L. V. Duarte 1*, R. L Silva 2, A. C. Azerêdo 3, R. Paredes 4, P. Rita 1

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1 Versão online: Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, IX CNG/2º CoGePLiP, Porto 2014 ISSN: X; e-issn: X A Formação de Coimbra na região de S. Pedro de Moel (Oeste de Portugal). Caracterização litológica, definição litostratigráfica e interpretação sequencial The Coimbra Formation at the S. Pedro de Moel region (western Portugal). Lithological characterization, lithostratigraphic definition and sequential interpretation L. V. Duarte 1*, R. L Silva 2, A. C. Azerêdo 3, R. Paredes 4, P. Rita LNEG Laboratório Nacional de Geologia e Energia IP Artigo Curto Short Article Resumo: Apresenta-se uma caracterização litológica e litostratigráfica da Formação de Coimbra (Sinemuriano) aflorante na região de S. Pedro de Moel, um setor da Bacia Lusitânica onde esta unidade apresenta a sua melhor expressão vertical visível. A análise sedimentológica detalhada de toda a sucessão estratigráfica, de natureza essencialmente carbonatada, registada em dois perfis principais (Concha-Farol e Polvoeira) e complementada por análise microscópica, mostra que a Formação de Coimbra se diferencia em 8 subunidades, totalizando mais de 120 metros de espessura. Considerando que, nesta região, apenas a base da sucessão é de natureza dolomítica e calco-dolomítica (natureza esta que é uma característica dominante do Sinemuriano noutros setores da bacia), a diferenciação destas unidades é baseada fundamentalmente no arranjo estratonómico entre os litótipos calcários (nas suas mais variadas componentes) e margosos (onde se incluem fácies com matéria orgânica) e no seu rico e diverso conteúdo paleontológico. A evolução vertical observada, de níveis estromatolíticos para fácies ricas em moluscos (sobretudo bivalves) e braquiópodes (parte superior), evidencia uma tendência sequencial transgressiva de 2ª ordem, testemunhando os intervalos mais margosos episódios de inundação de 3ª ordem. Palavras-chave: Sedimentação carbonatada, Formação de Coimbra, Interpretação sequencial, Jurássico Inferior, Portugal. Abstract: A lithological and lithostratigraphical characterization of the Coimbra Formation (Sinemurian) cropping out at S. Pedro de Moel region is presented. This is the sector of the Lusitanian Basin where the vertical expression of this unit is better exposed. The detailed sedimentological analysis of the whole stratigraphic carbonate succession, recorded in two main sections (Concha-Farol and Polvoeira) and complemented by microscopical analysis, shows that the Coimbra Formation may be subdivided into 8 subunits, with a total thickness above 120 metres thick. Considering that, at S.Pedro de Moel, only the base of the succession is made of dolomites and dolomitic limestones (in contrast to the dolomitic character commonly dominant in the Sinemurian of other sectors over the basin), the distinction among these units is chiefly based on the stratonomical patterns of the limestone (regarding their different components) and marly (comprising organic-rich facies) lithotypes and on their rich and diversified palaeontological content. The observed vertical evolution ranging from stromatolitic levels to mollusc (mainly bivalves) and brachiopod (upper part) rich facies, reflects a 2nd order transgressive sequential trend, and the marlier intervals testify for 3rd order marine flooding events. Keywords: Carbonate sedimentation, Coimbra Formation, Sequential interpretation, Lower Jurassic, Portugal. 1 Departamento de Ciências da Terra e IMAR-CMA, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Coimbra, Portugal. 2 Basin and Reservoir Lab, Department of Earth Sciences, Faculty of Sciences, Dalhousie University, Canada. 3 Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, Departamento e Centro de Geologia, Lisboa, Portugal. 4 Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Geológicas, Departamento de Paleontología, España. * Autor correspondente / Corresponding author: lduarte@dct.uc.pt 1. Introdução Desde o século XIX que a unidade Camadas de Coimbra (Choffat, 1880) integra o léxico da estratigrafia portuguesa (= Formação de Coimbra; ver referências in Kullberg et al., 2013). Esta unidade, a primeira verdadeiramente carbonatada no processo evolutivo da Bacia Lusitânica (BL), deve a sua individualização ao carácter calcodolomítico, denunciando a primeira influência marinha generalizada na bacia. Apesar de mostrar uma grande repartição cartográfica na BL, com imensas referências na literatura geológica, têm sido poucos os trabalhos de análise estratigráfica detalhada realizados na Formação (Fm) de Coimbra. Neste contexto, este estudo tem por objetivo caracterizar litologicamente (incluindo microfácies) e sequencialmente (3ª ordem) uma das secções principais desta unidade aflorante na região de S. Pedro de Moel (Fig. 1A). Possivelmente, e de acordo com trabalhos prévios, este é o único local da bacia onde se pode observar de forma (quase) contínua grande parte da sucessão estratigráfica registada no seu setor ocidental (Duarte et al., 2008; Azerêdo et al., 2010). Desta forma, o seu estudo constitui uma tarefa que se afigura fundamental na realização de trabalhos futuros de estratigrafia integrada e de correlação intra e extra bacinal.

2 422 L. Duarte et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, Enquadramento estratigráfico e localização da área de estudo Com exceção do Hetangiano (Fm de Dagorda), o Jurássico Inferior da BL mostra uma sedimentação genericamente carbonatada, onde se diferenciam várias unidades litostratigráficas, algumas delas já formalizadas (Duarte & Soares, 2002). A Fm de Coimbra, datada do Sinemuriano, compõe a base desse enchimento, registando uma sedimentação preferencialmente calcodolomítica, perdendo vertical e lateralmente (nos setores mais ocidentais da bacia) a sua expressão dolomítica (Fig. 1B). Esta configuração diacrónica da sedimentação está bem patente nas posições mais distais da bacia (ver também Mouterde et al., 1981), através de uma sucessão de natureza essencialmente calcária, a que se sobrepõe uma acumulação margo-calcária rica em matéria orgânica (Fm de Água de Madeiros; Duarte et al., 2010). É este tipo de registo sedimentar que pode ser observado, de forma exemplar, na região de S. Pedro de Moel (Fig. 1A). De acordo com a cartografia geológica recentemente publicada (Duarte et al., 2008, 2012), a Fm de Coimbra pode ser observada nos dois flancos do sinclinal jurássico, muito tectonizado, que se desenvolve e se observa junto à costa, entre as praias Velha e da Polvoeira (Fig. 1A). Estes dois locais são pela primeira vez integralmente descritos do ponto de vista litológico, litostratigráfico e sequencial. Estes dados são apoiados pelas informações biostratigráficas de amonóides de Dommergues et al. (2004, 2010) e de Comas-Rengifo et al. (2013). Fig.1. A: Localização da região de S. Pedro de Moel na Bacia Lusitânica e dos dois perfis estudados (in Duarte et al., 2008); B: Quadro de variação litostratigráfica do Sinemuriano na Bacia Lusitânica (modificado de Duarte et al., 2010, 2012). Fig.1. A: Location of the S. Pedro de Moel region in the Lusitanian Basin and of the two studied sections (in Duarte et al., 2008); B: Lithostratigraphical chart of the Sinemurian in the Lusitanian Basin (modified from Duarte et al., 2010, 2012). 3. A Formação de Coimbra na região de S. Pedro de Moel A descrição é feita de acordo com a análise dos dois perfis parciais realizados, que se complementam verticalmente O perfil da Praia da Concha-Farol Este perfil foi estudado do ponto de vista biostratigráfico (Dommergues et al., 2004, 2010) e, parcialmente, do ponto de vista sedimentológico e paleoambiental (Azerêdo et al., 2010; Cabral et al., 2013). Mesmo tendo em conta a intensa fraturação e os frequentes dobramentos, observados em grande parte do perfil, assim como as limitações de observação resultantes de ser uma arriba em contacto permanente com o mar, é possível fazer-se uma análise contínua da sucessão estratigráfica, apresentando a Fm de Coimbra, neste local, cerca de 100 m de espessura (Fig. 2). As observações detalhadas de campo e a análise petrográfica permitem definir as seguintes 7 unidades (U), da base para o topo (as 4 primeiras amplamente descritas em Azerêdo et al., 2010): UA (~12 m): Conjunto heterogéneo de fácies calcárias e dolomíticas, mudstone a grainstone, localmente fossilíferas (bivalves e gastrópodes). No topo, definem-se alguns níveis margosos, ricos em matéria orgânica, que alternam com camadas centimétricas, calco-dolomíticas, levemente laminadas; UB (1,40 1,50 m): Ocorrências estromatolíticas domiformes; UC (~12 m): Conjunto mais ou menos regular de calcários, calcários margosos e de raros níveis margosos, por vezes amplamente bioturbados (Rhizocorallium e Thalassinoides) e ricos em bivalves (Unicardium sp. e ostreídos). Os níveis mais bioclásticos são localmente de textura grainstone; UD (~25 m): Com características litológicas e de arranjo faciológico algo similares à unidade anterior, entre níveis bioclásticos e muito fossilíferos em bivalves (Unicardium costae), gastrópodes, Thalassinoides e Rhizocorallium, registam-se alguns níveis margosos, decimétricos, os primeiros amonóides da sucessão (género Ptycharietites in Dommergues et al., 2004), terminando esta unidade com níveis decimétricos de oosparitos/grainstone; UE (~19 m): Sucessão calcária, em bancos normalmente centimétricos, localmente muito bioturbados, bioclásticos e fossilíferos, alternando de forma irregular com inter-leitos margosos que raramente atingem o decímetro de espessura. Os litótipos calcários vão desde os micritos fossilíferos a biopelsparitos/grainstone, apresentando por vezes superfícies de estratificação muito irregulares. Para além de ocorrências mais discretas de gastrópodes e equinídeos, a macrofauna é dominada por bivalves (Unicardium costae, ostreídos), formando vários níveis lumachélicos. A bioturbação é uma característica constante, registando-se alguns níveis com Rhizocorallium; UF (~4 m): Corresponde à porção mais margosa de toda a Fm de Coimbra, que inclui níveis laminados, ricos em matéria orgânica (black shales), num conjunto que contém calcários (biomicritos a pelsparitos, localmente grainstone) em bancos centimétricos. A macrofauna bentónica circunscreve-se aos bivalves, por vezes muito abundantes (mas pouco diversos), ocorrendo amonóides em vários níveis desta unidade (género Ptycharietites; Dommergues et al., 2010). UG (~22 m): Sucessão particularmente calcária, de

3 A Formação de Coimbra no setor distal da Bacia Lusitânica 423 difícil observação e acesso na sua porção intermédia. É composta por conjuntos métricos de camadas centimétricas de calcário micrítico e bioclástico, intervalados por margas calcárias cinzentas, em bancos centimétricos. No topo, embora as superfícies de estratificação sejam mais irregulares, definem-se bancadas de marga calcária decimétricas. As microfácies são bastante variadas, entre micritos fossilíferos e intraoosparitos de diferentes texturas. A ocorrência de níveis bioclásticos e fossilíferos parece ser menos marcante relativamente às unidades anteriores D e E O perfil de Polvoeira Este perfil mostra a parte superior da Fm de Coimbra, numa sucessão contínua com cerca de 25 m de espessura (UH), passando superiormente à Fm de Água de Madeiros. Dominam calcários micríticos e bioclásticos (micritos fossilíferos a biomicritos-biomicrosparitos/ mudstone a packstone), em bancadas geralmente decimétricas, e raros níveis margosos, centimétricos. Para além da abundância de macrofósseis bentónicos e do registo de Thalassinoides e Rhizocorallium, esta porção da Fm de Coimbra mostra uma maior diversidade relativamente às sub-unidades anteriores, através da ocorrência de bivalves (várias espécies de Pholadomya, Mactromya, Unicardium), braquiópodes (Merophricus? ribeiroi, assim como os géneros Zeilleria e Cincta), gastrópodes, crinóides e corais ahermatípicos. 4. Discussão e conclusão 4.1. Idade e espessura da Fm de Coimbra em S. Pedro de Moel Desde há longo tempo referenciada como de idade sinemuriana, a Fm de Coimbra em S. Pedro de Moel (Fig. 2) forneceu amonóides na sua porção intermédia que datam essa parte da série da Zona Obtusum (Dommergues et al., 2010), os quais constituem os seus únicos marcadores temporais diretos. A base da unidade, não aflorante, permanece uma incógnita, sendo a passagem à Fm de Dagorda admitida como correspondendo, sensivelmente, ao limite com o Hetangiano. O trabalho recente de Comas-Rengifo et al. (2013) permite circunscrever o topo da Fm de Coimbra em torno da parte inferior da Zona Oxynotum (Fig. 1B). Tal como foi enfatizado anteriormente, e apesar do elevado número de referências e de descrições de afloramentos da Fm de Coimbra (e.g. Kullberg et al., 2013), que atestam a reconhecida diacronia entre as fácies dolomíticas e calcárias (Fig. 1B), existem várias interrogações relativamente à sua estratigrafia e evolução sedimentar a uma escala de detalhe. Em termos da espessura da unidade neste setor da bacia, as duas lacunas de observação, na base, com a Fm de Dagorda, e na porção contida entre o topo da sucessão da Praia da Concha-Farol e a base do perfil de Polvoeira, não permitem uma avaliação objetiva quanto à sua verdadeira expressão vertical, que será superior a 120 m. No primeiro caso, a delimitação precisa das fácies dolomíticas, assim como a ocorrência das cúpulas microbianas, ambas na base da unidade (ver Azerêdo et al., 2010), constituem excelentes marcadores, em especial na definição estratigráfica e na reinterpretação mais detalhada do elevado número de sondagens disponíveis nesta região. Por outro lado, a porção sedimentar contida entre os dois perfis estudados, deverá ser igualmente significativa, considerando o facto de tanto a associação macrofaunística (presença de braquiópodes) patente na base do perfil de Polvoeira, como a estratonomia dos níveis calcários (consideravelmente mais espessos) serem bem diferentes (Figs. 2 e 3). Do que é conhecido em afloramento, a sucessão litológica da Fm de Coimbra observável em S. Pedro de Moel é única no contexto bacinal, apresentando localmente algumas semelhanças com os registos observados em Brenha e Montemor-o-Velho Ambiente deposicional e interpretação sequencial A deposição neste setor da bacia processou-se, durante o início do Sinemuriano (base da Fm de Coimbra), num ambiente marinho restrito, tal como é evidenciado pela ocorrência das fácies dolomíticas e microbianas, em conjunto com outros dados, como presença de ostracodos tipicamente salobros e marinhos, maioritariamente restritos (ver Azerêdo et al., 2010; Cabral et al., 2013). O desaparecimento destas fácies, concomitante com o incremento de uma fauna de macroinvertebrados marinhos (essencialmente bivalves), resulta de um aumento gradual do nível do mar, que tem o seu auge expresso na porção mais margosa e mais rica em matéria orgânica e em amonóides da Fm de Coimbra (UF). A prevalência de condições euhalinas e de clara influência marinha é atingida na parte superior da unidade, evidenciada pela ocorrência de uma grande diversidade de braquiópodes (Paredes et al., 2013). Considerando o exposto e articulando com a interpretação sequencial de Duarte et al. (2010) para a unidade suprajacente (Fm de Água de Madeiros; ver Duarte et al., 2012; Paredes et al., 2013), a sucessão da Fm de Coimbra insere-se num sub-ciclo transgressivo de 2ª ordem que tem o seu máximo de inundação na Subzona Aplanatum (topo do Membro de Polvoeira). Esta grande fase transgressiva encerra 3 episódios de inundação de 3ª ordem (Figs. 2 e 3) que coincidem, basicamente, com as porções mais argilosas (as duas primeiras com abundância de amonóides) e mais ricas em matéria orgânica de toda a Fm de Coimbra. Agradecimentos Este estudo é uma contribuição do Projeto PTDC/CTE- GIX/098968/2008 (FCT/COMPETE-FEDER). Agradece-se a Gil Correia o apoio em alguns trabalhos de campo.

4 422 L. Duarte et al. / Comunicações Geológicas (2014) 101, Especial I, Fig. 2. Variação litológica sintética (parcialmente baseada em Azerêdo et al., 2010) e interpretação sequencial (3ª ordem) da Fm de Coimbra aflorante na praia da Concha-Farol (ver legenda na Fig. 3). Fig. 2. Synthetic lithological variation (partially based on Azerêdo et al., 2010) and 3rd-order sequential interpretation of the Coimbra Fm recorded at Concha beach-farol (see key in the Fig. 3). Fig. 3. Variação litológica sintética e interpretação sequencial (3ª ordem) da Fm de Coimbra aflorante em Polvoeira. Fig. 2. Synthetic lithological variation and 3rd-order sequential interpretation of the Coimbra Fm cropping out at Polvoeira.

5 A Formação de Coimbra no setor distal da Bacia Lusitânica 425 Referências Azerêdo, A.C., Silva, R.L., Duarte, L.V., Cabral, M.C., Subtidal stromatolites from the Sinemurian of the Lusitanian Basin (Portugal). Facies, 56, Cabral, M.C., Colin, J.P., Azerêdo, A.C., Silva, R. L., Duarte, L.V., Associações de ostracodos da Formação de Coimbra (Sinemuriano) de S. Pedro de Moel (Bacia Lusitânica): valor paleoecológico e paleobiogeográfico. Comunicações Geológicas, 100, Especial I, Choffat, P.L., Étude stratigraphique et paléontologique des terrains jurassiques du Portugal. Première livraison - Le Lias et le Dogger au Nord du Tage. Memórias Secções Trabalhos Geológicos de Portugal, 72 pp. Comas-Rengifo, M.J., Duarte, L.V., Goy, A., Paredes, R., Silva, R.L., El Sinemuriense Superior (Cronozonas Oxynotum y Raricostatum) en la región de S. Pedro de Moel (Cuenca Lusitánica, Portugal). Comunicações Geológicas, 100, Especial I, Dommergues, J-L., Meister, C., Neige, P., Rocha, R.B., Endemic Sinemurian (Early Jurassic) ammonites from the Lusitanian Basin (Portugal). Revue de Paléobiologie, 23, Dommergues, J.L., Meister, C., Rocha, R., The Sinemurian ammonites of the Lusitanian Basin (Portugal): a remarkable example of complex endemic evolution. Paleodiversity, 3, Duarte, L.V., Silva, R.L., Duarte, C.B., Azerêdo, A.C., Comas- Rengifo, M.J., Litostratigrafia do Jurássico Inferior da região de S. Pedro de Moel (Bacia Lusitânica). In: P.M. Callapez, R.B. Rocha, J.F. Marques, L.S. Cunha, P.M. Dinis, (Eds). A Terra, Conflitos e Ordem. Homenagem ao Professor Ferreira Soares, MMGUC, Duarte, L.V., Silva, R.L. Mendonça Filho, J.G., Poças Ribeiro, N. Chagas, R.B.A., High-resolution stratigraphy, palynofacies and source rock potential of the Água de Madeiros Formation (Lower Jurassic), Lusitanian Basin, Portugal. Journal of Petroleum Geology, 35, Duarte, L.V., Silva, R.L., Oliveira, L.C.V., Comas-Rengifo, M.J., Silva, F., Organic-rich facies in the Sinemurian and Pliensbachian of the Lusitanian Basin, Portugal: Total Organic Carbon and relation to transgressive-regressive facies cycles. Geologica Acta, 8, Duarte, L.V., Soares, A.F., Litostratigrafia das séries margocalcárias do Jurássico Inferior da Bacia Lusitânica (Portugal). Comunicações do Instituto Geológico e Mineiro, 89, 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, R., Alves, C., Mata, J., Madeira, J., Mateus, O., Moreira, M., Nogueira, C.R., A Bacia Lusitaniana: estratigrafia, paleogeografia e tectónica. In: R. Dias, A. Araújo, P. Terrinha, J.C. Kullberg, (Eds). Geologia de Portugal, Vol. II, Escolar Editora, Lisboa: Mouterde, R., Rocha, R.B., Delance, J., Atlas des fossiles caractéristiques du Lias portugais. I Lias inférieur. Ciências da Terra, 6, Paredes, R., Comas-Rengifo, M.J., Duarte, L.V., Goy, A., Braquiópodes do Sinemuriano superior da região de S. Pedro de Moel e de Peniche (Bacia Lusitânica, Portugal). Comunicações Geológicas, 100, Especial I,