O Jurássico Superior da Bacia Lusitaniana: importância da ligação entre litostratigrafia, cronostratigrafia e cartografia. II O 3º episódio de rifting

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1 Versão online: Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014 ISSN: X; e-issn: X O Jurássico Superior da Bacia Lusitaniana: importância da ligação entre litostratigrafia, cronostratigrafia e cartografia. II O 3º episódio de rifting The Upper Jurassic of the Lusitanian Basin: importance of linking lithostratigraphy, chronostratigraphy and cartography. II The 3 rd rifting episode J. C. Kullberg 1*, R. B. Rocha LNEG Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP Resumo: Neste trabalho (vide também parte I, Kullberg & Rocha, 2014) pretendem-se clarificar as propostas que têm sido apresentadas sobre os modelos de enchimento da Bacia Lusitaniana, particularmente no sector mais complexo, o sector central, durante o Kimmeridgiano-Titoniano. Assim, define-se aqui um modelo integrado de unidades litostratigráficas calibrado pela cronostratigrafia baseada em faunas de amonites, para quase todo o intervalo estudado (Jurássico Superior) e, para isso, é proposta uma evolução marcada por três megassequências sedimentares (I-K); descrevem-se agora as segundas (J-K), enquadradas por descontinuidades de valor regional (D9-D12). Esta proposta está baseada em modelo de desenvolvimento tectónico da Bacia, concretamente o final do 2º episódio de rifting (vide parte I, Kullberg & Rocha, 2014) e as fases de desenvolvimento do 3º episódio de rifting. Palavras-chave: Bacia Lusitaniana, Jurássico Superior, Megassequência, Descontinuidade, Cartografia. Abstract: This paper (see also part I, Kullberg & Rocha, 2014) intended to clarify the proposals presented on the infilling models of the Lusitanian Basin, focusing in particular on the more complex sector and time interval, in this case the central sector throughout the Kimmeridgian-Tithonian. Thus, an integrated model of the lithostratigraphic units controlled by the chronostratigraphy of ammonite faunas, for almost the entire studied range (Upper Jurassic) is defined, and we therefore propose an evolution marked by three sedimentary mega-sequences (I-K), of which the latter two are described here (J-K), limited by regional discontinuities (D9-D12); this proposal is based on a tectonic model already established for the Basin, namely in what concerns the end of the 2 nd rifting episode (see part I, Kullberg & Rocha, 2014) and the development stages of the 3 rd rifting episode. Keywords: Lusitanian Basin, Upper Jurassic, Megasequences, Discontinuities, Cartography. 1 Departamento de Ciências da Terra, Centro de Investigação em Ciências e Engenharia Geológica (CICEGE), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, Quinta da Torre, Caparica. * Autor correspondente / Corresponding author: jck@fct.unl.pt Artigo Curto Short Article 1. Introdução Como referido por Kullberg & Rocha (2014), a correlação, no espaço e no tempo, das unidades litostratigráficas do Jurássico Superior da Bacia Lusitaniana não é matéria fácil e consensual entre os diversos autores e os responsáveis pela cartografia geológica. A principal razão prende-se com a complexidade estrutural do sector central da Bacia Lusitaniana, onde foram definidas (Riché in Montenat et al., 1988) três sub-bacias a partir do Kimmeridgiano, marcado pela descontinuidade D10. A Bacia sofre, então, grandes transformações, devido à mudança de estilo tectónico, com consequências no preenchimento sedimentar, expresso por: 1) mudança da geometria de half-graben para graben aproximadamente simétrico; 2) elevada taxa de subsidência e 3) levantamento morfológico dos bordos da Bacia, responsáveis por influxos siliciclásticos repentinos e generalizados, também no sector meridional da Arrábida. Esta complexidade, associada a alguma falta de controlo cronostratigráfico tem levado à produção de modelos tectonosedimentares insuficientemente sustentados e à proliferação de unidades formais e informais, por vezes sem ligação com a cartografia geológica da Bacia. Após discussão (parte I, Kullberg & Rocha, 2014) das unidades oxfordianas serão agora (a) discutidas as unidades litostratigráficas do Kimmeridgiano-Titoniano, utilizadas na bibliografia e na cartografia geológica e (b) apresentado modelo litostratigráfico com expressão regional, parcialmente calibrado pela cronostratigrafia e fundamentado em modelo de bacia tectonicamente controlado e limitado por descontinuidades de valor regional. 2. Definição de megassequências do Jurássico Superior da bacia Na sequência de Soares et al. (1993), complementado na parte I (Kullberg & Rocha, 2014), definem-se as megassequências J-

2 464 J. C. Kullberg, R. B. Rocha / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, K, limitadas pelas descontinuidades D10-D12 (Kullberg et al., 2013) (vide parte I, Kullberg & Rocha, 2014). Descontinuidade D10 (limite Oxfordiano- Kimmeridgiano) Está marcada por modificações associadas ao aumento acentuado do estiramento crustal, que favoreceu a formação de relevos marginais por rift shouldering; isso implicou o consequente influxo siliciclástico de rochas metamórficas e magmáticas provenientes dos bordos do soco paleozóico soerguido, provocando rápido aumento da taxa de sedimentação. Pela primeira vez forma-se na Bacia, a E, um bordo tectonicamente activo. Internamente a Bacia reestrutura-se, através da individualização das sub-bacias de Arruda (SBA) a SE e de Turcifal (SBT) a SW, separadas pela falha de Runa e a sub-bacia de Bombarral (SBB) (ou Bombarral-Alcobaça) a N, separada das anteriores pela falha de Torres Vedras-Montejunto (FTVM). Megassequência J (Kimmeridgiano Inferior-base Titoniano, zonas de Platynota a Hybonotum) - Caracterizase pelo desenvolvimento de espessas unidades detríticas à escala bacinal (particularmente nos sectores central e meridional), pelo aumento de energia do meio, desenvolvimento de calcários alodápicos e ocorrência de fracturação sinsedimentar e de fenómenos de slumping ou karsificação (Leinfelder & Wilson, 1989), desde a base. A fase paroxismal desta instabilidade tectónica está marcada pelo início da sedimentação da Formação de Abadia, em grandes leques submarinos de material siliciclástico, por vezes muito grosseiro, que correspondem aos Membros de Cabrito (SBB) e de Castanheira (SBA); mais a N, está marcada pela deposição da Formação de Alcobaça. Alves et al. (2003) colocam o Membro de Tojeira como equivalente lateral da parte inferior da Formação de Alcobaça, cujas bases interpretam como associadas ao início desta fase paroxismal; ora, para além das idades controladas pelos marcadores biostratigráficos já referidos, que situam o Membro de Tojeira como equivalente lateral, local, da parte superior da Formação de Montejunto, também a base da Formação de Alcobaça está perfeitamente controlada, sendo datada da Zona de Platynota (Marques et al., 1992) (Fig. 1). A Norte da FTVM a megassequência está representada pela Formação de Alcobaça na qual, localmente e para o topo, se individualiza o Membro de Abiúl (região de Pombal), de idade Kimmeridgiano Superior(?)-base Titoniano. Fig. 1. Correlações entre as unidades litostratigráficas e cronostratigráficas do Kimmeridgiano para o 3º (pars) episódio de rifting. Na coluna da direita FAl assinala a presença de fósseis que permitem a datação da Formação de Alcobaça (Marques et al., 1992). Consultar também a legenda da figura 1 da parte I (Kullberg & Rocha, 2014). Fig. 1. Correlations between the Kimmeridgian lithostratigraphic and chronostratigraphic units for the 3 rd (pars) rifting episode. In the right column, FAl indicates the presence of fossils that allows dating of the Alcobaça Formation (Marques et al., 1992). See also the caption of figure 1 in part I (Kullberg & Rocha, 2014).

3 O Jurássico Superior da Bacia Lusitaniana no 3º episódio de rifting 465 A Formação de Abadia, a unidade com maior expressão geográfica no sector central e aquela que atinge maiores espessuras, está presente na SBA, SBT e a Sul da SBB. Quando em posição próxima dos bordos tectónicos da Bacia, está representada por unidades siliciclásticas grosseiras, os membros de Castanheira (SBA) e de Cabrito (SBB). O desconhecimento de amonites no intervalo Eudoxus- Beckeri dificulta a datação da base da Formação de Amaral, embora o topo da de Abadia esteja datada da Zona de Acanthicum (Mouterde et al., 1973). Nose (1995, p. 146, Fig. 116) atribui esta Formação às zonas de Acanthicum e de Eudoxus, sem qualquer fundamentação paleontológica. Parece prudente afirmar que, do ponto de vista cartográfico, o seu enquadramento entre as formações de Abadia e de Sobral ou Lourinhã está perfeitamente definido (vide cartas geológicas escala 1: de Lourinhã e Caldas da Rainha). A duração temporal não está bem definida, em particular a tecto, pois D11, que corresponde a lacuna importante no flanco oeste da Serra de Candeeiros, poderá também materializar lacunas na SBA e SBT, tal como acontece na SBB. No entanto, se nos basearmos no posicionamento das descontinuidades e no contexto tectónico regional, a Formação de Amaral pode ser considerada como equivalente lateral da de Mem Martins (região de Sintra). De novo, os modelos que têm sido apresentados por outros autores como não estão calibrados por idades fiáveis, são de aplicação duvidosa (p.ex. Alves et al., 2003); estes autores consideram que, na SBB, a Formação de Amaral se interpõe entre as de Alcobaça e de Lourinhã, o que é contrariado pela cartografia geológica e pelos dados biostratigráficos (Fig. 1-2). Isto porque, de forma diferente ao que atrás se disse sobre a dificuldade de datação da Formação de Amaral, o topo da Formação de Alcobaça, próximo de D11, foi datado da Zona de Hybonotum (Marques et al., 1992). A dificuldade das datações de várias unidades do topo da megassequência prende-se com a tendência de colmatação da Bacia, o seu confinamento, a provável emersão, temporária e local e, consequentemente, a maior dificuldade de circulação das faunas. Por isso, Schneider et al. (2009) recorreram também, em algumas unidades, a datações a partir de valores dos isótopos de Sr e obtiveram idades derivadas entre 152,3-153,4 Ma (Zona de Beckeri) para a Formação de Abadia, que parecem, como para a de Cabaços, algo mais recentes do que as sugeridas pelas associações de amonites. No que se refere a amostras da Formação de Alcobaça, os valores obtidos por Schneider et al. (2009) (151,6-154,3 Ma) são bastante convergentes com as idades inferidas a partir de faunas que ocorrem, da base até o topo, em vários níveis estratigráficos e que a datam das zonas de Platynota a Hybonotum. Apesar dos autores contestarem estas datações, elas mostram-se coerentes com a tabela de Gradstein et al. (2012). Descontinuidade D11 (intra Titoniano Inferior, topo da zona de Hybonotum base da zona de Darwini?) - De acordo com Kullberg et al. (2013) esta descontinuidade está assinalada na região de Alcobaça, onde é correlacionada com superfície irregular fortemente micácea, com grande percentagem de material carbonatado e intensa bioturbação, que foi interpretada como correspondendo a descida eustática titoniana (Hallam, 2001), entre o limite das zonas de Hybonotum e Darwini. Esta descontinuidade tem expressão cartográfica importante, particularmente na região de Candeeiros (SBB) onde a Formação de Lourinhã trunca parcial ou completamente a de Alcobaça, chegando a contactar com a de Montejunto. A partir de D11 verifica-se atenuação acentuada da distensão tectónica, apesar de, localmente, a Megassequência K poder atingir espessuras importantes na Formação da Lourinhã, dado que a FTVM funciona como falha normal, aparentemente acomodando distensão N-S a NNE-SSW (Soto et al., 2012). Megassequência K (Titoniano Inferior-base do Berriasiano, zonas de Darwini-Jacobi) (Fig. 2) - Caracteriza-se pela colmatação progressiva da Bacia através de sistemas complexos entrelaçados (braided), continentais a margino-litorais, de ambientes fluviodeltaicos, com sedimentação predominantemente argilosa, por vezes arenosa (Kullberg et al., 2013). A geometria da Bacia, sob a forma de fosso orientado N-S a NNE-SSW, condicionado pelas falhas do bordo que influenciaram a direcção dos influxos clásticos, de E e W, em direcção ao depocentro de sub-bacias starved, ter-se-á modificado a partir de D11. Com efeito, de acordo com Soto et al. (2012) a tendência que já se verificava para as unidades do topo da Megassequência J, com a evidência de clinoformas inclinando para S, observáveis em dados de sísmica de reflexão, ter-se-á acentuado na Megassequência K devido à tendência regressiva e ao preenchimento progressivo do fosso, de NNE para SSW. Face à dificuldade em estabelecer biostratigrafia fina, é fundamental o entendimento das relações espaciais e temporais entre as diferentes unidades presentes em afloramento e a geometria. À dificuldade do estabelecimento de correlações fiáveis, acresce outra, relacionada com a pequena variabilidade de fácies. Estas são razões que explicam a grande diversidade de unidades propostas, para além de uma cartografia geológica onde as unidades utilizadas nem sempre foram convenientemente definidas e diferenciadas. O modelo agora proposto baseia-se na revisão e normalização das cartas geológicas à escala 1: da Área Metropolitana de Lisboa (Kullberg & Machado, 2006), sintetizadas na carta inédita à escala 1: Se bem que os limites das unidades titonianas não possam ser calibrados pela cronostratigrafia, alguns aspectos são de realçar: a) a Formação de Lourinhã (= Formação de Bombarral) aflora apenas a N da FTVM (cartas 23-A, 23-C, 26-B, 26- D, 27-A, 27-C, 30-A, 30-B);

4 466 J. C. Kullberg, R. B. Rocha / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, b) a sequência vertical constituída pelas unidades Abadia-Amaral-Sobral-(Arranhó a Este)-Freixial apenas ocorre a S daquela falha (cartas 30-C, 30-D, 34-B). Recentes tentativas de datação desta megassequência foram feitas por Schneider et al. (2009) e Taylor et al. (2014). Os dados obtidos pelos primeiros autores parecem mais consistentes nas fácies com carácter mais continental, siliciclástico, do que nas unidades das megassequências precedentes, de carácter marinho, predominantemente carbonatadas. Já os segundos autores concluem (mostram), com base em "marcadores biostratigráficos chave" (foraminíferos, ostracodos, carófitas, dasicladáceas, pólens), a dificuldade em datar a Formação da Lourinhã; eles admitem a possibilidade dela atingir o Titoniano Inferior, mas optam pela idade kimmeridgiana, dada a inexistência de datadores definitivos de idade titoniana no sector central da Bacia, para esta unidade. A proposta de Taylor et al. (op. cit.), ao sugerir lacuna do Titoniano, não considera: a) a existência de descontinuidades de expressão regional durante o desenvolvimento da Bacia e, portanto, da sua proposta não é possível inferir qualquer modelo evolutivo; b) a cartografia geológica publicada, as relações geométricas e natureza dos limites geológicos, de forma a compreenderem-se as relações horizontais e verticais, de carácter regional, fundamentais para modelo deposicional complexo, só parcialmente controlado biostratigraficamente por marcadores fiáveis; c) as ocorrências de amonites do topo da Formação de Alcobaça (H. hybonotum) (Fig. 2). Integram ainda o topo desta megassequência as formações de Porto da Calada e de Serreira, com limites laterais e idades difíceis de definir, estando cartograficamente representadas, a primeira na SBT, por exemplo na carta de Torres Vedras, sobre a Formação de Freixial e a segunda na SBB, por exemplo na carta de Bombarral sobre a Formação de Lourinhã. Esta megassequência é limitada superiormente pela Descontinuidade D12, intra-berriasiana, que apresenta, maior lacuna na SBB (base do Grupo de Torres Vedras do Cretácico Inferior) do que a S, na região de Ericeira. Fig. 2. Correlações entre as unidades litostratigráficas e cronostratigráficas do Titoniano para o 3º (pars) episódio de rifting. Os amonóides assinalados na Zona de Hybonotum, à excepção de Hybonoticeras sp., foram recolhidos em Sintra e na Arrábida. Consultar também as legendas da figura 1 e da figura 1 da parte I (Kullberg & Rocha, 2014). Fig. 2. Correlations between the Tithonian lithostratigraphic and chronostratigraphic units for the 3 rd (pars) rifting episode. The ammonites marked in the Hybonotum Zone, except Hybonoticeras sp., were collected in Sintra and Arrábida. See also the captions of figure 1 and figure 1 in part I (Kullberg & Rocha, 2014).

5 O Jurássico Superior da Bacia Lusitaniana no 3º episódio de rifting Conclusões É apresentado um modelo tectono-estratigráfico de desenvolvimento do Jurássico Superior do sector central da Bacia e, na sequência de Soares et al. (1993), apresentam-se e descrevem-se megassequências para o Jurássico Superior, I (vide parte I, Kullberg & Rocha, 2014) e J-K, separadas por descontinuidades maiores de valor regional. Foi melhorado o modelo de unidades litostratigráficas de Kullberg et al. (2013), agora calibrado por faunas de amonites, em quase toda a extensão vertical. Discutiram-se, para a Megassequência K, as relações geométricas das unidades litostratigráficas cartografadas e compararam-se resultados com trabalhos utilizando outras metodologias (curva de Sr e outros marcadores biostratigráficos). A última conclusão a destacar é que, quando se efectuam estudos em bacias complexas, com forte controlo tectónico, conducentes a grande variabilidade de unidades litostratigráficas, mesmo verificando-se algum controlo biostratigráfico, se não existir visão global sobre a interacção dos processos tectónicos e os efeitos produzidos no preenchimento sedimentar, particularmente o conhecimento das sequências limitadas por descontinuidades (unconformity bounded sequences), os resultados podem ser surpreendentemente enganadores. Referências Alves, T.M., Manuppella, G., Gawthorpe, R.L., Hunt, D.H., Monteiro, J.H., The depositional evolution of diapir- and fault-bounded rift basins: Examples from the Lusitanian basin of west Iberia. Sedimentary Geology, 162, Gradstein, F.M., Ogg, J.G., Schmitz, M.D., Ogg, G.M. (Eds.), The Geologic Time Scale Elsevier, Amsterdam, vol. 2, Hallam, A., A review of the broad pattern of Jurassic sea-level changes and their possible causes in the light of current knowledge. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 167, Kullberg, J.C., Machado, S., Cartografia geológica do Mesozóico na AML e aspectos relativos à normalização. In: C.N. Costa, (Ed.). Conferência Regional Cartografia geológica aplicada a áreas urbanas. O caso da Área Metropolitana de Lisboa. Quick Biz, Lisboa, Kullberg, J.C., Rocha, R.B., O Jurássico Superior da Bacia Lusitaniana: importância da ligação entre litostratigrafia, cronostratigrafia e cartografia. I - o final do 2º episódio de rifting. Comunicações Geológicas, 101(Especial I), Kullberg, J.C., Rocha, R.B., Soares, A.F., Rey, J., Terrinha, P., Azerêdo, A.C., Callapez, P., Duarte, L.V., Kullberg, M.C., Martins, L., Miranda, J.R., Alves, C., Mata, J., Madeira, J., Mateus, O., Moreira, M., A Bacia Lusitaniana: Estratigrafia, Paleogeografia e Tectónica. In: R. Dias, A. Araújo, P. Terrinha, J.C. Kullberg, (Eds). Geologia de Portugal. Vol. II Geologia Meso-cenozóica de Portugal. Livraria Escolar Editora, Leinfelder, R. R., Wilson, R. C. L., Seismic and sedimentologic features of Oxfordian-Kimmeridgian syn-rift sediments on the eastern margin of the Lusitanian Basin. Geologische Rundschau, 78(1), Marques, B., Oloriz, F., Caetano, P.S., Rocha, R.B., Kullberg, J.C., Upper Jurassic of the Alcobaça Region. Stratigraphic Contributions. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal, 78(1), Montenat, C., Guéry, F., Jamet, M., Berthou, P., Mesozoic evolution of the Lusitanian Basin: comparison with the adjacent margin. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, Washington, 103, Mouterde, R., Ruget, C., Tintant, H., Le passage Oxfordien- Kimméridgien au Portugal (régions de Torres-Vedras et du Montejunto. Comptes Rendus de l'académie des Sciences, Paris, D, 277, Nose, M., Vergleichende Faziesanalyse und Palokologie korallenreicher Verflachungsabfolgen des iberischen Oberjura. Profil, 8, Schneider, S., Fursich, F., Werner, W., Sr-isotope stratigraphy of the Upper Jurassic of central Portugal (Lusitanian Basin) based on oyster shells. International Journal of Earth Sciences, 98, Soares, A.F., Rocha, R.B., Elmi, S., Henriques, M.H., Mouterde, R., Almeras, Y., Ruget, C., Marques, J., Duarte, L.V., Carapito, M.C., Kullberg, J., Le sous-bassin nord-lusitanien (Portugal) du Trias au Jurassique moyen: histoire d un rift avorté. Comptes Rendus de l'académie des Sciences, Paris, II-317, Soto, R., Kullberg, J.C., Oliva-Urcia, B., Casas-Sainz, A., Villalaín, J.J., Switch of Mesozoic extensional tectonic style in the Lusitanian basin (Portugal): Insights from magnetic fabrics. Tectonophysics, , Taylor, A.M., Gowland, S., Leary, S., Keogh, K., Martinius, A.W., Stratigraphical correlation of the Late Jurassic Lourinhã Formation in the Consolação Sub-basin (Lusitanian Basin), Portugal. Geological Journal, 49,