CHEMOSTRATIGRAPHY AS A TOOL FOR THE IDENTIFICATION OF CICLICITY IN THE SEDIMENTARY REGISTRY: A SUMMARY

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1 A QUIMIOESTRATIGRAFIA COMO FERRAMENTA DE IDENTIFICAÇÃO DE CICLICIDADE NO REGISTRO SEDIMENTAR: UM RESUMO Maria Vitória L. da Matta 1, Vinícius H. Sena 1, Pedro H. P. Silva 1 1 Universidade Federal de Minas Gerais UFMG Belo Horizonte MG mariavitoria.matta@gmail.com Resumo: A cicloestratigrafia é uma subdisciplina da estratigrafia de sequências que tem como objetivo identificar, caracterizar, correlacionar e interpretar as variações cíclicas no registro estratigráfico e, em especial, tem grande valor na aplicação da geocronologia, para tal, ela utiliza os ciclos de periodicidades conhecidas para datar e interpretar o registro sedimentar. Ela teve sua maior relevância após a sistematização das curvas astronômicas por Milankovitch, ou seja, criando curvas de tempo a partir da decomposição da taxa de insolação na Terra e calculando a influência dos movimentos dos ciclos orbitais terrestres de precessão, obliquidade e excentricidade. Tais ciclos se traduzem em variações regulares nos padrões climáticos, oceanográficos, sedimentares e biológicos, os quais afetam as taxas de intemperismo, afluxo sedimentar e potencial de transporte dos sedimentos. Estas variações em associação com a subsidência e soerguimento controlam a distribuição de sedimentos, que tem seus padrões registrados através do tempo geológico. A quimioestratigrafia é uma ferramenta muito importante para a cicloestratigrafia, tornando a análise de paleoambiente e paleoclima de bacias mais acurada. Palavras-chave: cicloestratigrafia, quimioestratigrafia, Milankovitch, períodos, ciclos. CHEMOSTRATIGRAPHY AS A TOOL FOR THE IDENTIFICATION OF CICLICITY IN THE SEDIMENTARY REGISTRY: A SUMMARY Abstract: The chemostratigraphy is an important tool for the cystostratigraphy which is a subdiscipline of sequence stratigraphy, making the analysis of paleoenvironment and paleoclimate of basins more accurate. Keywords: Cystostratigraphy, chemostratigraphy Introdução A Estratigrafia Clássica tem como objetivo de estudo o empilhamento, descrição e denominação de rochas, tendo como preocupação principal a identificação do ambiente de sedimentação, e, não os mecanismos controladores da deposição. Em contrapartida, a Estratigrafia de Sequências, que foi difundida pelo Memoir 26 da AAPG na década de setenta, tem como foco principal entender os controladores da sedimentação; clima, tectônica e eustasia. Junto com este novo pensamento, surgiu o interesse de se estudar as ciclicidades que ocorrem nas sequências deposicionais, área de estudo denominada de cicloestratigrafia. Um registro cíclico é aquele em que há uma repetição de camadas com características estruturas, texturais, litológicas ou químicas semelhantes, não precisando ter espessuras e/ou tempo de deposição iguais. O estudo da cicloestratigrafia tem sua maior importância na geocronologia, onde a ciclicidade de estratos é identificada, em geral, por geoquímica, perfis sísmicos e registro paleontológico. Conhecendo os estratos que se repetem e a sua espessura, é feito um cálculo da taxa de sedimentação que pode ser relacionado aos ciclos orbitais conhecidos. É importante ressaltar que este trabalho representa uma compilação de estudos feitos a respeito da cicloestratigrafia (Perlmutter, 1995; Schulz, 1997; Cunha, 2000, 2005; Chaves, 2001; Silva, 2001, 2007; Catuneanu 2002, 2006; Perlmutter & Azambuja Filho,2005; Strasser, 2007; Holz,

2 2010, 2015), ressaltando como a quimioestratigrafia pode ser uma arma chave para o estudo desta área. Cicloestratigrafia e as mudanças climáticas A evolução do conceito de cicloestratigrafia passou por vários estudiosos, sendo John Herschel (Severiano Ribeiro, 2001) quem primeiro considerou que mudanças de grande amplitude na orbita da Terra estariam impressas no registro sedimentar. Em resumo, atualmente, a cicloestratigrafia é reconhecida como uma subdisciplina da estratigrafia de sequências, que lida com a identificação, caracterização, correlação, e interpretação de variações cíclicas (periódicas ou quase periódicas) no registro estratigráfico, associadas aos ciclos orbitais. Milankovitch foi quem calculou os ciclos orbitais, decompondo a curva de insolação terrestre em três curvas: obliquidade, precessão e excentricidade (Milankovitch 1941; Berger 1977,1980, 1992; Hinnov, 2000; Cunha, 2005; Kodama & Hinnov, 2015; Oliveira, 2016), que geram variações climáticas de pequenas durações, verão e inverno durante um ano, até grandes eventos, como as glaciações que são observadas no registro geológico. A insolação produz diferentes padrões de temperatura em sazonalidades distintas, que reflete na distribuição das células de pressão atmosférica e dos padrões de circulação (Fig. 1). Segundo Perlmutter & Azambuja Filho, 2005, combinadas as mudanças de temperatura, pressão e circulação, alteram-se os padrões de precipitação e evaporação, mudando os padrões de climas associados gerando ciclos climáticos. De modo geral, a insolação tem como resultado um ciclo climático de resposta regional, ou seja, a temperatura e grau de umidade das regiões não são iguais em um mesmo ciclo de insolação, devido ao efeito de ventos predominantes, a proximidade ou temperatura de um oceano e das correntes, efeitos orográficos e de monções (Perlmutter & Azambuja Filho,2005; Cunha, 2005; Silva, 2007). Já a variação eustática é uma resposta global à insolação, onde diferentes ciclos climáticos podem ter relação com um mesmo ciclo eustático e irão gerar deposições, cíclicas ou não, diferentes (Perlmutter, 1995; Perlmutter & Plotnick, 2002; Perlmutter & Azambuja Filho,2005). Figura 1: Membros finais climáticos idealizados, células climáticas, com sua umidade e temperatura, relacionadas a temperaturas máximas (fase A) e mínimas (fase B). UM= muito úmido, U= úmido, SU= subúmido, S= seco, A= árido. In Silva, 2007, modificado de Perlmutter e Mathews, Os ciclos climáticos, induzidos orbitalmente, em associação com a eustasia e com o soerguimento ou sudsidência tectônica controlam a distribuição dos tamanhos de grãos, a mineralogia, a produção e distribuição de sedimento em uma bacia (Perlmutter & Matthews, 1992; Perlmutter, 1998; Cunha,

3 2005; Perlmutter & Azambuja Filho,2005; Silva, 2007; Holz, 2015). Além de afetarem o volume de gelo em grandes altitudes, variações regionais do balanço hídrico e mudanças nas condições hidrodinâmica dos rios (Perlmutter & Azambuja Filho,2005). Metodologia e exemplos As ciclicidades encontradas no registro sedimentar correspondem a uma séria temporal, ou seja, uma repetição característica espaçada em um intervalo de tempo conhecido. A quantificação das séries temporais é feita a partir de uma análise espectral, que pode ser feita tanto no domínio do tempo ou espaço. Essa análise é definida como uma decomposição de uma curva, todo o espectro de frequências, resultando uma discriminação das frequências que a compõe, e a resposta é representada graficamente, em geral, por um periodograma (Hernandez, 1999; Schulz & Sttategger, 1997; Franco, 2007; Cunha, 2000; Perlmutter & Azambuja Filho, 2005). Um problema para este método é a grande variação de agentes em um sistema natural, onde as frequências e magnitudes podem variar de maiores, menores, abruptas ou quase-periódicas, casos que podem ser contornados com analises espectrais apropriadas (Kodama & Hinnov, 2015). O peridiograma, também chamado de espectro de potências, é utilizado para correlacionar às frequências com os controladores da sedimentação, na maior parte dos casos os ciclos orbitais de Milankovitch. Identificados os ciclos e determinadas suas frequências e comprimentos de ondas, pode-se estimar os prováveis parâmetros orbitais controladores (Cunha, 2005), esta análise está intrinsecamente relacionada com a taxa de sedimentação, que também é calculada. Neste contexto, a geoquímica, e particularmente a quimioestratigrafia, é utilizada para detectar camadas semelhantes em uma sequência deposicional, para posteriormente fazer as análises espectrais. Então, a quimioestratigrafia tem sua importância na observação da variabilidade temporal e espacial da composição química dos sedimentos, aperfeiçoando a observação de recorrências verticais e correlações de sedimentos depositados por fatores semelhantes. Utilizando o estudo de elementos maiores e traços em sedimentos terrígenos, transicionais e marinhos, e de isótopos de C e O para a identificação de superfícies. Exemplos de estudos que podem ser feitas são a utilização de elementos maiores e menores (Teixeira, 1999) para a delimitação de superfícies transgressivas e regressivas. Onde uma análise química é feita nos folhelhos, relacionando os teores de cada elemento com condições paleoambientais de oxidação ou redução, grau de umidade e contribuição terrígena. Outro exemplo é a delimitação de superfícies de máxima inundação (SIM), que ocorre entre os tratos de sistemas transgressivo e de mar alto, a partir da análise do conteúdo de matéria orgânica residual nos sedimentos (C.O.T, carbono orgânico total). Para os casos em que essas superfícies se repetem, elas podem ser usadas como superfícies correlatas na ciclo e na cronoestratigrafia (Cunha, 2000). A utilização da geoquímica nos sedimentos Oligoceno-Mioceno da Bacia de Campos (Perlmutter & Azambuja Filho, 2005), foi o mais estudado neste trabalho, relaciona o conteúdo de CaCO 3 e a razão isotópica de 18 O/ 16 O na sequência sedimentar com os ciclos de precessão, obliquidade e excentricidade curta e longa. Com estes dados foi realizado um estudo comparativo (Fig. 2) distinguindo-se dois momentos, no primeiro há uma correlação inversa entre o conteúdo carbonático e a razão isotópica, sendo interpretado como um resfriamento dos oceanos junto com um maior influxo de material siliciclástico. Também ocorre uma correlação positiva, que indica um aumento da produtividade carbonática. Assim, a variação no grau de insolação, devido aos ciclos orbitais, tem um controle sobre as variações do volume de gelo nas calotas polares e na intensidade das correntes oceânicas e suas temperaturas. É de se assumir que as variações observadas na relação de 18 O/ 16 O e de CaCO 3 possam estar refletindo as mudanças entre períodos climáticos dominados por ciclos orbitais de Milankovitch.

4 Figura 2: Variação dos valores, e suas correlações, de CaCO3 % e de d 18 O com a profundidade, in Perlmutter & Azambuja Filho, Conclusão A cicloestratigrafia é um método estratigráfico que analisa o registro sedimentar e identifica padrões de mudanças repetitivas, que acima de tudo podem ser atribuídas aos parâmetros orbitais da Terra. Vários estudos confirmam a boa relação entre a cicloestratigrafia e a quimioestratigrafia, já que mudanças geoquímicas globais ocorridas nos ambientes podem fornecerem um modo confiável para as correlações cronoestratigráficas entre seções de bacias e identificação dos controladores do paleoambiente e paleoclima. Entretanto, a transformação dos ciclos orbitais em registro um sedimentar passa através de diversos e complexos sistemas, o que torna importante ter um bom entendimento do ambiente deposicional onde o registro se formou. Agradecimentos Este estudo, embora de responsabilidade individual, não seria possível sem a dedicação do professor convidado Daniel Galvão Carnier Fragoso e dos professores Lucia Fantinel, Ricardo Diniz da Costa, Tania Maria Dussin e Luiz Guilherme Knauer. Referências Bibliográficas AZAMBUJA, N. C; PERLMUTTE, M. A Cicloestratigrafia: Teoria e Técnicas. Revista Brasileira de Geociências, São Paulo, v. 35, p , Jan AZAMBUJA, N. C; PERLMUTTE, M. A Cicloestratigrafia: análise quantitativa de ciclos sedimentares, aplicações na seção sedimentar de idade oligoceno-mioceno da bacia de campos, BERGER, A. L. Support For The Astronomical Theory Of Climatic Change. Nature, v. 269, n. 5623, p , BERGER, A; LOUTRE, M; LASKAR, J. Stability Of The Astronomical Frequencies Over The Earth's History For Paleoclimate Studies. Science, v. 255, n. 5044, p , CATUNEANU, O. Sequence stratigraphy of clastic systems: concepts, merits, and pitfalls. Journal of African Earth Sciences, 35 (1): 1-43, CATUNEANU, O. Principles of sequence stratigraphy. Elsevier, Amsterdam. 375p, 2006.

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