma assinatura uniforme no perfil de raios gama, com valores cada vez mais baixos em direção ao topo, onde ocorrem construções microbiálicas. O reconhecimento de uma superfície de exposição subaérea junto à rampa interna, associada a uma extensa dolomitizacão, a uma brusca variação faciológica e a uma forte quebra isotópica de amplitude regional nos valores de d13C, ajudou a estabelecer o limite (LS2) entre as seqüências 2 e 3. Com exceção da porção bacial da bacia (onde só ocorre quebra isotópica), a justaposição destes critérios pode ser considerada regional. A dolomitização é interpretada como tendo ocorrido durante a deposição e exposição subaérea desta seqüência no rebaixamento do nível do mar. O topo de sua ocorrência coincide com o salto isotópico positivo nos valores de d13C em quase 5.0‰, fato interpretado como um evento isotópico regional de 1a ou 2a ordem. Os dolomitos mesocristalinos da rampa interna são mais enriquecidos em d13C se comparados aos dolomitos das rampas externa e intermediária. Isto sugere uma água do mar com temperatura de evaporação e salinidade altas e coincide com o aumento de restrição apontada nos dados isotópicos destas áreas. A Seqüência 3 começa com um trato de sistema de mar baixo representado por um complexo progradante siliciclástico-carbonático, restrito às porções baciais, associado a depósitos gravitacionais carbonáticos de fundo de bacia. A presença desta feição é típica de uma fisiografia de rampa distalmente escarpada. O trato de sistema transgressivo mostra um padrão de empilhamento retrogradante, refletindo o gradual afogamento do sistema. Nas rampas externas e intermediárias, este trato é representado por uma série de sedimentos de alta energia, tipo bancos e barreiras oolíticas/oncolíticas, praias e depósitos de tempestades, que recobrem as fácies de água mais rasa da seqüência anterior. A linha de praia avançou fortemente em direção ao continente, de forma a permitir que a quase totalidade da bacia fosse capeada por um espesso pacote de folhelhos. É neste intervalo que foi posicionada a superfície de inundação máxima (SIM) da Megasseqüência São Francisco. A partir deste momento criou-se um grande espaço de acomodação, com um mergulho muito mais suave que na seqüência anterior. O trato de sistema de mar alto seguinte exibe um padrão agradacional, empilhado, com uma sucessão em maior freqüência de fácies de mar alto e transgressivo estaqueadas verticalmente, típica das rampas empilhadas. A Seqüência 3 foi subdividida a partir do trato de sistema de mar alto em três seqüências de maior ordem, predominantemente agradacionais, de forma a ilustrar o empilhamento vertical destas sucessões. Em todas as três, os limites de seqüência coincidem com uma superfície transgressiva. Na rampa interna a nordeste, o limite da seqüência inferior (LS3a) é marcado por uma súbita variação faciológica, de fácies proximais de planície de maré para fácies de afogamento. A presença de um sistema deposicional de rampa interna apenas nesta área sugere a existência de uma rampa/plataforma mais permanente nesta área. Um evento transgressivo de ordem maior recobre abruptamente o limite de seqüência seguinte (LS3b), uma superfície transgressiva, e atinge com menor expressão grande parte da bacia. O último trato de sistema de mar alto mostra um caráter progradacional, bem exemplificado nos poços. Durante a formação desta última seqüência completa, LS3c, no trato de sistema de mar alto, o influxo de material siliciclástico na rampa não foi suficiente para cessar a produção carbonática. O aumento do influxo de terrígenos e a diminuição do espaço de acomodação forçaram uma gradual migração lateral dos sistemas de rampa externa e intermediária em direção à bacia, até o domínio total da sedimentação siliciclástica da próxima seqüência, com mudanças laterais do depocentro. O limite de seqüência LS3 foi marcado a partir da súbita mudança no padrão deposicional, que passa de associações de fácies carbonáticas de rampa intermediária para associações de fácies siliciclásticas baciais. A Seqüência 4 não dispõe de boa amostragem em subsuperfície. Suas associações de fácies siliciclásticas de muito baixa energia, com raras estruturas associadas a ondas ou correntes, são típicas dos ambientes plataformais distais e baciais. Numa análise preliminar será considerada como a parte distal de uma seqüência progradante de terrígenos marinhos de plataforma dominada por tempestades, que culmina com a chegada do sistema flúvio-deltaico da Formação Três Marias (Chiavegatto, 1992). Com a construção de um diagrama tempo versus espaço, foi possível identificar três períodos distintos de sedimentação separados por discordâncias na Megasseqüência São Francisco: (1) Rampa carbonática distalmente escarpada, de idade neoproterozóica inferior/média, bem desenvolvida nas áreas norte/nordeste e sul, em bacia tectonicamente estável (seqüências 1 e 2); (2) Rampas homoclinais empilhadas verticalmente com sedimentação carbonática/siliciclástica, de idade neoproterozóica superior, em bacia progressivamente afetada por eventos compressivos vindos da borda oeste (Seqüência 3); (3) Plataforma rasa com sedimentação dominantemente siliciclástica, em bacia do tipo foreland com menor expressão regional (Seqüência 4). A Megasseqüência Paranoá reflete uma deposição em uma bacia com uma taxa de subsidência baixa, que tem idade estimada entre 1350-950 Ma (Faria, 1995). O limite entre as megasseqüências Paranoá e São Francisco representa uma grande queda relativa do nível do mar, com exposição subaérea e erosão dos sedimentos plataformais. A análise dos dados isotópicos de d13C pode ajudar a situar quando este evento ocorreu: (i) a correlação dos valores de d13C dos carbonatos do topo da Megasseqüência Paranoá e a curva variação isotópica global de d13C de Kaufman (1998) permite estimar um limite máximo de deposição de seus carbonatos em torno de 1250 Ma. (ii) o comportamento muito negativo dos valores de d13C dos carbonatos da base da Megasseqüência São Francisco (em torno de –5.0‰) indica uma deposição sob condições marinhas pós-glaciais; (iii) na curva de variação isotópica global de d13C, as primeiras incursões negativas breves só começam a ocorrer a partir de 1000 Ma e ocorrem pontualmente até 800 Ma. A partir de 800 Ma, as incursões negativas começam a atingir valores em torno de –5.0 ‰, semelhantes aos encontrados nos carbonatos basais da Megasseqüência São Francisco; (iv) estas incursões negativas coincidem com no mínimo quatro idades glaciais no Neoproterozóico, e (v) os depósitos carbonáticos sobrejacentes aos carbonatos basais isotopicamente negativos possuem valores d13C muito fracamente positivos, só correlacionáveis aos valores da base da curva global. Assim, um grande hiato deposicional parece separar as duas megasseqüências, sendo possível que a glaciação Jequitaí tenha ocorrido em torno de 800 Ma. Um intenso processo erosivo expôs diferentes níveis deposicionais da Megasseqüência Paranoá e desenvolveu uma discordância regional significativa. Durante a subida relativa do nível do mar, resultante da “deglaciação Jequitaí”, os depósitos glaciogênicos da plataforma externa foram retrabalhados, gerando depósitos por fluxos gravitacionais e escorregamentos, que foram conduzidos às áreas deprimidas ou baciais (Seqüência 1). A paleogeografia da bacia já apresentava uma fisiografia de rampa distalmente escarpada e as mudanças climáticas e no aporte de terrígenos criaram condições para a instalação de uma fábrica carbonática prolífera em atividade microbial nas rampas internas e intermediárias (Seqüência 2). Os valores isotópicos de d13C sugerem um progressivo aumento nas condições de restrição e temperatura na bacia, à medida que o sistema carbonático prograda, principalmente na direção nordeste. Para oeste a situação de aparente equilíbrio isotópico indica condições de maior ventilação (mares mais abertos). Uma queda relativa do nível do mar expôs, dolomitizou e erodiu as rampas interna e intermediária, principalmente nas áreas nordeste, sul e noroeste, formando um complexo progradante de mar baixo no depocentro da bacia, marcando o início da Seqüência 3. Esta discordância coincide com um salto isotópico positivo, em quase 5.0‰ nos valores de d13C, de expressão regional, possivelmente associado a um evento global de 1a ou 2a ordem. Nas curvas isotópicas globais, valores desta ordem ocorrem entre 600 e 680 Ma, deixando um hiato deposicional entre as seqüências 2 e 3 de aproximadamente 20 Ma. O evento transgressivo subseqüente cobriu quase toda a bacia com uma extensa sedimentação de rampa distal. Apenas na área nordeste, este afogamento possui menor expressão. A partir deste momento, o espaço de acomodação da bacia já era bem maior, e seu preenchimento pode ser caracterizado como de uma rampa homoclinal empilhada, aonde pulsativamente chegavam terrígenos muito finos. Na Seqüência 3, a fisiografia da bacia é outra. O mar está isotopicamente enriquecido em 13C e os terrígenos competem diretamente com os carbonatos. Que evento teria condicionado estas mudanças? Para Guimarães & Dardenne (1998), os termos terrígenos da Megasseqüência São Francisco, principalmente a partir da sua transgressão máxima, indicam que os sedimentos se acumularam numa bacia já sob influência de processos colisionais. Isto explicaria as aparentes variações laterais no posicionamento do depocentro da bacia, durante o empilhamento desta seqüência e o aspecto cíclico da Seqüência 3. Os processos colisionais fazem parte do evento tectônico Brasiliano, que apresenta pelo menos dois picos deformacionais/metamórficos (Pimentel et al., 1998). O mais velho (750-790 Ma) é tradicionalmente correlacionado à colisão dos crátons Amazônico e São Francisco e coincide com o início da deposição da Megasseqüência São Francisco. O mais novo (630-600 Ma) pode relacionar-se à acreção de um bloco menor a oeste da faixa de dobramentos Brasília e ser cronocorrelato à deposição da Seqüência 4. Do ponto de vista estratigráfico, o avanço das escamas de empurrão a oeste e o aumento do aporte de terrígenos interromperam definitivamente a sedimentação carbonática. A bacia passou a se comportar como uma bacia do tipo foreland em relação às faixas de dobramentos Brasília e Araçuaí. Pode-se inferir que o limite entre as seqüências 3 e 4 deve ter sido erosivo nas porções proximais da bacia que ficavam a oeste, mas estariam hoje erodidos. REFERÊNCIAS Chiavegatto, J.R.S. 1992. Análise estratigráfica das seqüências tempestíticas
da Fm. Três Marias (Proterozóico Sup.), na porção meridional da bacia
do São Francisco. Dissertação de Mestrado, UFOP,
196 p. Faria, A. 1995 Estratigrafia e sistemas deposicionais do Grupo Paranoá
nas áreas de Cristalina, Distrito Federal e São João d’Aliança-Alto
Paraíso de Goiás. Brasília, DF, Tese de Doutorado,
UNB, 198 p. Guimarães, E.M. & Dardenne, M.A. 1998. Características de coberturas
cratônicas relacionadas com faixas de deformação: as bacias Paranoá
e Bambuí e a evolução da Faixa Dobrada Brasília. Congr.
Bras. Geol., 40, BH, 1998, Anais, SBG:4. Kaufman, A.J. 1998. Neoproterozoic chemostratigraphy:
key events in Earth history ordered by detailed intra- and inter-basinal
correlation. Congresso Brasileiro de Geologia, 40, 1998. Anais,
SBG-MG:2. Martins, M. 1999. Análise estratigráfica das seqüências mesoproterozóicas (borda oeste) e neoproterozóicas da bacia do São Francisco. Dissertação de Mestrado Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 214 p. Pimentel, M.M., Fuck, R.A., Yunges, S. 1998. New Sm-Nd Isotopic constraints for the age of metamorphic events in the neoproterozoic Brasília Belt, central Brazil. International Conference on Precambrian and Craton Tectonics, 14th, 1998. Abstracts, UFOP/ IBTA:50-52.
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