Thiago Gonçalves Carelli

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1 Thiago Gonçalves Carelli CARACTERIZAÇÃO DE MICROFÁCIES SEDIMENTARES EM FOLHELHOS DA FORMAÇÃO PONTA GROSSA (DEVONIANO), NA BORDA LESTE DA BACIA DO PARANÁ Dissertação de Mestrado (Geologia) UFRJ Rio de Janeiro 2010

2 UFRJ Thiago Gonçalves Carelli Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ, como requisito necessário à obtenção do grau de Mestre em Ciências (Geologia). Área de concentração: Paleontologia e Estratigrafia Orientador: Leonardo Borghi Rio de Janeiro Dezembro 2010

3 CARELLI, Thiago Gonçalves Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da Formação Ponta Grossa (Devoniano), na borda Leste da bacia do Paraná / Thiago Gonçalves Carelli- - Rio de Janeiro: UFRJ / IGeo, ix, 18 f., anexos: A, B, C, D, E e F.; 30cm Dissertação (Mestrado em Geologia) Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Geociências, Programa de Pós-graduação em Geologia, Orientador: Leonardo Borghi 1. Geologia. 2. Paleontologia e Estratigrafia Dissertação de Mestrado. I. Leonardo, Borghi. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Geociências, Programa de Pós-graduação em Geologia. III. Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da Formação Ponta Grossa (Devoniano), na borda Leste da bacia do Paraná.

4 Thiago Gonçalves Carelli CARACTERIZAÇÃO DE MICROFÁCIES SEDIMENTARES EM FOLHELHOS DA FORMAÇÃO PONTA GROSSA (DEVONIANO), NA BORDA LESTE DA BACIA DO PARANÁ Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ, como requisito necessário à obtenção do grau de Mestre em Ciências (Geologia). Área de concentração: Paleontologia e Estratigrafia Orientador: Leonardo Borghi Aprovada em: 22/12/2010 Por: Presidente: Dr. Renato Cabral Ramos, MN-UFRJ Ph.D. Adriano Rössler Viana, Petrobras Dr. Wilson Luiz Lanzarini, Petrobras UFRJ Rio de Janeiro 2010

5 Dedicado a minha mãe, Nilza Gonçalves da Silva; exemplo constante de força, sabedoria e perseverança.

6 v AGRADECIMENTOS Ao professor Leonardo Borghi pela orientação e ajuda na elaboração desta dissertação. Aos colegas de trabalho do laboratório de Geologia Sedimentar (LAGESED- UFRJ) pelas discussões e apoio. Ao Professor Sérgio Bergamaschi por ter cedido os dados de campo e de afloramentos da formação estudada. Ao Professor João Graciano Mendonça Filho pela realização da análise de carbono orgânico total no laboratório de palinofácies e fácies orgânica (LAFO- UFRJ). Ao Dr. Reiner Neumann pela realização das análises de DRX e fotomicografias no microscópio eletrônico de varredura (MEV) realizadas no laboratório do setor de caracterização tecnológica (SCT) do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM). Ao técnico Tarcísio, pela confecção das lâminas petrográficas utilizadas neste estudo. A Petrobras pela bolsa concedida durante o início do projeto, através do convênio CENPES-UFRJ. À Agência Nacional de Petróleo pela bolsa concedida durante o fim do projeto, através do Programa de Capacitação de Recursos Humanos e Geologia do Petróleo. (FRT/ PRH-ANP/ MCT no 18).

7 vi Resumo CARELLI, Thiago Gonçalves. Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da Formação Ponta Grossa (Devoniano), na borda Leste da bacia do Paraná. Rio de Janeiro, ix, 18 f. Dissertação (Mestrado em Geologia) Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Os Folhelhos da Formação Ponta Grossa (Devoniano) são conhecidos por seu potencial de geração de hidrocarbonetos na bacia do Paraná (Brasil), no entanto sua efetividade como rochas selantes (considerando os arenitos da Formação Furnas como reservatório em um sistema especulativo) ou mesmo, como reservatórios (shale gas) é ainda desconhecido. Esses folhelhos são também pouco conhecidos de uma perspectiva sedimentológica, particularmente quando posicionados num contexto de estratigrafia sequencial. Este estudo objetiva a caracterização de microfácies em afloramentos da borda Leste da bacia do Paraná (34 amostras) representando um trato de sistema transgressivo (20 amostras da Parte inferior do Membro Jaguariaíva) e um trato de sistema de mar alto (14 amostras da parte superior do Membro São Domingos) da Formação Ponta Grossa, inseridos em uma sequência deposicional de 3 a ordem e sua interpretação em termos de processos sedimentares e paleoambientes. Este estudo é baseado em dados obtidos através de petrografia, apoiado por análises de DRX (para a caracterização mineralógica das argilas) e carbono orgânico total. A caracterização das microfácies levou em consideração a mineralogia, microtextura, microtrama, microestruturas (físicas e biogênicas), microfóssies, conteúdo orgânico particulado, cor e variação estratal em amostras de mão e lâminas delgadas. Como resultado, foi possível identificar 9 microfácies, 2 típicas do TST (M1 e M2) e 7 típicas do TSMA (M3 a M9). As microfácies do TST mostram em geral microtrama caótica (em parte pela reelaboração biogênica), e composição rica em silte e areia muito fina (exceto pela microfácies M2, rica em argila e microtrama orientada associada a uma suprefície de inundação de 3 a ordem); já as típicas do TSMA, são ricas em silte e argila, apresentam uma microtrama relativamente orientada e melhor preservação de microestruturas físicas. A ação de ondas seguida da reelaboração biogênica em paleoambientes proximais é responsável pela melhor característica sedimentológica em termos de reservatório da microfácies M1, quando comparada a outras microfácies. Fluxos hiperpicnais distais associados a processos decantativos, atividade microbiana e baixo índice de atividade biogênica em paleoambientes de prodelta/costa-afora são responsáveis pelas características selantes das microfácies M3 a M9 (associadas ao TSMA). Palavras-chave: Microfácies, Microestruturas, Folhelho, Formação Ponta Grossa

8 vii Abstract CARELLI, Thiago Gonçalves. Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da Formação Ponta Grossa (Devoniano), na borda leste da bacia do Paraná. (Sedimentary microfacies characterization in the ponta Grossa Formation shales (Devonian) at the Eastern border of the Paraná basin). Rio de Janeiro, ix,18 f. Dissertação (Mestrado em Geologia) Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro,2010. The Ponta Grossa Formation shales (Devonian) are considered the best potential source rocks for hydrocarbons in the Paraná Basin (Brazil); but their effectiveness as sealing rocks (considering the Lower Devonian Furnas Formation sandstone reservoirs in a petroleum system) or even as reservoirs (shale gas) is still unknown. Also, these shales are poorly known from the sedimentological perspective, particularly when positioned in a sequence stratigraphical framework. This study aims at microfacies characterization of outcrop shales in the Eastern border of the basin (34 samples) representing a transgressive system tract (lower Jaguariaíva Member, 20 samples) and a highstand system tract (upper São Domingos Member, 14 samples) of the Ponta Grossa Formation, inserted in a 3 rd order depositional sequence cycle (megasequence), and their interpretation in terms of sedimentary processes and paleoenvironments. The study is based on petrographic microscopy, aided by XRD (clay mineralogy) and geochemical (TOC) data. The microfacies analysis took into consideration the mineralogy, microtexture, microfabric, microstructure (physical and biogenic), microfossils, particulate organic content, stratal variation, and colour in polished sections and thin sections. Results allow the recognition of 9 microfacies, 2 of them typical of the TST (M1 and M2) and 7 of the HST (M3 to M9). The microfacies from the TST show in general a chaotic microfabric (in part resulting from a higher bioturbation index), and a fine sand and silt rich composition (except one, associated to the 3 rd order MFS); whereas the HSTsamples are silt and clay rich, and show a fairly oriented microfabric, and better preserved physical structures. Bottom wave reworking followed by biogenic activity (bioturbation) in proximal offshore paleoenvironmets are responsible for the best reservoir sedimentological characteristics of the microfacies M1 (associated to the TST) among all of them. Distal hyperpycnal flows, decantation from bottom wave ressuspension plumes, microbial mats development, and low biogenic activity in prodelta/offshore paleoenvironments are responsible for best sedimentological sealing characteristics of the facies M3-M9 (associated to the HST). Key-Words: Microfacies, Microstructure, Shale, Ponta Grossa Formation

9 viii Lista de Figuras Figura 1 Diagrama estratigráfico da bacia do Paraná. (Milani et al., 2007)...5 Figura 2 Afloramento do Membro Jaguariaíva localizado no corte do ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti próximo ao km 5 nos arredores da cidade de Jaguariaíva (foto sem escala)...6 Figura 3 Afloramento do Membro São Domingos localizado na rodovia BR-376, km 426, no trecho entre as cidades de Ponta Grossa e Apucarana (foto sem escala) Observe os pacotes arenosos que marcam ciclos de raseamento (cf. Bergamaschi, 1999)...8 Figura 4 Mapa de localização geográfica da borda Leste da bacia do Paraná (PR) e dos pontos de amostragem. Ponto 1, afloramento de Membro Jaguariaíva (trato transgressivo) exposto no ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0. Ponto 2, afloramento do Membro São Domingos (trato de mar alto) exposto na rodovia BR-376, km 426 próximo as cidades de Apucarana e Ponta Grossa...9 Figura 5 Curva de raio gama e perfil litológico dos testemunhos dos poços 2- RI-1-PR (Rio Ivaí) e 2-CS-1-PR (Chapéu do Sol) perfurados na bacia do Paraná. Os retângulos em vermelho marcam aproximadamente a posição dos afloramentos (Bergamaschi, 1999; Bergamaschi & Pereira, 2001)...10 Figura 5 Diagrama ternário para classificação de rochas microclásticas (Picard, 1971)...12

10 ix Sumário Agradecimento v Resumo vi Abstract vii Lista de figuras viii 1 INTRODUÇÃO 1 2 MOTIVAÇÃO 2 3 OBJETIVO E FINALIDADE 3 2 CONTEXTO GEOLÓGICO Formação Ponta Grossa Membro Jaguariaíva Membro São Domingos 7 3 MATERIAL 9 4 MÉTODO 11 5 RESULTADOS 12 6 CONCLUSÕES 15 Referências bibliográficas 16 Anexo A Artigo Geociências: Microestruturas em folhelhos da Formação Ponta Grossa, Devoniano da bacia do Paraná. Anexo B Artigo Geociências: O conceito de microfácies sedimentares e sua aplicação ao estudo de rochas sedimentares microclásticas. Anexo C Artigo RBG: Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da Formação Ponta Grossa (Devoniano), na borda Leste da bacia do Paraná. Anexo D Análises de DRX (difratometria das amostras referentes aos membros Jaguariaíva e São Domingos). Anexo E Resumo IAS: Devonian shale microfacies in the Paraná Basin (Brazil). Anexo F Planilha para descrição petrográfica de rochas microclásticas.

11 1 1 INTRODUÇÃO O estudo de rochas sedimentares microclásticas (< 0,062 mm), mais conhecidas como folhelhos tem constituído um tema de fronteira dentro da Geologia sedimentar. Estas rochas, que englobam uma ampla gama de litologias e nomenclaturas (q.v. Picard, 1971; Macquaker & Adams, 2003), representando aproximadamente dois terços do volume de rochas sedimentares do registro geológico (cf. Potter et al., 2005), são usualmente conhecidas como geradoras e selantes, embora possam constituír-se em reservatórios de baixa permeabilidade (shale gas). A falta de um consenso por parte dos pesquisadores fez com que o termo folhelho, uma rocha físsil, seja hoje aplicado a qualquer rocha de granulometria fina que tenha fissilidade (ex: arenito muito fino argiloso, siltito argiloso etc.). Estas rochas podem ainda equivaler aos termos: microclásticos, lamitos, pelitos e lutitos. Desta forma, o termo folhelho tornou-se um guarda-chuva de litologias, as quais contêm inúmeras microestruturas, que passam despercebidas ao exame macroscópico. Assim faz-se necessária a utilização de técnicas não rotineiras para a observação dessas microestruturas e outros atributos, tais como mineralogia, microtextura, microtrama, microfósseis, conteúdo orgânico e litologia, que muitas vezes são negligenciadas por dificuldades inerentes à sua própria observação, mas essenciais à caracterização de microfácies sedimentares. Neste contexto, insere-se as rochas microclásticas da Formação Ponta Grossa, na borda Leste da bacia do Paraná, uma ampla bacia de interior cratônico, que revelou na quase virada do século passado a sua primeira acumulação comercial de gás, associado ao sistema petrolífero Ponta Grossa-Itararé(!). Todavia, a qualidade de tais rochas ainda é pouco conhecida do ponto-de-vista sedimentológico.

12 2 2 MOTIVAÇÃO Rochas microcláticas (folhelhos) constituem aproximadamente 70% do registro sedimentar geológico, no entanto estas rochas são ainda pouco estudadas devido a dificuldade de observação de suas pequenas partículas, que na maioria dos casos necessitam de técnicas não rotineiras de análise. Não obstante, estas rochas podem atuar em sistemas petrolíferos como geradoras, selantes ou reservatórios de baixa permeabilidade. Tanto na Europa, quanto na América do Norte, a produção de gás em folhelhos vem ganhando espaço, principalmente devido aos seus altos índices de produção (q.v. Barnett Shale, Texas, EUA). Neste contexto, a descoberta de gás no campo de Barra Bonita, na bacia do Paraná, associado ao sistema petrolífero Ponta Grossa-Itararé(!) e tendo como rocha geradora, as rochas microclásticas da Formação Ponta Grossa, nos permite aventar possíveis sistemas petrolíferos especulativos na bacia.

13 3 2 OBJETIVO E FINALIDADE Este estudo objetiva a caracterização de microfácies sedimentares nas rochas microclásticas da Formação Ponta Grossa, Devoniano da bacia do Paraná, discutir processos sedimentares e paleoambientes, além de analisar o potencial reservatório ou selante dessas rochas, dentro de um arcabouço estratigráfico sequêncial de 3ª ordem baseados em dados sedimentológicos. Cuja finalidade é levantar discussões sobre processos sedimentares e paleoambientes na Formação Ponta Grossa, além de seu potencial como selante ou reservatório em sistemas petrolíferos especulativos.

14 4 2 CONTEXTO GEOLÓGICO 2.1 Formação Ponta Grossa A Formação Ponta Grossa, junto com a Formação Furnas, compõe o Grupo Paraná, que se insere na supersequência Paraná, uma das seis unidades aloestratigráficas que constituem o arcabouço estratigráfico da bacia do Paraná, uma ampla bacia de interior cratônico localizada no centro sul da América do Sul (Milani, 1997). A Formação Ponta Grossa constitui-se de folhelhos, lamitos e arenitos muito finos a finos, de cores variadas. Suas rochas são frequentemente bioturbadas e contêm abundantes micro- e macrofósseis, dentre os quais os que compõem a Fauna Malvinocáfrica. Sua idade é ainda controversa. Loboziak et al. (1995) advogam uma idade Praguiano-Fameniano, determinada através do estudo de esporos fósseis para a Formação Ponta Grossa; no entanto, estudos recentes de Grahn et al. (2010) têm posicionado a base da Formação Ponta Grossa entre o fim do Praguiano ou Emsiano inicial, e para a parte superior, Oliveira (1997) atribui uma idade Givetiano final a Frasniano, a partir de análises realizadas no afloramento do membro são Domingosm exposto no km 426 da BR A Formação Ponta Grossa foi descrita inicialmente no Estado do Paraná, onde é representada por três membros: Jaguariaíva (microclástico), na base; Tibagi (arenoso), mediano; e São Domingos (microclástico), superior. Na parte central da bacia (região de maior subsidência) predomina apenas uma sucessão microclástica, sem intercalações de areia (q.v. Petri, 1948; Lange & Petri, 1967), onde a formação é considerada indivisível. No entanto, tais membros foram expandidos em correlação por toda a bacia por Assine (1996). A espessura da Formação Ponta Grossa é bastante variável, delineando duas sub-bacias ou baixos estruturais; enquanto que em superfície não ultrapassa os 300 m, em subsuperfície a maior espessura, 654 m, foi constatada no poço 2-AP-1-PR (Apucarana, PR) (Assine, 1996).

15 5 Figura 1 Diagrama estratigráfico da bacia do Paraná. (Milani et al., 2007). 2.2 Membro Jaguariaíva A seção-tipo da unidade é o afloramento exposto na rodovia Jaguariaíva- Arapoti, do km 2,2 ao 6,6 nas proximidades da cidade de Jaguariaíva (q.v. Lange & Petri, 1967), próximo de onde também encontra-se o local dos afloramentos estudados (figuras 2 e 4). Segundo Bergamaschi (1999), o Membro jaguariaíva representa um trato de sistema transgressivo de 3 a ordem, caracterizado a partir da curva de raios gama nos poços 2-RI-1-PR e 2-CS-1-PR, e litologicamente, na seção tipo da unidade onde ocorrem fácies de siltito cinza claro a cinza médio, entremeado com arenito muito

16 6 fino amarelado, fossílífero de aspecto mosqueado; siltito cinza médio a escuro, laminado, fossilífero, por vezes contendo delgadas laminações de arenito muito fino e estratificação cruzada hummocky (HCS), folhelhos cinza escuro a negro, finamente laminado, fossilífero e folhelho argiloso negro, papiráceo rico em pirita (Bergamaschi, 1999, p ), representando o afogamento dos sistemas transicionais a costeiros da porção superior da Formação Furnas. Seu paleoambiente é marinho raso plataformal (antepraia inferior a costaafora) e sua idade é Praguiano/Frasniano estabelecida a partir do conteúdo de quitinozoários coletados no afloramento do Membro Jaguariaíva (cf. Grahn, 1992, 2000). Segundo Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001) o Membro Jaguariaíva equivale às suas sequências B e C de 3 a ordem, propostas a partir da análise de raios gama e litologia nos testemunhos dos poços 2-RI-1-PR e 2-CS-1- PR. Figura 2 Afloramento do Membro Jaguariaíva localizado no corte do ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti próximo ao km 5, nos arredores da cidade de Jaguariaíva (foto sem escala).

17 7 2.3 Membro São Domingos Lange e Petri (1967) não apontam uma seção-tipo para o seu Membro São Domingos, sendo considerada apenas uma área-tipo na região oeste de Tibagi, onde ocorrem afloramentos de folhelhos intercalados a siltitos e arenitos. Nesta região ocorre cerca de 90 metros de folhelhos predominantemente mais argilosos que os do Membro Jaguariaíva. Segundo Bergamaschi (1999), o Membro São Domingos representa um trato de sistema de mar alto em um ciclo de 3 a ordem nos afloramentos referentes à seção estratigráfica Tibagi-Telêmaco Borba e no afloramento do km 426, localizado na rodovia BR-376 (cf. Bergamaschi, 1999 p ). Caracteriza-se litologicamente por uma sucessão de fácies de folhelhos, siltitos com laminação cruzada por onda, siltitos com interlaminações centimétricas de arenito e arenitos finos a médios com laminação cruzada por onda e estratificação cruzada hummocky, formando ciclos de engrossamento granulométrico (Bergamaschi & Pereira, 2001). Seu paleoambiente é marinho raso e sua idade é Givetiano final a Frasniano (Oliveira, 1997). Segundo Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001) o Membro São Domingos equivale à suas sequências D e E de 3 a ordem, propostas a partir de estudos nos poços 2-RI-1-PR e 2-CS-1-PR.

18 Figura 3 Afloramento do Membro São Domingos localizado na rodovia BR-376, km 426, no trecho entre as cidades de Ponta Grossa e Apucarana (foto sem escala). Observe os pacotes arenosos que marcam ciclos de raseamento (cf. Bergamaschi, 1999). 8

19 9 3 MATERIAL O material de estudo conta de um total de 35 amostras de rochas microclásticas coletadas através de plugagem (utilizando uma plugadeira modelo BOSCH GDB 1600 WE, com diâmetro aproximado de 1 polegada), na borda Leste da bacia do Paraná (ver figura 4). Destas, 20 amostras foram coletadas nos afloramentos expostos nos cortes do ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0, nos arredores da cidade de Jaguariaíva, correspondendo à parte inferior (trato transgressivo) da sequência B de Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001). Outras 15 amostras foram coletadas no afloramento do Membro São Domingos localizado na rodovia BR-376, km 426 no trecho entre as cidades de Ponta Grossa e Apucarana. Este afloramento corresponde à parte superior (trato de mar alto) da sequência E de Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001). No entanto, ressalta-se que dentre as 15 amostras coletadas no afloramento do Membro São Domingos, somente 14 foram analisadas para a caracterização de microfácies (A amostra 6 constitui-se essencialmente macroclástica). Figura 4 Mapa de localização geográfica da borda Leste da bacia do Paraná (PR) e dos pontos de amostragem. Ponto 1, afloramento de Membro Jaguariaíva (trato transgressivo) exposto no ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0. Ponto 2, afloramento do Membro São Domingos (trato de mar alto) exposto na rodovia BR-376, km 426 próximo as cidades de Apucarana e Ponta Grossa.

20 Figura 5 Sequências deposicionais de 3ª ordem e tratos de sistemas no Silurodevoniano da sub-bacia de Apucarana nos poços 2-RI-1-PR (Rio Ivaí) e 2-CS-1-PR (Chapéu do Sol). Os retângulos em vermelho marcam aproximadamente a posição dos afloramentos do Mb. Jaguariaíva, na base da sequência B e Mb. São Domingos, na parte superior da sequência E. (Bergamaschi, 1999; Bergamaschi & Pereira, 2001). 10

21 11 4 MÉTODO A caracterização de microestruturas foi desenvolvida a partir de observações iniciais com auxílio de um estereomicroscópio (Zeiss Stemi 2000-C, com luz refletida) em meso- e microescala de seções dos plugues, sem fazer uso de lâminas delgadas, que requer uso do microscópio de luz transmitida/polarizada, com o intuito de tornar rotineira sua identificação. Posteriormente, para a análise de microfácies, algumas dessas microestruturas mostraram-se melhor visualizadas quando observadas através de lâminas petrográficas em microscópio petrográfico (ZEISS Imager A2m) de luz transmitida/polarizada. Uma vez caracterizadas, as microestruturas foram classificadas em físicas e biogênicas, e suas dimensões foram classificadas em: submilimétricas (< 0,3mm), milimétricas (0,3mm a 3mm), centimétricas (3mm a 3cm) e decimétricas (> 3cm). A identificação taxonômica das microestruras biogênicas foi baseada em Fernandes et al. (2002) que seguem a classificação etológica de Seilacher (1964). A caracterização das microfácies foi baseada na descrição petrográfica de lâminas delgadas em microscópio petrográfico (ZEISS Imager A2m) em luz transmitida/refletida/fluorescente, seguindo o conceito de microfácies proposto por Carelli & Borghi (Anexo B). Observou-se principalmente a microtextura e a microtrama das rochas, mais particularmente, a proporção argila:silte:areia, a variação estratal, microestruturas e a mineralogia. Em seguida, efetuou-se contagem de 300 pontos em cada lâmina, para determinação textural (granulometria) e composicional. Os argilominerais foram determinados a partir de análises de DRX. Para a classificação litológica das amostras e microfácies (textural), utilizou-se o diagrama ternário de Picard (1971), dentre os demais difundidos na literatura (e.g. Dunbar & Rogers, 1965; Shepard, 1973), uma vez que se detêm no discernimento textural da proporção areia:silte:argila (ver figura 6).

22 Figura 6 Diagrama ternário para classificação de rochas microclásticas (Picard, 1971). 12

23 13 5 RESULTADOS O estudo proposto foi dividido em três etapas, cada uma gerando um artigo como resultado, além de um resumo apresentado no 18 International Sedimentological Congress, realizado na cidade de Mendoza, Argentina (Anexo D) e uma planilha para ajudar no processo de descrição petrográfica de rochas microclásticas (Anexo E). A primeira etapa, que resultou no desenvolvimento do artigo intitulado Microestruturas em folhelhos da Formação Ponta Grossa, Devoniano da bacia do Paraná (Anexo A), teve como objetivo identificar estruturas em microescala que ocorrem nas rochas microclásticas da Formação Ponta Grossa com a finalidade de discutir processos sedimentares e paleoambientes. Foram reconhecidos dois grupos distintos de microestruturas, uma de origem física (hidrodinâmica), e outra biogênica. As microestruturas físicas representadas por feições erosivas associadas a fluxos trativos ocorrem preferencialmente no Membro São Domingos (trato de mar alto) e refletem a alternância de processos decantativos e trativos. A quase ausência de microestruturas físicas no Membro Jaguariaíva está associada a ação de organismos biogênicos que obliteraram estruturas primárias (deposicionais) produzidas pela ação de ondas que reelaboravam do substrato. A icnocenose estabelecida a partir do conjunto de microestruturas biogênicas que aparecem sob formas horizontalizadas e inclinadas descritas anteriormente permitiu a caracterização da icnofácies cruziana distal para o contexto geral do paleoambiente. A partir do perfil litológico do Membro São Domingos (trato de mar alto), foi possível identificar duas parassequências, onde a primeira parassequência revela a ocorrência de uma icnofácies cruziana distal empobrecida, provavelmente gerada pelo aporte de água doce fluvial e aumento local na taxa sedimentar, mostrando assim a influência de um possível sistema deltaico em condições de mar alto ou intensa sedimentação durante episódios de inundações. Este fato é apoiado pela abundância de microestruturas físicas (erosionais), intercalação de camadas milimétricas e sub-milimétricas de silte, areia muito fina e abundantes detritos vegetais. Já para a segunda parassequência observa-se uma

24 14 sensível diminuição dos detritos vegetais, além do incremento de icnogêneros e aumento na intensidade da bioturbação. Estes fatos indicam uma menor influência fluvial, favorecendo assim o desenvolvimento da icnofácies cruziana distal para a segunda parassequência. O segundo artigo, intitulado O conceito de microfácies sedimentares e sua aplicação ao estudo de rochas microclásticas (Anexo B), fundamentou-se em uma extensa revisão bibliográfica sobre o termo microfácies, mais precisamente nos atributos diagnósticos das microfácies e sua aplicação as rochas microclásticas. A finalidade deste artigo é apresentar uma definição precisa do termo microfácies, do ponto-de-vista operacional, mais particularmente quanto aos seus atributos diagnósticos. Neste trabalho foi apresentada uma nova definição para o termo microfácies, uma descrição de seus principais atributos diagnósticos, além de um modelo formal para sua descrição. O terceiro artigo, intitulado Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da formação Ponta Grossa (Devoniano), na borda leste da bacia do Paraná, teve como objetivo uma abordagem sedimentológica inicial, do ponto-devista das microfácies, dos folhelhos que ocorrem na Formação Ponta Grossa tomando-se como estudo de caso um afloramento do Membro Jaguariaíva e outro do Membro São Domingos. Estes representam, respectivamente, um trato transgressivo e outro de mar alto, num ciclo de 3 a ordem. A finalidade do estudo é a discussão de processos e paleoambientes, além do significado estratigráfico das microfácies como subsídio à futura avaliação dessas rochas como selantes e reservatório. Neste trabalho foram identificadas 9 microfácies, dentre as quais 2 (M1 e M2) típicas do trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) e 7 (M3 a M9) típicas do trato de mar alto (Mb. São Domingos). De um modo geral as microfácies do Trato transgressivo mostram-se essencialmente sílticas com percentagens em torno de 10% ou mais de areia muito fina, microtrama caótica, e quase destituídas de microestruturas físicas (M1), devido à ação de ondas que acaba por resuspender os sedimentos de fundo e reelaboração biogênica ou argilosas-sílticas com microtrama orientada e laminações submilimétricas de silte (M2). Já as do trato de mar alto mostram-se essencialmente sílticas-argilosas com intecalações camadas milimétricas de siltito e areia muito fina,

25 15 microtrama relativamente orientada e abundantes microestruturas atribuídas a fluxos trativos e atividade microbiana (M3 a M9). A persistência da microfácies M1 em grande parte do trato transgressivo indica que o processo deposicional dominante foi a remobilização do substrato por ação de ondas, seguido da reelaboração biogênica. A presença da microfácies M2 indica um incremento da profundidade e predominância de processos decantativos. As microfácies M3 a M9 típicas do Trato de mar alto indicam que o ambiente era constantemente sujeito à influência de sedimentação episódica por fluxos hiperpicnais, além de processos de ressedimentação por tempestades, alternando níveis de baixa e alta energia.

26 16 6 CONCLUSÕES A análise de microfácies mostra-se eficiente para a caracterização de processos e paleoambientes. Quando em sucessão, o mapeamento das microestruturas, bem como a mudança na microtrama das microfácies, reflete mudanças nas condições ambientais e de sedimentação, fornece pistas para a caracterização de uma condição deposicional específica, e uma vez definidas, as microfácies podem subsidiar futuras discussões e avaliações das rochas microclásticas como selantes ou reservatórios em sequências de 3 a ordem. Como resultado, foi possível verificar que microestruturas de origem física (primárias) ocorrem preferencialmente no Membro São Domingos (trato de mar alto), pois a ação da transgressão acaba por reelaborar os sedimentos do fundo e incorporar sedimentos de maior granulometria (areia muito fina e silte) em meio a sedimentos argilosos, que são na maioria das vezes reelaborados por organismos biogênicos. Além do mais, foi possível reconhecer 9 microfácies sedimentares, sendo 2 típicas do trato transgressivo e 7 típicas do trato de mar alto. As microfácies do trato transgressivo apresentam alta probabilidade de atuar como reservatório de baixa permeabilidade, devido a microtrama caótica e alta percentagem de silte e areia muito fina dispersa pelas amostras; enquanto que, as microfácies do trato de mar alto apresentam alta probabilidade de atuar como selante, devido a maior perecentagem de argila e microtrama orientada em relação as do trato transgressivo. Ressalta-se, que dentre as microfácies descritas, as típicas do trato transgressivo (M1 e M2) são as que apresentam melhor qualidade para atuar como selante e reservatório. A microfácies M1 é caracterizada pela alta percentagem de areia muito fina e silte disperso em sua microtrama caótica, sendo sua gênese associada a processos de resuspensão e ação de ondas, seguido de reelaboração biogênica. Já a microfácies M2 é caracterizada pela alta percentagem de argila, microtrama orientada e ausência de bioturbações, sendo sua gênese associada a processos decantativos.

27 17 Referências bibliográficas ASSINE, M.L. Aspectos da estratigrafia das sequências pré-carboníferas da bacia do Paraná no Brasil. São Paulo, p.tese (Doutorado em Geociências) - Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo. BERGAMASCHI, S. Análise estratigráfica do Siluro-Devoniano (Formações Furnas e Ponta Grossa) da sub-bacia de Apucarana. São Paulo, p.tese (Doutorado em Geociências) - Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo. DROSER, M.L & BOTTJER, D.J. Ordovician increase in extent and depth of bioturbation: Implications for understanding early Paleozoic ecospace utilization. Geology, v. 17, p , DUNBAR, C.O. & RODGERS, J. Principles of Stratigraphy. New York: Wiley and Son, Inc. 356 p., FERNANDES, A.C.; BORGHI, L.; CARVALHO, I. S. & ABREU, C.J. Guia dos Icnofósseis de Invertebrados do Brasil. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 260 p.; GRAHN, R.L.; MAULLER, P.M.; BREUER, P.; BOSSETI, E.P.; PEREIRA, E. & BERGAMASCHI, S. The Furnas/Ponta Grossa contact and the age of the lowermost Ponta Grossa Formation in the Apucarana sub-basin (Paraná basin, Brazil): Integrated palynological age determination. Revista brasileira de paleontologia v. 13, n. 2, p , GRAHN, R.L.; PEREIRA, E. & BERGAMASCHI, S. Silurian and lower devonian chitinozoan biostratigraphy of the Paraná basin in Brazil and Paraguay. Palynology, v. 24, p , GRAHN, Y. Revision of Silurian and Devonian strata of Brazil. Palynology, v. 16, p , LANGE, F.W. & PETRI, S. The Devoniano of Paraná. In: BIGARELLA, J. J. Problems in Brazilian Devonian Geology. Boletim Paranaense de Geociências, n. 21/22, p , LOBOZIAK, S.; MELO, J.H.G.; STEEMANS, P.; BARRILARI, I.M.R., Miospore evidence for pré-emsian and latest Famennian sedimentation in the Devoniano f the Paraná basin, south Brazil. Anais da academia Brasileira de Ciências, v.67, p , MACQUAKER, J.H.S. & ADAMS, A.E. Maximizing information from fine-grained sedimentary rocks: an inclusive nomenclature for mudstones. Journal of Sedimentary Research, v. 73, n.5, p , 2003.

28 18 MILANI, E.J. Evolução tectono-estratigráfica da bacia do Paraná e seu relacionamento com a geodinâmica Fanerozóica do Gondwana sul-ocidental. Rio Grande do Sul, p. + volume de anexos. Tese (Doutorado em Geociências) - Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. MILANI, E.J.; MELO, J.H.G.; SOUZA, P.A.; FERNANDES, L.A. & FRANÇA, A.B. Bacia do Paraná. Boletim de Geociências Petrobras, v. 15, n. 2, p , OLIVEIRA, S.F. Palinologia da sequência devoniana da bacia do Paraná no Brasil, Paraguai e Uruguai: Implicações biocronoestratigráficas, paleoambientais e Paleogeográficas. São Paulo, p. Tese (Doutorado em geociências) Instituto de Geociências, Universidade de são Paulo. PETRI, S. Contribuição ao Estudo do Devoniano Paranaense. Departamento Nacional de Produção Mineral - DGM, v. 129, 125 p., PICARD, M.D.; Classification of fine-grained sedimentary rocks. Journal of sedimentary research v. 41, n. 1, p POTTER, P.E., MAYNARD, J.B. & DEPETRIS, P.J. Mud and Mudstones. Berlin: Springer Verlag, 297 p., SEILACHER. A. Sedimentological classification and nomenclature of trace fossils. Sedimentology, n. 3, p , SHEPARD, F P. Submarine Geology. New York: Harper and Row (3 rd ed), 517 p., 1973.

29 Anexo A Artigo a ser enviado à revista Geociências da UNESP Microestruturas em folhelhos da Formação Ponta Grossa, devoniano da bacia do Paraná.

30 MICROESTRUTURAS EM FOLHELHOS DA FORMAÇÃO PONTA GROSSA, DEVONIANO DA BACIA DO PARANÁ. Thiago Gonçalves CARELLI 1, 2 Leonardo BORGHI 2 (1) Programa de Pós-graduação em Geologia, UFRJ. (2) Laboratório de Geologia Sedimentar, Departamento de Geologia, IGEO, CCMN, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Av. Athos da Silveira Ramos, 274, Sl/ J1-11, CEP , Rio de Janeiro, RJ, Brasil. carelli@ufrj.br; lborghi@.ufrj.br Introdução Material e Método Contexto Geológico Formação Ponta Grossa Membro Jaguariaíva Membro São Domingos Microestruturas Resultados Microestruturas Físicas Micromarca de Sobrecarga Microestrutura em Chama Micromarca de Calha Micromarca Lenticular Microacamamento Gradacional Micromarca de Corrugação Microlaminação Plano-paralela Micromarca de Ondulação Assimétrica Microestruturas Biogênicas Planolites isp. Gyrolithes isp. Helminthopsis isp. Zoophycos isp. Terebellina isp. Teichchnus isp. Asterossoma isp. Discussão Membro Jaguariaíva Trato Transgressivo Membro São Domingos Trato de Mar Alto Conclusão Referência Bibliográfica 1

31 RESUMO - O termo microestrutura sedimentar reflete uma feição resultante de processos físicos, químicos ou biológicos que ocorrem na escala de partículas sedimentares (microescala). Quando preservadas, estas microestruturas trazem consigo informações importantes sobre os processos sedimentares atuantes na deposição das mesmas; e uma vez reconhecidos os processos que as geraram, estas servem como uma assinatura do ambiente. A Formação Ponta Grossa (Devoniano da bacia do Paraná) contém inúmeras microrestruturas, que passam despercebidas ao exame macroscópico. Assim faz-se necessária a utilização de técnicas microscópicas de observação, que muitas vezes são negligenciadas por dificuldades inerentes à sua própria observação e principalmente quando aplicadas a rochas microclásticas. Este estudo permitiu o reconhecimento de dois grupos distintos de microestruturas, uma de origem física e outra biogênica que ocorrem nos membros Jaguariaíva (trato transgressivo) e São Domingos (trato de mar alto). As microestruturas físicas, marcadas pela abundância de feições erosivas e intercalação de areia muito fina e silte em meio a argilas ocorrem preferencialmente no trato de mar alto e sugerem ação de correntes atuando no substrato, enquanto que o trato transgressivo é caracterizado pelo alto índice de reelaboração do substrato, abundância de microestruturas biogênicas e baixa diversidade de icnogêneros. Palavras-chave: Microestruturas, Folhelho, Formação Ponta Grossa, Bacia do Paraná. ABSTRACT CARELLI, T.G. & BORGHI, L. Shale microstructure of Ponta Grossa Formation, Devonian of Paraná basin. The term microstructure encompasses all sedimentary features resulting from physical, chemical or biological processes occurring at sedimentary particle scale (microscale). When preserved, these microstrucures inform 2

32 us about sedimentary processes, and are clues for the paleoenvironmental understanding. The Ponta Grossa Formation shales (Devonian, Paraná Basin) present a sort of microstructures that are imperceptible to an unaided eye. Microscopic observation techniques are frequently neglected due to difficulties inherent not only to the description procedures in thin sections but also to their own preparation. This study allowed to recognize two distinct groups of microstructures: one physical and another biogenical; both occurring in the lower Jaguariaíva Member (in a 3 rd order trangressive system tract context) and in the upper São Domingos Member (highstand system tract). Physical structures are marked by abundant erosive features and very fine sand/silt and clay interbedding, resulting from currents acting on the bottom, and occurring typically in the HST, besides microbiolaminations (microbial mats), associated to prodelta/offshore paleoenvironments; whereas the TST is characterized by biogenical structures that strongly rework (bioturbation) previously deposited very fine sands and muds under probable wave action, in proximal offshore paleoenvironments. Key-words: Microstructure, Shale, Ponta Grossa Formation, Paraná basin. 3

33 INTRODUÇÃO O estudo de rochas sedimentares microclásticas, mais conhecidas como folhelhos tem constituído um tema de fronteira dentro da Geologia sedimentar. Estas rochas, que englobam uma ampla gama de litologias e nomenclaturas (q.v. Macquaker & Adams, 2003) representando aproximadamente dois terços do volume de rochas sedimentares do registro geológico (cf. Potter et al., 2005) ainda tem recebido pouca atenção; exceto aquelas denominadas black shales, uma vez que, devido ao seu elevado teor orgânico, são geradoras de hidrocarbonetos por excelência. A falta de um consenso por parte dos pesquisadores fez com que o termo folhelho, uma rocha físsil, seja hoje aplicado a qualquer rocha de granulometria fina que tenha fissilidade (ex: arenito muito fino argiloso, siltito argiloso etc.). Estas rochas podem ainda equivaler aos termos: microclásticos, lamitos, pelitos e lutitos. Desta forma, o termo folhelho tornou-se um guarda-chuva de litologias que contêm inúmeras microestruturas, que passam despercebidas ao exame macroscópico. Assim, faz-se necessária a utilização de técnicas microscópicas de observação dessas microestruturas, que muitas vezes são negligenciadas por dificuldades inerentes à própria observação. O consenso tradicional afirma que a deposição de argilas ocorre principalmente sob forma decantativa em ambientes de baixa energia e anóxicos, que favorecem a preservação da matéria orgânica. No entanto, estudos revelam a possibilidade de acumulação de argilas em ambientes de energia mais elevada (Aigner & Reineck, 1982; Schieber, 1998; Bass & Best, 2002; Schieber & Yawar, 2007), melhor discutido pelo estudo, ainda em progresso, das microestruturas e outros atributos presentes nestas rochas (q.v. Esteban, 2003; Schieber, 2007a; O Brien, 1990; Lobza & Schieber, 1999). 4

34 Discussões paleoambientais e estratigráficas também são muito comuns, sobretudo em rochas microclásticas de origem marinha depositadas em bacias de interior cratônico, particularmente durante o período Devoniano, quando transgressões marinhas foram muito comuns, permitindo assim, o desenvolvimento de extensos mares epicontinentais. Nesse contexto, a Formação Ponta Grossa da bacia do Paraná é um importante caso de estudo, no qual o Membro Jaguariaíva representa o início da transgressão num ciclo de 3 ordem e o Membro São Domingos o máximo eustático (cf. Diniz, 1985; Bergamaschi, 1999). Nosso estudo tem o objetivo de identificar estruturas em microescala que ocorrem nas rochas microclásticas (folhelhos) da Formação Ponta Grossa, inseridos em um esquema de estratigrafia sequencial de 3 ordem (cf. Diniz, 1985; Bergamaschi, 1999) e ainda apoiadas por dados geoquímicos (carbono orgânico total) com a finalidade de discutir processos sedimentares e o contexto paleoambiental. 5

35 MATERIAL E MÉTODO O material de estudo consta de um total de 35 amostras de rochas microclásticas coletadas através de plugagem (utilizando uma plugadeira modelo BOSCH GDB 1600 WE, com diâmetro aproximado de 1 polegada), na borda Leste da bacia do Paraná. Destas, 20 amostras foram coletadas nos afloramentos expostos nos cortes do ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0, nos arredores da cidade de Jaguariaíva, correspondendo à parte inferior (trato transgressivo) da sequência B de Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001). As outras 15 amostras foram coletadas no afloramento do Membro São Domingos, localizado na rodovia BR-376, km 426 no trecho entre as cidades de Ponta Grossa e Apucarana, correspondendo à parte superior (trato de mar alto) da sequência B de Bergamschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001). Uma vez que o termo folhelho refere-se apenas a uma rocha argilosa físsil, utilizaremos neste trabalho apenas a terminologia microclástica para referir-se aos folhelhos e rochas conatas de granulometria fina, menores que 0,062 mm dispensando outros termos correlatos. A caracterização de microestruturas foi desenvolvida a partir de observações iniciais com auxílio de um estereomicroscópio (Zeiss Stemi 2000-C, com luz refletida) em meso- e microescala de seções dos plugues, sem fazer uso de lâminas delgadas, que requer uso do microscópio de luz transmitida/polarizada. Uma vez caracterizadas, as microestruturas foram classificadas em físicas e biogênicas e suas dimensões foram classificadas em: submilimétricas (< 0,3mm), milimétricas (0,3mm a 3mm), centimétricas (3mm a 3cm) e decimétricas (> 3cm). A identificação taxonômica das microestruras biogênicas foi baseada em Fernandes et al. (2002) que seguem a classificação etológica de Seilacher (1964 ). 6

36 Com o intuito de quantificar o grau de bioturbação nas amostras, optamos aqui pela utilização de um código simplificado de Droser & Bottjer (1989) (0) = bioturbação ausente, (1) = bioturbação incipiente, (2) = bioturbação Moderada, (3) = bioturbação intensa e (4) = total retrabalhamento por bioturbação. Análises geoquímicas de carbono orgânico total (COT) complementam o estudo com o intuito de comparar e correlacionar àquelas obtidas numa sucessão estratigráfica no mesmo afloramento do Membro Jaguariaíva realizadas por Bergamaschi (1999). FIGURA 1. Mapa de localização geográfica da borda Leste da bacia do Paraná (PR) e dos pontos de amostragem. Ponto 1, afloramento de Membro Jaguariaíva (trato transgressivo) exposto no ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0. Ponto 2, afloramento do Membro São Domingos (trato de mar alto) exposto na rodovia BR-376, km 426 próximo as cidades de Tibagi e Ponta Grossa. 7

37 CONTEXTO GEOLÓGICO FORMAÇÃO PONTA GROSSA O Membro Jaguariaíva, juntamente com os membros Tibagi e São Domingos, compoem a Formação Ponta Grossa, tida como uma megassequência transgressiva depositada do Praguiano ao final do Frasniano, inserida no Grupo Paraná, bacia do Paraná; uma ampla bacia intracratônica situada no centro sul da América do sul (q.v. Milani, 1997; Milani et al., 2007). Trata-se essencialmente de rochas microclásticas de coloração escura com laminação plano-paralela, por vezes maciça e extremamente ricas em micro- e macrofósseis. É comum encontrar intercalações decimétricas de arenito fino com estratificação cruzada de pequeno porte e marcas onduladas com grande continuidade lateral no topo da unidade, além de abundantes detritos vegetais (Lange & Petri, 1967). A Formação Ponta Grossa aflora nas bordas Leste (no Estado do Paraná), Noroeste (no Estado do Mato Grosso), Oeste (nos Estados do Mato Grosso e Mato Grosso do Sul) e Nordeste (nos Estados de Mato Grosso e Goiás); e, em subsuperfície, além dos estados onde aflora, ocorre no sudoeste de São Paulo e extremo norte de Santa Catarina. Segundo Melo (1988), em termos paleontológicos, a Formação Ponta Grossa é conhecida por sua abundante, porém não tão diversificada, fauna de invertebrados marinhos (Fauna Malvinocáfrica). Essa fauna compõe-se de braquiópodes, trilobitas, biválvios, gastrópodes, equinóides e outros invertebrados fósseis mais raros. Bergamaschi (1999) estabelece para a Formação Ponta Grossa um paleoambiente de antepraia superior dominado por ondas normais e de tempestades a partir de observações faciológicas. 8

38 Dino et al. (1995, segundo Milani, 1997) tem atribuído uma idade de deposição pré-emsiano/frasniano para a Formação Ponta Grossa, baseado na ausência do esporomorfo Emphanisporites annulatus (esporomorfo com aparecimento no limite inferior do Emsiano). Grahn (1992, 2000) entretanto, advoga uma idade Praguiana/Frasniano estabelecida a partir do conteúdo de quitinozoários coletados na seção colunar Jaguariaíva e, mais recentemente, Grahn et al. (2010) tem posicionado a base da Formação Ponta Grossa entre o fim do Praguiano ou Emsiano inicial. Para a parte superior, Oliveira (1997) atribui uma idade Givetiano final a Frasniano, a partir de análises realizadas no afloramento exposto no km 426 da BR Já Loboziak (1995) advoga uma idade Praguiano-Fameniano, a partir da análise de esporos fósseis. FIGURA 2. Diagrama estratigráfico do Grupo Paraná, bacia do Paraná (simplificado de Milani et al., 2007). MEMBRO JAGUARIAÍVA O nome Membro Jaguariaíva foi proposto por Lange & Petri (1967) para designar os folhelhos que ocorrem abaixo do Membro Tibagi, em afloramentos na zona urbana do município de Jaguariaíva, Estado do Paraná. A seção-tipo da unidade é o afloramento exposto na rodovia Jaguariaíva-Arapoti, do Km 2,2 ao 6,6 nas proximidades da cidade de Jaguariaíva (PR), marcando os estágios 9

39 iniciais da transgressão sob os sistemas transicionais a costeiros da porção superior da Formação Furnas. Sua idade é Praguiano/Emsiano segundo Loboziak (1995).estabelecida a partir do conteúdo de quitinozoários coletados no afloramento do Membro Jaguariaíva (cf. Grahn, 1992, 2000). Estudos recentes realizados por Grahn et al. (2010) revelam um hiato deposicional de aproximadamente 4 Ma entre a Formação Furnas e a base da Formação Ponta Grossa (Mb. Jaguariaíva) na sub-bacia de Apucarana, atribuindo uma idade de deposição entre o final do Praguiano ou Eo- Emsiano para a base do Membro Jaguariaíva. O Membro Jaguariaíva constitui-se genericamente de rochas microclásticas de cores acinzentadas, com cerca de 100 m de espessura, contendo lentes de arenito muito fino e siltitos (Petri, 1948; Lange & Petri, 1967), além de apresentar estruturas como laminação plano-paralela, laminação cruzada por onda e feições heterolíticas e climbing ripples (Bergamaschi, 1999). Seu paleoambiente é reconhecido como marinho franco, baseado na expressiva Fauna Malvinocáfrica (Melo, 1988). Bergamaschi (1999), baseado em observações litológicas e icnofaciológicas, estabelece um paleoambiente marinho raso no domínio de antepraia inferior, sob ação de ondas de tempestades para a base do Membro Jaguariaíva, o qual é sucedido por um paleoambiente plataformal abaixo do nível base de ação de ondas, no domínio de costa-afora. 10

40 FIGURA 3. Integração do perfil litológico da seção estudada do Membro Jaguariaíva com análises de COT obtidas neste estudo e por Bergamaschi (1999) para o mesmo afloramento. A posição das setas na coluna amostragem/litologia indica o ponto de coleta no perfil litológico. MEMBRO SÃO DOMINGOS O Membro São Domingos teve seu nome introduzido na literatura geológica por Maack (1947), como folhelhos de São Domingos, situados no topo do Grupo Santa Rosa. O nome é derivado do riacho São Domingos, afluente do rio Santa Rosa, um distributário da margem esquerda do rio Tibagi. Sua ocorrência é restrita a algumas regiões do Estado do Paraná, pois em direção a parte central da bacia, predomina apenas uma sequência argilosa, considerada indivisível por Lange & Petri (1967). 11

41 O Membro São Domingos constitui-se genericamente de rochas microclásticas de cores escuras, com laminação plano-paralela, por vezes maciços, extremamente ricos em fósseis, microfósseis e detritos vegetais (Lange & Petri, 1967). Segundo Oliveira (1997) sua idade de deposição abrange o intervalo inicial do Givetiano até o Frasniano. Em termos faciológicos o afloramento deste membro (localizado na BR-376, km 426) apresenta-se sob a forma de ciclos de raseamento ou engrossamento granulométrico em direção ao topo, iniciando na base por argilitos, siltitos com interlaminações arenito muito fino e laminação cruzada por onda, sendo substituídos em direção ao topo por finas camadas de arenito muito fino com estratificação cruzada hummocky (HCS) de comprimento decimétricos (q.v. Bergamaschi, 1999). Segundo Bergamaschi (1999), em termos paleoambientais as características faciológicas do Membro São Domingos apontam para a implantação de uma plataforma marinha rasa dominada, dominada pela ação de ondas, onde ficaram registrados ciclos de coarsening upward. 12

42 FIGURA 4. Integração do perfil litológico representando a seção estudada do Membro São Domingos, grau de bioturbação e análise de COT. A posição dos números na coluna Amostras indica o ponto de coleta no perfil litológico. A intensidade da bioturbação é baseada no índice de icnotrama simplificado de Droser & Bottjer (1989). Observe que a intensidade bioturbação tende a acompanhar a curva de COT, no entanto, quando observamos o aumento do COT na amostra 13, ocorre uma estagnação na reelaboração biogênica, apontando para condições estressantes (provavelmente uma zona anóxica). Já o pico de COT da amostra 5 está relacionado a abundância de detritos vegetais. Desta forma, vemos que o índice de bioturbação nem sempre mantém estreita relação com o teor de COT. 13

43 MICROESTRUTURAS Microestruturas preservadas em rochas microclásticas trazem consigo informações importantes sobre os processos sedimentares que atuaram na deposição das mesmas. Uma vez reconhecidos os processos que geraram as microestruturas, estas servem como uma assinatura do ambiente em questão (cf. Faas & O Brien, 1991). O termo estrutura sedimentar reflete uma feição em meso- ou macroescala resultante de processos físicos, químicos e biológicos que retratam a forma e compasso da acumulação dos sedimentos. Quando resulta do fenômeno da estratificação, retratam variações texturais, composicionais e da petrotrama, refletindo-se na organização interna das camadas (mesoescalas) ou mesmo entre elas (macroescala). Em se tratando dessas feições na escala de partículas (microescala), utiliza-se o termo microestrutura. Autores tendem a aplicar o termo microestrutura a rochas microclásticas, para referir-se à trama do sedimento, propriedade que reflete a orientação, o empacotamento (contatos), a distribuição das partículas sedimentares e a porosidade (Faas & O Brien, 1991; Bennett et al., 1991; Potter et al., 2005), o que é melhor expresso pelo termo microtrama. Para efeito descritivo em rochas microclásticas, sugerimos também o uso do termo microtextura para referir-se a aspectos como granulometria, seleção, esfericidade (circularidade) e arredondamento (angulosidade), quando sua observação for possível. Outro ponto de discussão descritiva trata do emprego do termo camada e lâmina, aplicado a rochas microclásticas como aqui sugerido. Segundo Campbell (1967), uma camada representa o registro de um evento deposicional qualitativamente discreto em uma sucessão estratigráfica limitada por superfícies de não deposição ou erosão, enquanto que o termo lâmina é a menor unidade de sedimentação, sendo individualizada por superfícies de estratificação (laminações) representando breves 14

44 pausas na sedimentação ou variação da energia do mecanismo deposicional, dentro de um evento deposicional discreto sem fazer alusão à espessura de ocorrência. Não obstante, lâminas muitas vezes são entendidas como camadas delgadas menores que 1cm associadas a eventos deposicionais discretos. Este conceito é preterido em relação ao de camada apresentado, pois a observação desses eventos em rochas microclásticas requer uma migração de escala de observação para a escala microscópica (q.v. Ingram, 1953; Friedman et al., 1992) como ilustrado na figura 5 (A, B e C). A figura 5 mostra uma migração de escala de observação: o que, a primeiro momento, nos parece uma incipiente laminação é na verdade uma camada (evento) completa, mostrando uma base erosiva, seguida da deposição de sedimentos em microgradação inversa pelo aumento de energia do fluxo, o qual deposita um pavimento de grãos de silte de maior granulometria, seguido de uma diminuição granulométrica em direção ao topo (microgradação normal). Este evento pode ser interpretado como registro de um fluxo hiperpicnal em microescala. FIGURA 5. (A) Observação de microestruturas em escala mesoscópica (amostra de mão). Notar camada delgada ou laminação (sensu Campbell, 1967) no topo da amostra, indicada pelas setas brancas. Escala 3,5 cm. (B) e (C) Observação da microestrutura em escala microscópica. Notar laminação de grãos de silte indicada pelas setas brancas. Escala: 1 mm e 0,5 mm respectivamente. A observação de microestruturas em rochas microclásticas nem sempre é fácil e requer observações pacientes e minunciosas, além de técnicas não convencionais tais como radiografias e tratamento de imagens, entre outras (Schieber, 2003). 15

45 Assim, com o intuito de operacionalizar os resultados e buscar uma técnica de aplicação mais rotineira em trabalhos de campo, ou até mesmo em laboratório (quando possível), é que iremos tratar aqui somente das microestruturas que podem ser observadas em meso- e microescalas em aumento máximo de 5x no estéreomicroscópio em luz refletida, sem a utilização de lâminas delgadas, como forma de aproximar descrições mesoscópicas. Sendo assim, este método nos permitiu a identificação de dois grupos de microestruturas: um de origem física e outro de origem biogênica, descritos a seguir. 16

46 MICROESTRUTURAS FÍSICAS RESULTADOS Micromarca de Sobrecarga (Figura 6-A) Corpos arredondados de tamanho milimétrico que ocorrem como protuberâncias na base da camada superior de silte sobre camadas argilosas abaixo. Formados pela diferença de densidade entre as duas litologias, gerando assim um deslocamento vertical de massas. A presença desta microestrutura indica que as camadas argilosas abaixo constituíam um substrato lamoso (soupy) e não compactado de baixa densidade, devido ao conteúdo abundante de água (Schieber, 2007a). Este tipo de microestrutura geralmente é preservado onde ocorre rápida deposição de lamas, interrompida pela deposição ocasional de sedimentos de maior granulometria. Estas microestruturas, por vezes, podem apresentar incrível semelhança com micromarcas de corrugação produzidas por tapetes microbianos (Schieber, 1991). Ocorre na amostra 3, perfil da figura 4 no nível 1,65 m aproximadamente. Microestrutura em Chama (Figura 6-A) Estruturas em hiporrelevo negativo de tamanho milimétrico a submilimétrico. ocorrem sob a forma de línguas de material argiloso que invadem a base de uma camada de silte sobreposta. Formada a partir de fluxos fluidizados que induzem a deformação que ocorre na interface entre camadas. Ocorrem associadas à micromarcas de carga. Este tipo de microestrutura geralmente é preservado onde ocorre rápida deposição de lamas, interrompida pela deposição ocasional de sedimentos de maior granulometria (Schieber, 1991). Ocorre na amostra 3, perfil da figura 4 no nível 1,65 m aproximadamente. 17

47 Micromarca de Calha (Figura 6-B, 6-C) - Calha erosiva de tamanho milimétrico a centimétrico em formato de U ou concavidade rasa, preenchida por sedimentos de maior granulometria (siltes). Por vezes, é possível observar internamente laminações submilimétricas em onlap, restritas na maioria dos casos às de tamanho centimétrico, ou mais comumente, seu preenchimento ocorre sob a forma de micrograções normais (diminuição granulométrica em direção ao topo), caracterizando assim uma diminuição na energia do fluxo. É formada por um fluxo hidrodinâmico trativo/turbulento, auxiliado pelo efeito erosivo dos sedimentos de maior granulometria (silte). Segundo Schieber (1998), o reconhecimento destas superfícies erosivas é comparativamente fácil para aquelas que são côncavo-onduladas ou mostram diferença angular entre camadas acima e abaixo. Esse tipo de microestrutura, denominada lag por Schieber (1998), aparece constantemente preenchido por material retrabalhado (Figura 6-C). Ocorre nas amostras 2, 7, 10 e 11 no perfil da figura 4. Micromarca Lenticular (Figura 6-B) Lentes de silte ou areia muito fina de tamanho milimétrico a centimétrico, aleitadas entre camadas argilosas. Formada por um pulso trativo em meio a processos decantativos. Durante a breve ação dos fluxos trativos, enquanto os siltes são transportados, as argilas permanecem em suspensão até a quiescência do fluxo, quando então são depositadas abundantemente. Schieber (1991) sugere que este tipo de microestrutura pode representar a migração de microondulações assimétricas sob a superfície lamosa, sedimentação episódica por fluxos hiperpicnais e turbidíticos de baixa densidade, ou ainda processos de ressedimentação por tempestades. O Brien et al. (1998) advoga que intercalações de camadas milimétricas ou centimétricas de silte e argila oferece evidência de sedimentação episódica. Ocorre nas amostras 10 e 12 no perfil da figura 4. 18

48 Microacamamento Gradacional (Figura 6-C) Variação gradual de granulometria da base para o topo. Seu tamanho pode variar de submilimétrico a centimétrico. Pode ser normal, quando se inicia com contato nítido (geralmente erosivo) e sedimentos de maior granulometria na base, que são substituídos em direção ao topo por sedimentos de menor granulometria, caracterizando uma diminuição na energia do fluxo, ou Inversa, quando exibe um contato basal não nítido, sendo substituído em direção ao topo por um aumento na granulometria. Este tipo de microestrutura pode ser gerada por processos de ressedimentação por ação de ondas ou desaceleração de fluxos trativos, tais como correntes de turbidez, correntes de fundo ou ainda atribuídas a fases iniciais e finais de fluxos hiperpicnais de baixa densidade (Schieber, 1991; Mulder et al., 2003). Ocorre nas amostras 1, 2, 4, 7, 8, 9, 10 e 11 no perfil da figura 4. Micromarca de Corrugação (Figura 6-C) Cristas convexas bem marcadas ou não, separadas por calhas milimétricas em formato de U ou V, ocorrendo no topo das camadas argilosas. Podem ainda apresentar-se sob aspecto ondulado sem padrão bem definido, onde se observam estruturas semelhantes a filamentos, que saem das camadas argilosas em direção às camadas sílticas ou arenosas na parte superior. Formada pelo crescimento irregular do tapete microbiano ou biofilmes, o qual, além de armadilhar sedimentos finos, também deforma a superfície deposicional. Essas cristas podem ser confundidas com micromarcas de sobrecarga. No entanto, sua diferenciação deve-se ao fato de poderem incorporar micas e pelotas de argila, armadilhadas pela trama microbiana. Kumar & Pandey (2007) chamam atenção para o fato de que a gênese deste tipo de microestrutura em rochas microclásticas pode ser puramente inorgânica em 19

49 função de sua natureza coesiva das argilas. Ocorre nas amostras 1, 2 e 7 no perfil da figura 4. Microlaminação Plano-paralela (Figura 6-D) Conjunto de lâminas que variam de espessuras submilimétricas a centimétricas, paralelas a superfície de acamamento. Estas laminações individualizam-se por variações composicionais (mineralógicas e orgânicas) texturais e de cor. São compostas predominantemente de material síltico e reconhecidas como contínuas em função da persistência lateral. Formada por decantação ou tração de finos em suspensão turbulenta em meio subaquoso, pela flutuação cíclica de energia, de condições de oxi-redução e da produtividade orgânica ou até pelo desenvolvimento de tapetes microbianos. Este tipo de microestrutura é comumente observada em regiões de altas taxas de acumulação ou onde o retrabalhamento físico é intenso (Kuehl et al. 1991). Ainda segundo os autores, os contatos basais bruscos sugerem correntes de energia elevada, capazes de erosionar argilas semi-consolidadas. Ocorre nas amostras 1, 3, 6, 8, 10, 11, 12 e 14 no perfil da figura 4. Micromarca de Ondulação Assimétrica (Figura 6-E e 6-F) Ondulações milimétricas ou centimétricas em silte. Apresentam-se como cristas retilínias ou sinuosas, separadas por depressões. É possível observar laminações (submilimétricas ou milimétricas) internas que mostram acreção frontal. Outro aspecto interessante é o fato de que muitas destas microestruturas vistas em corte frontal são confundidas com microlaminações plano-paralelas. A figura 6-F.1 mostra um corte lateral onde pode ser observada a sigmóide da microestrutura (Laminações submilimétricas em down lap). É formada por fluxo unidirecional trativo (corrente). Schieber & Yawar (2007) relata a ocorrência de feições similares em intervalos microclásticos da Formação Eau Claire do Cambriano 20

50 superior, localizada no Estado de Indiana (EUA), e interpretada como o registro de uma plataforma epicontinental dominada por tempestades. Aigner & Reineck (1982) sugerem que correntes amplificadas por tempestades podem transportar sedimentos de granulometria mais grossa (silte ou areia muito fina) ou argila floculada da plataforma para costa-afora, região onde predomina deposição de finos e processos decantativos e gerar este tipo de microestrutura. Este tipo de microestrutura também pode ser gerada por processos hiperpicanais, os quais atuam como eficientes mecanismos de transporte de material síltico para costa-afora (Imran & Syvitsky, 2000; Mulder et al., 2003). Ocorre nas amostras 1, 7, 14 e 15 no perfil da figura 4. 21

51 FIGURA 6. Estampa representando as principais microestruturas físicas que o correm na Formação Ponta Grossa. Fotomicrografia (A): Micromarca de sobrecarga; Fotomicrografia (B): Micromarca de calha e Micromarca lenticular vista na parte superior; Fotomicrografia (C): Micromarca de corrugação vista na base da microcamada de silte grosso. Observar a presença do icnogênero Asterosoma isp. Fotomicrografia (D): Microlaminação plano-paralela; Fotomicrografia (E): Micromarca de ondulação assimétrica; Fotomicrografia (F): Esta figura mostra uma micromarca de ondulação assimétrica que poderia ser confundida com uma microlaminação plano-paralela quando vista de frente em perfil, a figura (F.1) mostra um corte lateral onde pode se observar o formato sigmoidal da microestrutura e suas microlaminações internas. As escalas utilizadas correspondem a 3mm. 22

52 MICROESTRUTURAS BIOGÊNICAS Planolites isp. (figura 7-A) Tubo em que se observa seção transversal circular a elíptica de dimensão milimétrica, com preenchimento síltico em meio a matriz argilosa. É reconhecido como um icnito de alimentação (Fodinichnia), sendo produzida por animais vermiformes sedimentívoros. Algumas destas microestruturas apresentam argilosidade ou piritização nas bordas. As partículas de argila nas bordas são aprisionadas pelo muco segregado pelo organismo com o intuíto de facilitar sua locomoção no substrato ou estabilizar as paredes do tubo. A presença deste muco, favorece o desenvolvimento de colônias de bactérias que induzem a precipitação de pirita (Buatois et al. 2002; Gibert & Ekdale, 2002). Ocorre nas amostras: 1, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14 e 15 no perfil da figura 4 e 1, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 e 18 no perfil da figura 3. Gyrolithes isp. (figura 7-B) Escavação sinuosa a helicoidal de dimensão centimétrica, orientadas verticalmente em relação à estratificação. Assume-se que tenha sido gerada num substrato semiconsolidado ou brando (softground) adquirindo esta forma mais horizontalizada (padrão meandrante), devido à posterior compactação. É reconhecido como icnito de habitação (Domichnia), produzido por artrópodes crustáceos decápodes. Ocorre na amostra 3 no perfil da figura 4. Helminthopsis isp. (figura 7-C) Pistas milimétricas de preenchimento maciço, não ramificadas. Em planta, podem apresentar-se irregularmente sinuosas e sem intercruzamentos entre si. Ocorre em grande parte das amostras. É reconhecido como icnito de pastagem (Pascichnia), produzido por anelídeos poliquetos e possivelmente 23

53 priapulídeos. Ocorre nas amostras: 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 e 15 no perfil da figura 4 e 1, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 18 e 19 no perfil da figura 3. Zoophycos isp. (figura 7-D) Escavações horizontais centimétricas com spreite internos. Podem apresentar-se com contornos ou limites bem definidos ou não. É reconhecido como um icnito de alimentação (Fodinichnia), produzido por anelídeos poliquetos, sipunculídeos, foronídeos e equiúros; mostrando o deslocamento do animal vermiforme explorando a matéria orgânica no sedimento. Ocorre nas amostras: 1 e 8 no perfil da figura 4 e 3, 8, 12, e 18 no perfil das figura 3. Terebellina isp. (figura 4-E) - Escavações horizontais, leve a fortemente encurvadas, apresentando seção elíptica de diâmetro milimétrico com paredes preenchidas por material síltico. O efeito horizontalizado da elipse deve-se a posterior compactação do substrato. É considerado um icnito de habitação (Domichnia), produzido por organismos suspensíveros semelhante aos anelídeos poliquetas sabeliaiídeos. Ocorre na amostra 12. Teichichnus isp. (figura 4-F) Estruturas septadas horizontais a oblíquas e irregulares, de dimensão centimétrica assemelhando-se a spreite. O processo de locomoção/alimentação do animal gera segregação de silte e argila. É reconhecido como icnito de alimentação (Fodinichnia), provavelmente produzido por anelídeos e artrópodes. Ocorre na amostras: 15 no perfil da figura 4 e 16 da figura 3. Asterosoma isp. (figura 3-C) Tubos elípticos ou semicirculares de dimensão centimétrica constituídas de lâminas delgadas concêntricas de silte fino e argila em 24

54 torno de um tubo central. É reconhecido como icnito de alimentação (Fodinichnia), provavelmente produzido por artrópodes crustáceos e organismos vermiformes. Ocorre na amostras: 2 no perfil da figura 4 e 2, 5, 7, 10 e 16 no perfil da figura 3. FIGURA 7. Estampa representando as principais microestruturas biogênicas que ocorrem na Formação Ponta Grossa. Fotomicrografia (A): Planolites isp.; Fotomicrografia (B): Gyrolithes isp.; Fotomicrografia (C): Helminthopsis isp.; Fotomicrografia (D): Zoophycos isp., cortado pelo icnogênero Helminthopsis isp.; Fotomicrografia (E): Terebellina isp.; Fotomicrografia (F): Teichichnus isp. As escalas utilizadas correspondem a 3mm. 25

55 DISCUSSÃO MEMBRO JAGUARIAÍVA TRATO TRANSGRESSIVO As amostras referentes ao Membro Jaguariaíva são caracterizadas por serem essencialmente sílticas (areia muito fina ocorre dispersa pela amostra ou concentrada em bioturbações), de coloração acinzentada, fossilíferas, abundantes em microestruturas biogênicas e quase ausentes de microestruturas físicas. Pirita ocorre preenchendo bioturbações ou no interior de cistos tasmanites. Grande parte das amostras revela uma microtrama caótica e ausência de microestruturas físicas primárias (ou deposicionais), ficando estes atributos restritos as amostras que caracterizam as superfícies de inundação observadas no perfil litológico da figura 3. Estes intervalos são materializados por rochas microclásticas de cores cinza escuro a preto, finamente laminadas e ricas em matéria orgânica (Figura 2). Segundo O Brien & Slatt (1990) o comportamento faciológico das amostras analisadas é típico de fácies marinhas transgressiva. Durante a fase inicial da transgressão prevalece a deposição em condições óxicas/disóxicas À medida que a transgressão avança e encontra águas relativamente rasas, a ação de ondas pode resuspender os sedimentos previamente depositados e oxigenar o fundo marinho, gerando assim, condições favoráveis a colonização do substrato por organismos. Em condições favoráveis esses organismos podem remobilizar todo o sedimento na busca por alimento, gerando assim uma microtrama caótica e o aspecto mosqueado do sedimento. No entanto, com a subida relativa do nível do mar, estas zonas passam a ter menor oxigenação e o incremento da lâmina d água favorece a deposição por processos decantativos em condições anóxicas. 26

56 MEMBRO SÃO DOMINGOS TRATO DE MAR ALTO As amostras do Membro São Domingos são caracterizadas por laminações e camadas delgadas de silte e areia muito fina intercaladas a camadas argilosas de cores que variam de cinza escuro a negro, abundância de microestruturas físicas e biogênicas. Pirita ocorre dispersa pelas amostras. Este padrão faciológico associado a abundância de material fitoclástico permite a interpretação de um ambiente de baixa energia sujeito a aporte periódico de material continental por fluxos hiperpicnais e ação de tempestades (O Brien, 1998; Plink-Björklund & Steel, 2003). Grande parte das amostras mostram microtrama orientada, exceto as amostras 13,14 e 15 observadas no perfil litológico da figura 4, que são caracterizadas por um aspecto mosqueado onde o retrabalhamento por organismos é mais intenso. Dentre as microestruturas físicas, ocorrem frequentemente uma série de feições associadas a fluxos de corrente (laminações, ondulação assimétrica, microgradação e outras), mostrando que o ambiente era sujeito a esporádicos fluxos trativos. A primeira parassequência revela uma baixa variedade de icnogêneros e intensidade de bioturbação, sendo estas observadas localmente. A parte basal da segunda parassequência também apresenta um comportamento faciológico similar a primeira, no entanto, a partir da amostra 8 observa-se um aumento no índice de retrabalhamento do substrato (bioturbações) e sensível diminuição de material fitoclástico. A observação destes atributos fica evidente nas amostras 12, 13, 14 e 15; onde é possível identificar também um incremento na variedade de icnogêneros (Terebellina isp. e Teichicnus isp.). A observação dos contatos basais das laminações delgadas são pontos chaves para interpretação dos processos atuantes. Kuehl et al. (1991) descreve camadas delgadas de silte com contatos bruscos na base, intercalados a uma matriz argilosa, indicando que a 27

57 formação das mesmas é geralmente precedida pelo aumento da força de cisalhamento de fundo e consequente erosão do substrato. Estes contatos também podem ser irregulares e conter microclastos de argila, indicando correntes de magnitude suficientemente altas para erodir argilas semi-consolidadas. 28

58 CONCLUSÃO Este estudo permitiu o reconhecimento de dois grupos distintos de microestruturas, uma de origem física (ou hidrodinâmicas) e outra biogênica que ocorrem nos membros microclásticos Jaguariaíva (trato transgressivo) e São Domingos (trato de mar alto) da Formação Ponta Grossa. A icnocenose estabelecida a partir do conjunto de microestruturas biogênicas que aparecem sob formas horizontalizadas e inclinadas descritas anteriormente, permitiu a caracterização da icnofácies cruziana distal para o contexto geral do paleoambiente. Esta icnofácies é representada por baixa diversificação de categorias etológicas (sejam horizontais ou inclinadas) e icnogêneros, variando em termos de ocorrência abaixo do nível base de ondas normais até níveis de baixa energia em águas profundas e calmas de costa-afora (Pemberton et al., 2001; Buatois et al., 2002). As amostras do Membro Jaguariaíva apresentam-se totalmente bioturbadas, quase ausentes de microestruturas físicas, e uma microtrama caótica, exceto por aquelas que ocorrem representando a superfície de inundação máxima (amostra 20). As microestruturas físicas representadas por feições erosivas associadas a fluxos trativos ocorrem preferencialmente no Membro São Domingos (trato de mar alto) e sugere a ação de correntes de fundo atuando no substrato. A quase ausência de microestruturas físicas no trato transgressivo é decorrente da reelaboração do substrato por organismos, que acabam por obliterar a microtrama deposicional. Diferentemente do trato transgressivo, onde as amostras apresentam uma microtrama caótica atribuída à reelaboração biogênica, o trato de mar alto apresenta num contexto geral, amostras com microtrama relativamente orientadas, refletindo assim a alternância de fluxos trativos e processos decantativos. 29

59 As microestruturas biogênicas que ocorrem no Membro são Domingos (TSMA) apresentam maior diversidade em relação ao Membro Jaguariaíva (TST), porém menor índice de bioturbação provavelmente relacionado a condições paleoambientais estressantes. Pereira et al., (2007) relaciona que o aparecimento do icnogênero Terebellina isp., representa a porção mais distal da área abrangida pela da icnofácies cruziana. No entanto a presença ou ausência de um icnogênero não é suficiente para atestar o caráter distal ou proximal da icnofácies (Pemberton et al., 2001). Sendo assim, sugere-se uma icnofácies cruziana empobrecida num contexto de costa-afora distal (lower offshore) para a primeira parassequência da figura 4. Este caráter empobrecido da icnofácies pode ser gerado pelo aporte de água doce fluvial e aumento local na taxa sedimentar, mostrando assim a influência de um possível sistema deltaico em condições de mar alto ou intensa sedimentação durante episódios de inundações, fato este, apoiado pela abundância de microestruturas físicas (erosionais), intercalação de camadas milimétricas e sub-milimétricas de silte, areia muito fina e detritos vegetais. A diminuição de detritos vegetais, o incremento de icnogêneros e aumento na intensidade da bioturbação na parte superior da segunda parassequência sugere uma menor influência fluvial, que acaba por favorecer o desenvolvimento normal da icnofácies cruziana distal. Estes fluxos poderiam explicar a abundância de material detrítico vegetal, a faciologia descrita em grande parte do perfil litológico da figura 4 e a constituição da matéria orgânica tipo II predominante por toda Formação Ponta Grossa. 30

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66 PEREIRA, E.; AGUIAR, A. P. O.; FREITAZ-BRAZIL, F. A. & BLAZUTTI, D. Estratigrafia de alta resolução e o registro icnofaciológico. In: Carvalho, I. S. & Fernandes, A. C. S. (Eds). Icnologia. São Paulo: Sociedade Brasileira de geologia, Série Textos n. 3, PETRI, S. Contribuição ao estudo do Devoniano Paranaense. Boletim da divisão de Geologia e Mineralogia, DNPM, n. 129, p , PLINK-BJÖRKLUND, P. & STEEL, R. J. Initiation of turbidity currents: outcrop evidence for Eocene hyperpycnal flow turbidites. Sedimentary Geology, v. 165, p , POTTER, P. E., MAYNARD, J. B. & DEPETRIS, P. J. Mud and Mudstones. Berlin: Springer Verlag, 297 p., SCHIEBER, J. & YAWAR, Z. A new twist on mud deposition Mud ripples in experiment and rock record. The Sedimentary Record, v. 7, n. 2, p. 4-8, SCHIEBER, J. Microbial mats on muddy substrates examples of possible sedimentary features and underlying processes. In: SCHIEBER, J.; BOSE, P. K., ERIKSSON, P. G., BANERJEE, S.; SARKAR, S.; ALTERMANN, W. & CATUNEANU, O (Eds). Atlas of Microbial Mat Features Preserved Within The Siliciclastic Rock Record. Amsterdan: Elsevier, p , (a) 37

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68 Anexo B Artigo a ser enviado à revista Geociências da UNESP O conceito de microfácies sedimentares e sua aplicação ao estudo de rochas sedimentares microclásticas.

69 O CONCEITO DE MICROFÁCIES SEDIMENTARES E SUA APLICAÇÃO AO ESTUDO DE ROCHAS MICROCLÁSTICAS (FOLHELHOS). Thiago Gonçalves Carelli 1, 2 Leonardo Borghi 2 (1) Programa de Pós-graduação em Geologia, UFRJ. (2) Laboratório de Geologia Sedimentar, Departamento de Geologia, IGEO, CCMN, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Av. Athos da Silveira Ramos, 274, Sl/ J1-11, CEP , Rio de Janeiro, RJ, Brasil. carelli@ufrj.br; lborghi@.ufrj.br Introdução Microfácies Microfácies - Abordagem inicial Microfácies - Outras abordagens Microfácies - Aplicação Microfácies - Abordagem proposta Atributos Diagnósticos O Processo de Caracterização Discussão Conclusão Referências Bibliográficas 1

70 RESUMO - O termo microfácies está condicionado a um conjunto de atributos observados preferencialmente por técnicas de microscopia, embora existam diferentes conceitos e aplicações. No entanto, ainda hoje é comum encontrar divergências de conceitos e diferentes aplicações. A caracterização de uma microfácies não deve ser encarada como uma simples descrição petrográfica, mas sim como uma análise peculiar que envolve diferentes técnicas descritivas e escalas (variação estratal), cujo objetivo é a interpretação de processos sedimentares, proveniência e paleoambientes. Quando aplicados a rochas microclásticas (< 0,062mm) mais conhecidas como folhelhos, a caracterização de microfácies contribui efetivamente na caracterização de propriedades que poderão favorecer sua atuação como geradoras, selantes ou reservatórios em sistemas petrolíferos. Palavras-chave: Microfácies, Rochas Microclásticas, Folhelho, Formação Ponta Grossa, ABSTRACT CARELLI, T. G. & BORGHI, L. The microfacies concept and its application to study of microclastic rocks (shales). Microfacies is a term constrained to a sort of sedimentary attributes observed preferably by microscopic techniques, although the existing diversity of concepts and applications of it. The microfacies characterization should not be taken as a simple petrographic description, but a peculiar analysis that involves many distinct descriptive techniques and scales (stratal variation), aiming sedimentary processes, provenance and paleoenvironmental/ paleotecnonic/ paleoclimatic interpretations. When applied to microclastic rocks (< 0.062mm), usually refered to as shales, this characterization also helps in the understanding reservoir versus sealing efficiency, besides their own source rock characteristics in petroleum systems. Keywords: Microfacies, microclastic rocks, Shale, Ponta Grossa Formation. 2

71 INTRODUÇÃO Rochas sedimentares microclásticas (terrígenas) são aquelas compostas predominantemente por partículas de granulometria fina, menores que 0,062 mm. Estas rochas, coloquialmente referidas como folhelhos, lamitos, pelitos e lutitos hoje constituem um tema de fronteira dentro da Geologia Sedimentar, sobretudo quando aplicada à Geologia do Petróleo, na qual são reconhecidas não só como geradoras e selantes, mas também como reservatórios de baixa permeabilidade (shale gas) em função de sua natureza. As maiores dificuldades em seu estudo encontram-se relacionadas à classificação litológica; à observação e classificação de microestruturas, microtramas e microtexturas; assim como sua classificação segundo o conceito de microfácies, utilizado diferentemente por cada autor. O termo de campo folhelho deve ser aplicado a qualquer rocha predominantemente microclástica físsil, porém ao contrário dos seus cognatos (lamito, pelitos e lutitos), sem fissilidade; enquanto que os termos petrográficos siltito e argilito a rochas microclásticas entre 0,062 mm e 0,004 mm e abaixo de 0,004mm respectivamente. A análise sedimentológica de rochas microclásticas requer estudos petrográficos microscópicos de rotina (em luz fotônica transmitida, polarizada) ainda pouco aplicados, até mesmo pela dificuldade de confecção de lâminas delgadas. Quando aplicados a rochas microclásticas, tais estudos baseavam-se em observações de poucos de seus atributos, que inicialmente envolviam frequentemente apenas a identificação de minerais autigênicos e opacos (óxidos) e o arranjo espacial das partículas sedimentares, além da granulometria (observados no campo da fração silte) devido à dificuldade de observações em função do tamanho pequeno de seus componentes individuais (cf. Mabesoone, 1974); o que hoje não se mostra mais adequado, uma vez que existem outros atributos que podem ser observados através de recursos de 3

72 microscopia por luz trasmitida/refletida e, posteriormente, utilizados para a caracterização de microfácies. Além disso, técnicas de MEV/EDS e DRX tornaram-se mais acessíveis, facilitando a análise rotineira da fração argila e até da microtrama. O presente trabalho objetiva uma revisão do conceito de microfácies, bem como dos parâmetros descritivos aplicados ao estudo faciológico de rochas microclásticas, pois o reconhecimento da qualidade sedimentológica destas rochas em estudos de exploração de hidrocarbonetos permite determinar heterogeneidades que influenciam no seu papel em sistemas petrolíferos, além de permitir a inferência de processos sedimentares que atuaram no momento de sua deposição e após na discussão de paleoambientes, história de soterramento e diagênese. 4

73 MICROFÁCIES MICROFÁCIES ABORDAGEM INICIAL Remete-se a Brown (1942) o primeiro emprego do termo microfácies para referir-se a observações de rochas sedimentares em microescala realizadas a partir de lâminas petrográficas, utilizando técnicas de microscopia de luz fotônica transmitida/polarizada, sem fazer alusão ao tipo litológico. Em seguida, Cuvillier (1952) emprega-o em uma série de observações petrográficas e paleontológicas efetuadas igualmente por meio de microscopia. O avanço na pesquisa de rochas carbonáticas durante as décadas de 1960 e 1970, impulsionado por estudos de reservatórios de hidrocarbonetos principalmente sob o enfoque microscópico, ofereceu um substancial progresso na aplicação do termo microfácies. Os estudos resultantes constituíam uma parte essencial na análise de fácies sedimentares e interpretações paleoambientais, propiciando uma utilização mais rotineira desse termo. Dentre os trabalhos que mais contribuíram ao estudo inicial de microfácies carbonáticas destacam-se os de Carozzi et al. (1973) e Wilson (1975). Carozzi et al. (1973), ao estudarem a Formação Bonfim, Cretáceo Superior da bacia de Barreirinhas (margem Equatorial brasileira), descreveu 22 microfácies carbonáticas utilizando-se unicamente de observações texturais, quando não seguidas de observações ecológicas, agrupando-as posteriormente em 8 microfácies compostas, para estabelecer correlações ou uma diagnose paleoambiental. Wilson (1975) sumarizou 24 microfácies carbonáticas (Standard Microfacies Types - SMF) como guia para a interpretação de paleoambientes deposicionais ao longo do Fanerozóico, as quais consagraram o uso do termo. 5

74 Desta forma, o termo microfácies consagrou-se no estudo de rochas carbonáticas, sendo pouco aplicado, desde então, a rochas terrígenas (siliciclásticos). MICROFÁCIES OUTRAS ABORDAGENS Mendes (1984) define genericamente o termo microfácies como variações horizontais e/ou verticais de características litológicas e/ou paleontológicas de um pacote de sedimentos, perceptíveis unicamente com o uso do microscópio e feitas por meio de lâminas delgadas, o que garante sua aplicação tanto em rochas carbonáticas quanto terrígenas. Por outro lado Dickinson (1985) introduziu o conceito de petrofácies no estudo faciológicos de arenitos por meio petrográfico. Seu trabalho tem como base a classificação e quantificação de cristaloclastos de quartzo e feldspatos, além de fragmentos líticos, observados através de lâminas delagadas; e sua associação com um tipo específico de área-fonte (ou proveniência). Cada rocha fonte, dentro dessa perspectiva, responde por um contexto geotectônico particular e, assim, por uma petrofácies distinta. Dessa forma, apesar de o termo microfácies ser aberto à utilização para qualquer tipo de rocha sedimentar, em rochas terrígenas (siliciclásticas) apenas o termo petrofácies consagrou-se no estudo de arenitos. A principal razão para a falta de estudos de microfácies em rochas microclásticas reside na dificuldade de observação de seus atributos, além da necessidade de métodos não rotineiros para identificá-los, tais como textura e trama, além de estruturas, que são normalmente observados a olho nu ou lupa de mão em rochas macroclásticas (> 0,062mm). 6

75 MICROFÁCIES APLICAÇÃO Apesar dessas dificuldades, estudos petrográficos em rochas microclásticas vêm se difundindo com diversas aplicações, principalmente quando relacionados a atividades de exploração de hidrocarbonetos (e.g. Dawson & Almon, 2002), uma vez que estas rochas participam ora como geradoras, ora como selantes e quiçá reservatórios de baixa permeabilidade (shale gas). Schieber (1999), estudando a distribuição de fácies sedimentares microclásticas no Grupo Sonyea, Devoniano do Estado de Nova York (EUA), depositadas em paleoambientes de planície de inundação continental (Walton Formation), plataforma marinha (Triangle Formation) e talude (Johns Creek Shale), identificou seis associações de fácies microclásticas. No entanto, uma vez que suas fácies foram definidas utilizando atributos observados através de lâminas delgadas sob o microscópio petrográfico, estas podem ser entendidas como microfácies. Dawson (2000) estudando o Grupo Eagle Ford, Cenomaniano/Turoniano do Estado do Texas (EUA), cujas rochas foram depositadas num paleoambiente plataformal marinho, definiu 6 microfácies a partir de aspectos petrográficos (textura, mineralogia, conteúdo orgânico e microfósseis), associando-as posteriormente a uma posição distinta dentro da estratigrafia sequencial do grupo (i.e. sequencia transgressiva, sequencia de trato alto e seção condensada). Dawson & Almon (2002), estudando amostras de rochas microclásticas miocênicas, provenientes de poços perfurados em águas profundas na província do Golfo do México e associadas a diferentes posições na estratigrafia sequencial (trato transgressivo, trato de mar alto e seção condensada), utilizaram parâmetros baseados na composição, variação textural, constituintes acessórios e saturação por injeção de mercúrio a alta pressão para caracterização de 10 microfácies baseadas no seu potencial selante. 7

76 Na literatura brasileira grande parte dos trabalhos relacionados a rochas microclásticas tem foco na análise do conteúdo orgânico, sendo poucos os relacionados a petrografia, identificação de microestruturas ou mesmo a caracterização microfácies. Dentre os mais significativos podemos destacar os de Araújo et al., 2004; Torres-Ribeiro & Borghi, 2007 e Huguenin et al., (2009). Araújo et al. (2004) estudando a Formação Irati (Permiano, bacia do Paraná) caracterizada por um paleoambiente de plataforma marinha, abordaram a interrelação entre a microtrama sedimentar, o conteúdo orgânico e o potencial de redução do ambiente deposicional a partir de litofácies microclásticas. Torres-Ribeiro & Borghi (2007) utilizando os conceitos de Brown (1942) e Mendes (1984) definiram 6 microfácies na Formação Tremembé (Oligoceno, bacia de Taubaté) caracterizada por um paleoambiente lacustre hipersalino, associando-as a eventos (ou processos) deposicionais distintos, com o intuito de subsidiar discussões do seu potencial como selantes e geradoras. Huguenin et al. (2009), estudando os folhelhos da Formação Ponta Grossa na borda noroeste da bacia do Paraná, identificou 5 microfácies, caracterizando-as através de uma diagnose e interpretação, além de atribuir-lhes um potencial selante ou reservatório baseado em propriedades sedimentológicas. Seu estudo tinha como base a observação de parâmetros como microtextura e microtrama (mais particularmente, proporção argila:silte:areia, organização sedimentar da lâmina, microestruturas e orientação das micas, associado à composição mineralógica) para a caracterização das microfácies. 8

77 MICROFÁCIES ABORDAGEM PROPOSTA Apesar de o termo microfácies hoje encontrar-se amplamente difundido na literatura, nenhum autor apresenta uma definição precisa do ponto de vista operacional, particularmente quanto aos seus atributos diagnósticos. Não obstante, Flügel (1982, 2010) descreve métodos de análises, interpretações e aplicações de microfácies carbonáticas, definindo-as como a soma de todos os dados paleontológicos e sedimentológicos que podem ser descritos e classificados por meio de lâminas delgadas, seções polidas e amostras de mão. Todavia, o autor não precisa os atributos que devem ser observados. O termo microfácies é aqui então definido como uma massa de sedimento ou rocha sedimentar caracterizada e distinguida das demais por atributos como mineralogia, microtextura, microtrama, microestruturas físicas e/ou biogênicas, microfósseis e conteúdo orgânico particulado observado através de técnicas de microscopia, somados a atributos como cor, fissilidade e variação estratal observados em escala megascópica. Esta definição é sugerida em relação às demais apresentadas, por englobar um conjunto de atributos que podem ser reconhecidos em qualquer rocha, além das microclásticas em diferentes escalas (micro- e megascópica) de observação. A cor, um atributo frequentemente observado em litofácies (cf. Selley, 1970) deve ser adicionada a descrição de uma microfácies, advindo de observações megascópicas em amostras secas, uma vez que a humidade e outros fatores podem influenciar na caracterização da mesma. Desta forma, o sucesso do estudo em rochas microclásticas depende fundamentalmente da integração de observações de atributos em escala microscópica (litologia, microtrama, microtextura, microestruturas, microfósseis e conteúdo orgânico particulado) e megascópica (cor, fissilidade, fósseis e estruturas sedimentares e variação estratal), além de técnicas 9

78 disponíveis (microscopia de luz refletida/transmitida/fluorescente, MEV/EDS, DRX, anisotropia de susceptibilidade magnética e EBSD entre outros). Na figura abaixo (Figura1) observa-se um afloramento de rochas microclásticas relativamente homogêneo, seja em função da escala de observação, ou mesmo pela ação de processos intempéricos (capas lateríticas), no qual não é possível distinguir heterogeneidades ou mesmo estruturas sedimentares. No entanto, ao migrar a escala de observação, utilizando uma amostra com seção polida (escala megascópica), é possível observar a presença de microfósseis, além de laminações milimétricas de siltitos, e quando observadas em laminas delgadas (escala microscópica), somos capazes de observar atributos como o preenchimento de microestruturas biogênicas, o arranjo das partículas sedimentares, e feições erosivas em microescala. FIGURA 1. A integração de observações microscópicas (lâminas delgadas) e megascópicas (amostras de mão) fazse necessária para a caracterização de uma microfácies e sua inserção numa escala de afloramento, para a caracterização de sucessões de microfácies. 10

79 ATRIBUTOS DIAGNÓSTICOS Uma vez que o estudo de microfácies em rochas carbonáticas encontra-se amplamente difundido na literatura (e.g. Carozzi et al., 1973 e Wilson, 1975), bem como metodologias de análise, interpretações e exemplos de aplicação (Flügel, 1982; 2010), apresentaremos aqui os principais atributos observados em rochas microclásticas. Mineralogia Suíte mineralógica que compõe a rocha. Dentre os minerais mais comuns em rochas microclásticas na fração silte e areia destacam-se os quartzos, feldspatos, muscovitas, biotitas, zircões e turmalinas que são observados através do microscópio petrográfico por luz fotônica transmitida/polarizada (devido a sua natureza translúcida); além de pirita, marcassita, hematita e ilmenita, entre outros, melhor observados em luz fotônica refletida (devido a sua natureza opaca). Já na fração argila destacam-se os argilomeinerais, cuja observação está condicionada ao uso de técnicas como DRX (difração de raios X), MEV- EDS (microscópio eletrônico de varredura - Energy Dispersive x-ray Spectrometer) e EBSD (Electron backscattering Diffraction) devido ao tamanho muito pequeno das partículas. Microtextura - Refere-se a aspectos como granulometria, seleção, esfericidade (circularidade) e arredondamento (angulosidade) cuja observação está condicionada aos sedimentos de tamanho silte e areia (e suas subclasses), que podem ocorrer concentradas em lâminas, bioturbações ou disseminadas pela rocha. Outro aspecto importante a ser observado é a razão areia:silte:argila e sua forma de ocorrência (disseminadas ou concentradas), pois reponde pela classificação litológica da rocha. Microtrama Reflete a orientação, o empacotamento (contatos), a distribuição das partículas sedimentares e a porosidade (Faas & O Brien, 1991; Potter et al., 2005). Para rochas 11

80 microclásticas, a microtrama é usualmente classificada como orientada (partículas horizontalizadas em relação ao acamamento) ou caótica (sem orientação preferencial) e pode ser determinada através do microscópio petrográfico em luz transmitida/polarizada ou pela técnica de anisotropia por susceptibilidade magnética (ASM). Microestrutura Reflete uma feição em microescala (escala de partículas) resultante de processos físicos, químicos ou biológicos que retratam a forma e o compaço da acumulação dos sedimentos (q.v. Carelli & Borghi, em prep, Anexo A). Dentre as microestruturas mais comuns em rochas microclásticas, destacam-se as de origem física ou hidrodinâmicas (e.g. micromarcas de calha, microondulações assimétricas, microlaminações plano-paralelas, micromarcas de carga e chama e microacamamento gradacional, entre outras), as de origem biogênica (bioturbações) e as de origem microbianas (micromarcas de corrugação). As microestruturas de tamanho centimétrico são melhor observadas através do estereomicroscópio, enquanto que as de tamanho milimétrico e submilimétricos devem ser observadas no microscópio petrográfico. Microfósseis Dentre os microfósseis comumente encontrados em rochas microclásticas destacam-se os de carapaça carbonática (foraminíferos, ostracodes e nanofósseis), os de carapaça silicosa (radiolários, diatomáceas e silicoflagelados) e os de parede orgânica (pólens, esporos, quitinozoários, dinoflagelados, acritarcos e palinoforaminíferos). Estes podem ainda ser estudados paralelamente por técnicas de micropaleontologia (q.v. Carvalho, 2004 p ). Conteúdo orgânico Reflete a presença, abundância e tipo (ou origem) da matéria orgânica particulada (fitoclastos e palinomorfos) associada ao sedimento. A caracterização dessa matéria orgânica pode ser realizada através de lâminas delgadas utilizando o microscópio petrográfico de luz fluorescente. Não obstante, melhores resultados são obtidos através do estudo paralelo de palinofácies (Tyson, 1993; Menezes et al., 2008). 12

81 Litologia A litologia é dada pela composição e textura. No entanto, em rochas microclásticas as classificações texturais são preteridas em relação às composicionais, uma vez que estas requerem métodos não rotineiros de análise (q.v. Macquaker & Adams, 2003). Para a classificação litológica sugerimos a contagem de 300 pontos por lâmina a fim de obter maior confiabilidade e representatividade da amostra, além da utilização do diagrama ternário de Picard (1971) dentre os demais difundidos na literatura (e.g. Dunbar & Rogers, 1957; Folk, 1974; Shepard, 1973), uma vez que se detêm no discernimento textural da proporção areia:silte:argila. Cor A cor em rochas microclásticas tem relação direta com as condições físicoquímicas do pleoambiente deposicional (se oxidante ou redutor). A cor do sedimento ou rocha deve ser determinada em amostras secas (amostras húmidas tendem a mostrar cores mais escuras) através da escala de cores de Munsell. Variação estratal Reflete a representatividade da microfácies dentro de uma sucessão em função da escala de observação. Porosidade Reflete o volume total de vazios da rocha. Tanto a porosidade quanto a permeabilidade depende fundamentalmente da microtrama e microtextura (Soeder, 1988), sendo estes atributos essenciais para a caracterização de microfácies selantes ou reservatório. Em relação à morfologia, a porosidade em rochas microclásticas apresenta-se normalmente sob a forma intergranular e de fratura. Sua observação pode ser realizada no microscópio petrográfico em luz transmitida/polarizada, estando condicionada aos sedimentos silte/areia que ocorrem em microestruturas físicas e biogênicas. Já para a granulometria argila, sua identificação está condicionada ao uso do microscópio eletrônico por varredura (MEV), além do microscópio eletrônico de transmissão (TEM) em seções ultrafinas (~700 Å) (Davies et al., 1991). Uma vez que a observação microscópica do sistema poroso está restrita apenas àqueles orientados 13

82 paralelamente ao plano basal das argilas e micas, o meio mais eficiente de se obter a porosidade é através do porosímetro de mercúrio. 14

83 O PROCESSO DE CARACTERIZAÇÃO Schieber & Zimmerle (1998) sumarizam a partir de diversos autores, técnicas e procedimentos relacionados à caracterização mineralógica e estudo petrográfico de folhelhos. Rochas microclásticas são comumente classificadas pelo aspecto textural uma vez que sua análise composicional envolve dificuldades rotineiras na identificação mineralógica, sobretudo na fração argila. Em termos composicionais, Macquaker & Adams (2003) propõem um sistema nomenclatural para rochas sedimentares de granulometria fina baseado na origem (alóctones, autóctones e diagenéticos) e proporção (dominado, rico e portador) dos principais constituíntes. Em termos texturais, as designações lamito, pelito, lutito e folhelho são termos gerais utilizados em campo por não envolverem maior discernimento granulométrico ou observações megascópicas do comportamento mecânico (fissilidade). Outras classificações envolvem aspectos de consolidação (e.g. Dunbar & Rodgers, 1957; Folk, 1974) ou tipo de fissilidade (Potter et al., 1980), que não retratam aspectos deposicionais. Assim, as classificações de Picard (1971) e Shepard (1973) mostram-se bem adequadas, uma vez que se detêm no discernimento textural da proporção areia:silte:argila. O tipo de microtrama pode ser identificada através do microscópio petrográfico por luz transmitida, ou ainda pelo microscópio de varredura eletrônica (MEV), sendo esta última, uma técnica mais onerosa. A utilização da técnica de anisotropia de susceptibilidade magnética também tem ganhado atenção por parte dos pesquisadores. Esta técnica foi empregada por Schieber & Ellwood (1993) para a determinação de paleocorrentes a partir da microtrama 15

84 magnética em folhelhos de idade mesoproterozóicos da Formação Newland no Estado de Montana (EUA). A caracterização de microestruturas responde por condições paleoambientais e parâmetros de energia e transporte (Schieber, 1991; Buatois et al., 2002; Potter et al., 2005). Além de ser um elemento de extrema importância para a caracterização de microfácies. Sua observação pode ser realizada em lupas de mão e no estéreomicroscópio, além do microscópio petrográfico (luz transmitida/polarizada) dependendo de sua escala de ocorrência. Uma vez conhecidos todos os atributos mencionados, o passo seguinte é a diagnose da microfácies. Sugerimos que ao ser descrita, a microfácies tenha claros atributos diagnósticos, que devem ser acompanhados de uma interpretação, com o intuito de caracterizar o processo que a originou, seguido de uma breve discussão (q.v. Figura 2). Ao descrever um conjunto de microfácies, é preterível que o autor mantenha um paralelismo de idéias (padronização), facilitando desta forma o processo interpretativo por parte do leitor. Relacionamos abaixo os principais atributos para a descrição de uma microfácies. Designação Tem por objetivo a denominação da microfácies. Pode ser um nome, letra ou número (sistema alfanumérico). Diagnose Tem por objetivo a seleção dos atributos que identificam a microfácies distinguindo-a das demais. Interpretação Tem por objetivo explicar o processo que originou a microfácies. Descrição Tem por objetivo a representação pormenorizada da microfácies. Faz alusão a mineralogia, icnofósseis, peculiaridades e etc. Discussão Tem por objetivo contextualizar a microfácies. 16

85 FIGURA 2. Modelo sugerido para a descrição de microfácies. 17

86 DISCUSSÃO A caracterização de uma microfácies trata de um recurso classificatório de sedimentos ou rochas sedimentares sem parâmetros pré-estabelecidos na ponderação de atributos; e sua aplicação se dá em função de fatores limitantes (principalmente sobre os atributos faciológicos presentes) e condicionada a uma escala de observação (micro- e mesoescala). No entanto, é comum encontrar na literatura pesquisadores utilizando atributos de classificação que somente podem ser observados em escala microscópica para definir fácies sedimentares em rochas microclásticas, já que na maioria das vezes, observações em macro ou mesoescalas não trazem consigo suficientes elementos dignósticos (e.g. Schieber, 1999). Quando utilizados somentes atributos observados em escala microscópica, sugerimos a nomenclatura microfácies, no entanto, uma vez que estes atributos sejam somados a outros dados vindos de diferentes escalas de observação, tais como macroscópicas (escala de afloramento), estes devem ser entendidos preterivelmente como fácies. Outro ponto discussão aqui abordado, trata-se das microestruturas comumente encontradas em rochas microclásticas marinhas e sua relação com o paleoambiente ou uma condição ambiental em particular. Estas microestruturas, além de ser fundamentalmente importantes para a caracterização de uma microfácies, contam uma história deposicional bem diferente da predominância de processos decantativos que se têm assumido para rochas microclásticas (Kuehl et al., 1991). Schieber & Yawar (2007) mostraram através de experimentos a formação de mud ripples geradas por argilas floculadas, sugerindo assim que grande parte das argilas plataformais foram depositadas por processos trativos. Segundo os autores, essas mud ripples são caracterizadas em 18

87 rochas microclásticas por laminações submilimétricas de baixo ângulo truncando uma camada superior ligeiramente ondulada, no entanto sua observação é dificultada pelo fato de que inicialmente as partículas floculadas consitem de aproximadamente 80% de seu volume de água, então devido à compactação, as laminações originalmente inclinadas tendem a se reorientar paralelamente ao acamamento depois da compactação. Microestruturas atribuídas à atividade microbial também são comuns neste tipo de rocha. São caracterizadas por cristas convexas bem marcadas ou não, corrugações, estrias e pináculos que ocorrem no topo de camadas argilosas, formadas pelo crescimento irregular do tapete microbiano ou biofilmes, os quais além de armadilhar sedimentos, também acabam por deformar a superfície deposicional. É possível observar microestruturas semelhantes a filamentos que cortam as camadas depositadas acima de sua ocorrência (q.v. Schieber, 2007). A caracterização de microstruturas biogênicas (bioturbações) nos permite reconhecer uma condição paleoambiental distinta e seu mapeamento numa sucessão sedimentar nos permite estabelecer uma icnofácies que se associa diretamente a um paleoambiente. Estudos sugerem que microestruturas de origem física são bem atuantes e preservadas quando ocorrem no trato de sistema de mar alto. Já no trato transgressivo, podemos notar um maior retrabalhamento do sedimento por ação de ondas e organismos, que acabam por obliterar as microestruturas primárias e a microtrama deposicional (O Brien & Slatt, 1990). Tratando-se de rochas microclásticas, dentre todos os atributos a microtrama exerce em particular controle sobre a permeabilidade e porosidade (Soeder, 1988). Rochas com microtrama caótica (desorganizada ou aleatória) tendem a apresentar elevados valores de permeabilidades e porosidade em relação às de microtrama orientada (laminada) (Davies et al., 1991; Dawson & Almon, 2002). 19

88 FIGURA 3. Folhelhos da Formação Ponta Grossa, bacia do Paraná. (A) Fotomicrografia: argilito síltico com microtrama orientada paralelamente ao acamamento (aumento 50x, nicol paralelo). (B) Fotomicrografia: siltito argiloso com microtrama caótica (aumento 50x, nicol cruzado). As setas vermelhas mostram a posição espacial das micas em relação aos demais constituintes. Segundo Davies et al. (1991) a microtrama pode fornecer informações importantes sobre ambientes deposicionais. Rochas com microtrama caótica são reconhecidas como depositadas em águas relativamente rasas (plataforma) sob ação de ondas normais, ou promovidas pelo fenômeno da floculação de argilas, enquanto que rochas com microtrama orientada são associadas à deposição abaixo da ação de ondas de tempestades ou águas profundas. O Brien & Slatt (1990) sumarizam um conjunto de microfácies baseados na variação da microtrama (refletem variações de processos sedimentares e condições físico-químicas) para rochas microclásticas que ocorrem em diferentes paleoambientes de sedimentação, além de inferir um contexto transgressivo ou regressivo com base na variação vertical de uma sucessão de microfácies. Entretanto a associação da microtrama com o paleoambiente deposicional deve ser ponderada, pois estudos recentes têm contestado a visão tradicional para a deposição de argilas. 20

89 Potter et al. (2005) sugerem a possibilidade de acumulação local de folhelhos negros ricos em matéria orgânica em áreas plataformais durante a fase inicial de transgressões. Estes folhelhos apresentariam uma microtrama orientada relacionada a processos decantativos. Schieber & Yawar (2007) mostram a atuação de processos trativos em argilas floculadas depositadas em áreas plataformais próximas a deltas que produziriam uma microtrama caótica. No entanto, estas argilas podem reorientar-se paralelamente ao acamamento devido à compactação e produzir uma microtrama orientada (Bennett et al., 1991) 21

90 CONCLUSÃO Uma vez que a caracterização de uma microfácies é controlada pelos atributos faciológicos presentes e não existe uma regra a ser seguida, cada pesquisador deve fazê-lo da melhor maneira possível, de forma que sua microfácies seja representativa do objeto de estudo e facilmente reconhecida por demais pesquisadores, garantindo sua aplicabilidade e correlação. Uma microfácies não deve ser encarada apenas como uma mera descrição petrográfica, mas sim, indicativa de um processo sedimentar particular, definido por analogia com casos de estudo em ambiente de sedimentação atuais e que em conjunto com outras microfácies permita uma interpretação paleoambiental, bem como um mecanismo de refinamento para correlações estratigráficas. Ao descrever um conjunto de microfácies, é preterível que o autor mantenha um paralelismo de idéias, facilitando desta forma o processo interpretativo por parte do leitor. Uma vez caracterizada, a microfácies pode fornecer informações de caráter paleoambiental (cor, microfósseis, tipo de matéria orgânica e bioturbações), de processos atuantes (microestruturas físicas ou hidrodinâmicas), de fonte e clima (composição das argilas), além de subsídio para exploração de hidrocarbonetos atribuindo-lhes um potencial selante, gerador ou reservatório (microtrama, microtextura, bioturbações, matéria orgânica) no caso de rochas microclásticas. 22

91 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAÚJO, L. M.; RODRIGUES, R. & SCHERER, C. M. S. Interrelação entra a fábrica sedimentar, o conteúdo orgânico e o potencial redox do ambiente deposicional, deduzida das litofácies de rampa distal das sequências deposicionais da Formação Irati, Permiano da Bacia do Paraná. Boletim de Geociências Petrobras, v. 12, n. 2, p , BENNETT, R. H.; O BRIEN, N. R. and HULBERT, M. H. Determinants of clay and shale microfabric signatures- processes and mechanismis. In: BENNETT, R. H.; BRYANT, W. R. & HULBERT, M. H. Microestructure of Fine-Grained Sediments. New York: Spring Verlag, p. 5-32, BROWN, J. S. Suggested use of the word microfacies. Economic Geology, v. 38; n. 4; p. 325, junho BUATOIS, L. A.; MÁNGANO, M. G. & ACEÑOLAZA, F. G. Trazas Fósiles: Señales de comportamiento en el registro estratigráfico. Bahía Blanca: MEF- Museo Paleontológico Egidio Feruglio, 382 p., CARELLI, T.G. & BORGHI, L. Microestruturas em folhelhos da Formação Ponta Grossa, Devoniano da bacia do Paraná. No prelo. 23

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97 Anexo C Artigo a ser enviado à Revista Brasileira de Geociências (RBG) Caracterização de microfácies sedimentares em folhelhos da Formação Ponta Grossa, borda Leste (devoniano) da bacia do Paraná.

98 CARACTERIZAÇÃO DE MICROFÁCIES SEDIMENTARES EM FOLHELHOS DA FORMAÇÃO PONTA GROSSA, BORDA LESTE (DEVONIANO) DA BACIA DO PARANÁ. Thiago Gonçalves Carelli 1, 2 Leonardo Borghi 2 (1) Programa de Pós-graduação em Geologia da UFRJ. (2) Laboratótrio de Geologia Sedimentar (LAGESED), Departamento de Geologia, IGEO, CCMN, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Av. Athos da Silveira Ramos, 274, sl/j1-11. CEP , Rio de Janeiro, RJ, Brasil. carelli@ufrj.br; lborghi@ufrj.br Resumo - Este estudo objetiva a caracterização de microfácies em afloramentos da borda Leste da bacia do Paraná (34 amostras) representando um trato de sistema transgressivo (20 amostras da parte inferior do Membro jaguariaíva) e um trato de sistema de mar alto (14 amostras da parte superior do Membro São Domingos) da Formação Ponta Grossa, inseridos em uma sequência deposicional de 3 a ordem e sua interpretação em termos de processos sedimentares e paleoambientes. Este estudo é baseado em dados de petrografia, análises de DRX (para a caracterização mineralógica das argilas) e Carbono orgânico total. A caracterização das microfácies levou em consideração a mineralogia, microtextura, microtrama, microestruturas (físicas e biogênicas), microfóssies, conteúdo orgânico particulado, cor e variação estratal em amostras de mão e lâminas delgadas. Como resultado, foi possível identificar 9 microfácies, 2 típicas do TST (M1 e M2) e 7 típicas do TSMA (M3 a M9). As microfácies do TST mostram em geral microtrama caótica (em parte pela reelaboração biogênica), e composição rica em silte e areia muito fina (exceto pela microfácies M2, rica em argila e microtrama orientada associada a uma suprefície de inundação de 3 a ordem); já as típicas do TSMA, são ricas em silte e argila, apresentam uma microtrama relativamente orientada e melhor preservação de microestruturas físicas. A ação de ondas seguida da reelaboração biogênica em paleoambientes proximais é responsável pela melhor característica sedimentológica em termos de reservatório da microfácies M1, quando comparada a outras microfácies. Fluxos hiperpicnais distais associados a processos decantativos, atividade microbiana e baixo índice de atividade biogênica em paleoambientes de prodelta/costa-afora são responsáveis pelas características selantes das microfácies M3 a M9 (associadas ao TSMA). Palavras-chave: microfácies, folhelhos, Formação Ponta Grossa, bacia do Paraná. Abstract - This study aims a microfacies characterization of ouctopping shales in the Eastern border of Paraná basin (34 samples) representing a transgressive system tract (lower Jaguariaíva Member, 20 samples) and a highstand system tract (upper São Domingos Member, 14 samples) of the Ponta Grossa Formation, inserted in a 3 rd order depositional sequence cycle (megasequence), and their interpretation in terms of sedimentary processes and paleoenvironments. The study is based on petrographic microscopy, aided by XRD (clay mineralogy) and geochemical (TOC) data. The microfacies analysis took into consideration the mineralogy, microtexture, microfabric, microstructure (physical and biogenic), microfossils, particulate organic content, stratal variation, and colour in plugues and thin sections. Results point out 9 microfacies, 2 of them typical of the TST (M1 and M2) and 7 of the HST (M3 to M9). The microfacies from the TST show in general a chaotic microfabric (in part resulted from a higher bioturbation index), and a fine sand and silt rich composition (except one, associated to the 3 rd order MFS); whereas the HST are silt and clay rich, and show a fairly oriented microfabric, and better preserved physical structures. Bottom wave reworking followed by biogenic activity (bioturbation) in proximal offshore paleoenvironmets are responsible for the best reservoir sedimentological characteristics of the microfacies M1 (associated to the TST) among all of them. Distal hyperpycnal flows, decantation from bottom wave ressuspension plumes, microbial mats development, and low biogenic activity in prodelta/offshore paleoenvironments are responsible for best sedimentological sealing characteristics of the microfacies M3-M9 (associated to the HST). Key-words: microfacies, shale, Ponta Grossa Formation, Paraná basin. 1

99 INTRODUÇÃO Rochas microclásticas mais conhecidas como folhelhos tem constituído um tema de fronteira dentro da Geologia Sedimentar. Estas rochas, que englobam uma ampla gama de litologias e nomenclaturas (q.v. Macquaker & Adams, 2003) e representam aproximadamente dois terços do volume de rochas sedimentares do registro geológico (cf. Potter et al., 2005), são usualmente conhecidas como geradoras e selantes, embora possam constituir-se em reservatórios de baixa permeabilidade (shale gas). A bacia do Paraná, uma ampla bacia de interior cratônico, revelou na quase virada do século passado a sua primeira acumulação comercial de gás, gerado nas rochas microclásticas da Formação Ponta Grossa (campo de gás de Barra Bonita), associado ao sistema petrolífero Ponta Grossa-Itararé(!) (cf. Milani et al.,1990). Todavia, a qualidade de tais rochas ainda é pouco conhecida do ponto-de-vista sedimentológico. O objetivo deste estudo trata de uma abordagem sedimentológica inicial, do ponto de vista das microfácies, dos folhelhos que ocorrem na Formação Ponta Grossa, tomando-se como estudo de caso um afloramento do Membro Jaguariaíva e outro do Membro São Domingos, que representam, respectivamente, um trato de sistema transgressivo e outro, de mar alto, de 3 a ordem e previamente estudados na literatura (Diniz, 1985; Bergamaschi, 1999). O estudo tem por finalidade a discussão de processos, paleoambientes e o significado estratigráfico de microfácies de folhelhos; como subsídio à futura avaliação dessas rochas como selante e reservatório. CONTEXTO GEOLÓGICO Formação Ponta Grossa A Formação Ponta Grossa, junto com a Formação Furnas, compõe o Grupo Paraná, que se insere na supersequência Paraná, uma das seis unidades aloestratigráficas que constituem o arcabouço estratigráfico da bacia do Paraná, uma ampla bacia de interior cratônico localizada no centro sul da América do Sul (Milani, 1997). A Formação Ponta Grossa constituí-se de folhelhos, lamitos e arenitos muito finos a finos, de cores variadas. Suas rochas são frequentemente bioturbadas e contêm abundantes micro- e macrofósseis, dentre os quais os que compõem a Fauna Malvinocáfrica. Sua idade é ainda controversa. Loboziak et al. (1995) 2

100 advoga uma idade Praguiano-Fameniano, determinada através do estudo de esporos fósseis para a Formação Ponta Grossa; no entanto, estudos recentes de Grahn et al. (2010) tem posicionado a base da Formação Ponta Grossa entre o fim do Praguiano ou Emsiano inicial, e para a parte superior, Oliveira (1997) atribui uma idade Givetiano final a Frasniano, a partir de análises realizadas no afloramento exposto no km 426 da BR Foi descrita inicialmente no Estado do Paraná, onde é representada por três membros: Jaguariaíva (microclástico), na base; Tibagi (arenoso), mediano; e São Domingos (microclástico), superior e na parte central da bacia (região de maior subsidência) predomina apenas uma sucessão microclástica, sem intercalações de areia (q.v. Petri, 1948; Lange & Petri, 1967), onde a formação é considerada indivisível. No entanto, tais membros foram expandidos em correlação por toda a bacia por Assine (1996). A espessura da Formação Ponta Grossa é bastante variável, delineando duas sub-bacias ou baixos estruturais; enquanto que em superfície não ultrapassa os 300 m, em subsuperfície a maior espessura, 654 m, foi constatada no poço 2-AP-1-PR (Apucarana, PR) (Assine, 1996). FIGURA 1 Diagrama estratigráfico do Grupo Paraná, bacia do Paraná (simplificado de Milani et al., 2007). 3

101 Membro Jaguariaíva A seção-tipo da unidade é o afloramento exposto na rodovia Jaguariaíva-Arapoti, do km 2,2 ao 6,6 nas proximidades da cidade de Jaguariaíva (q.v. Lange & Petri, 1967), próximo de onde também encontra-se o local dos afloramentos estudados. Segundo Bergamaschi (1999), este membro representa um trato de sistema transgressivo de 3 a ordem, caracterizado litologicamente na seção tipo por fácies de siltito cinza claro a cinza médio, entremeado com arenito muito fino amarelado, fossílífero de aspecto mosqueado; siltito cinza médio a escuro, laminado, fossilífero, por vezes contendo delgadas laminações de arenito muito fino e estratificação cruzada hummocky (HCS), folhelhos cinza escuro a negro, finamente laminado, fossilífero e folhelho argiloso negro, papiráceo rico em pirita (Bergamaschi, 1999, p ), representando o afogamento dos sistemas transicionais a costeiros da porção superior da Formação Furnas. Seu paleoambiente é marinho raso plataformal (antepraia inferior a costa-afora) e sua idade é Praguiano/Frasniano estabelecida a partir do conteúdo de quitinozoários coletados no afloramento do Membro Jaguariaíva (cf. Grahn, 1992, 2000). Segundo Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001) o Membro Jaguariaíva equivale à suas sequências B e C de 3 a ordem, propostas a partir de estudos nos poços 2-RI-1-PR e 2-CS-1-PR. Membro São Domingos Lange e Petri (1967) não apontam uma seção-tipo para o seu Membro São Domingos, sendo considerada apenas uma área-tipo na região Oeste de Tibagi, onde ocorrem afloramentos de folhelhos intercalados a siltitos e arenitos. Nesta região ocorre cerca de 90 metros de folhelhos predominantemente mais argilosos que os do Membro Jaguariaíva. Segundo Bergamaschi (1999) este membro representa um trato de sistema de mar alto em um ciclo de 3 a ordem nos afloramentos referente a seção estratigráfica Tibagi-Telêmaco Borba e no afloramento do km 426 localizado na rodovia BR-376 (cf. Bergamaschi, 1999 p ). Caracteriza-se litologicamente por uma sucessão de fácies de folhelhos, siltitos com laminação cruzada por onda, siltitos com interlaminações centimétricas de arenito e arenitos finos a médios com laminação cruzada por onda e estratificação cruzada hummocky formando ciclos de 4

102 engrossamento granulométrico (Bergamaschi & Pereira, 2001). Seu paleoambiente é marinho raso e sua idade é Givetiano final a Frasniano (Oliveira, 1997). Segundo Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001) o Membro São Domingos equivale à suas sequências D e E de 3 a ordem, propostas a partir de estudos nos poços 2-RI-1-PR e 2-CS-1-PR. FIGURA 2. Mapa de localização geográfica da borda Leste da bacia do Paraná (PR) e dos pontos de amostragem. Ponto 1, afloramento de Membro Jaguariaíva (trato transgressivo) exposto no ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0. Ponto 2, afloramento do Membro São Domingos (trato de mar alto) exposto na rodovia BR-376, km 426 próximo as cidades de Tibagi e Ponta Grossa. MATERIAL O material de estudo conta de um total de 35 amostras de rochas microclásticas coletadas através de plugagem (utilizando uma plugadeira modelo BOSCH GDB 1600 WE, com diâmetro aproximado de 1 polegada), na borda Leste da bacia do Paraná. Destas, 15 amostras foram coletadas no afloramento do Membro São Domingos, no entanto somente 14 foram analisadas (A amostra 6 constitui-se essencialmente macroclástica). Este afloramento está localizado na rodovia BR-376, km 426 no trecho entre as cidades de Ponta Grossa e Apucarana, correspondendo a parte superior (trato de mar alto) da sequência E de Bergamschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001). 20 amostras foram coletadas nos afloramentos expostos nos cortes do ramal ferroviário Jaguariaíva-Arapoti, entre o km 2,2 e km 6,0, nos arredores da 5

103 cidade de Jaguariaíva, correspondendo a parte inferior (tratotransgressivo) da sequência B de Bergamaschi (1999) e Bergamaschi & Pereira (2001). FIGURA 3. Integração do perfil litológico da seção estudada do Membro Jaguariaíva com análises de COT obtidas neste estudo e por Bergamaschi (1999) para o mesmo afloramento. A posição das setas na coluna amostragem/litologia indica o ponto de coleta no perfil litológico. 6

104 FIGURA 4. Integração do perfil litológico representando a seção estudada do Membro São Domingos, grau de bioturbação e análise de COT. A posição dos números na coluna Amostras indica o ponto de coleta no perfil litológico (A amostra 6 não foi analisada por costituir-se essencialmente macroclástica). A intensidade da bioturbação é baseada no índice de icnotrama simplificado de Droser & Bottjer (1989). MÉTODO A caracterização das microfácies foi baseada na descrição petrográfica de lâminas delgadas em microscópio petrográfico (ZEISS Imager A2m) em luz transmitida/refletida/fluorescente, seguindo o conceito de microfácies proposto por Carelli & Borghi (em prep. Anexo A). Observou-se principalmente a microtextura e a microtrama das rochas, mais particularmente, a proporção argila:silte:areia, a variação estratal, microestruturas e a mineralogia. Em seguida, efetuou-se contagem de 300 pontos em cada lâmina, para determinação textural (granulometria) 7

105 e composicional. Os argilominerais foram determinados a partir de análises de DRX. Para a classificação litológica das amostras e microfácies (textural), utilizou-se diagrama ternário de Picard (1971) dentre os demais difundidos na literatura (e.g. Dunbar & Rogers, 1957; Folk, 1974; Shepard, 1973) uma vez que detêm-se no discernimento textural da proporção areia:silte:argila (figuras 7, 8 e 9). Análises geoquímicas foram realizadas para determinar o percentual de carbono orgânico total (COT) das amostras, para se comparar com os dados obtidos por Bergamaschi (1999) para as mesmas seções. Uma vez que o termo folhelho refere-se apenas a uma rocha físsil, utilizaremos neste trabalho apenas a terminologia microclástica para referir-se aos folhelhos e rochas conatas de granulometria fina, menores que 0,062 mm dispensando outros termos correlatos, exceto quando citado por outros autores. As percentagens em parênteses apresentadas na diagnose das microfácies representam a proporção de areia muito fina:silte:argila. RESULTADOS Fácies Diversos autores que estudaram a Formação Ponta Grossa estabeleceram fácies ou associações de fácies sedimentares, de forma a operacionalizar seu estudo. Dentre os mais representativos, destacamos os de Pereira (1992), Schubert (1995), Assine (1996) e Bergamaschi (1999) e suas fácies ou associações de fácies encontram-se sumarizadas no quadro abaixo (Quadro 1). Pereira (1992) cuja área de estudo corresponde à borda nordeste da bacia, mais precisamente a sub-bacia de Alto Garças (sudoeste de Goiás), na qual o autor descreve três associações de fácies para a Formação Ponta Grossa, que inicia-se segundo o autor pelo membro Tibagi e fazem referência aos membros definidos por Andrade & Camarço (1980). Segundo Schubert (1995), a Formação Ponta Grossa na região de Chapada dos Guimarães (borda nordeste da bacia), no Estado de Mato Grosso, constitui-se pela associação de pelo menos 5 fácies e 1 icnofácies. Estas fácies encontram-se em três sucessões de ciclos de 8

106 engrossamento granulométrico, totalizando pouco mais de 70 metros de espessura na sucessão vertical. Quadro 1 Esquema de genérico de fácies da Formação Ponta Grossa, sintetizado a partir dos principais autores que a estudaram (Pereira, 1992; Schubert, 1995; Assine, 1996 e Bergamaschi, 1999). Fácies e associações de fácies propostas para a Formação Ponta Grossa Autor Código Características Interpretação Pereira, 1992 Schubert, 1995 Assine, 1996 Bergamaschi, 1999 Mi* Mm* Ms* Pel Het Mos Alo Aot Crz Sm Sh Aas*/Fld Sr H Fl* Arenitos finos a muito finos maciços a debilmente laminados com superfície bioturbada ou não. Ocorre laminação cruzada por onda e HCS, e por vezes, intercalações de siltito /argilito escuros e bioturbados. Arenitos avermelhados, de granulação média a grossa com intercalações de arenito fino, argiloso e bastante micáceo. Apresenta estratificações cruzadas, e halos de liesengang. Sucessão de arenito fino a muito fino, síltico, com HCS e folhelhos escuros num ciclo de afinamento granulométrico. Lutitos (argilitos e subordinadamente siltitos), físseis (folhelhos) ou não, de cores cinzas. Lutitos e arenitos finos a muito finos em acamamento lenticular, ondulado e fláser (acamamento heterolítico). lutitos arenosos e arenitos pelíticos mosqueados. Arenito fino com laminação cruzada por onda. Arenitos com estratificação ondulada truncante (HCS/SCS). Cruziana. Arenito muito fino, bioturbado com topo ondulado. Arenito muito fino com laminação plano-paralela pouco nítida. Arenito argiloso, rico em seixos discóides no topo. Arenito muito fino, síltico, com laminação ondulada e sutis truncamentos. Siltito com intercalações de arenito muito fino (amamamento heterolítico). Folhelho cinza escuro laminado, rico em fragmentos de Spongiophyton. Produto de correntes unidirecionais sob condições de regime de fluxo superior e retrabalhada por ação de ondas. Indicam uma deposição em condições de plataforma progressivamente mais profunda. Depósitos de plataforma rasa sob influência de ondas de tempestade. Deposição por decantação em ambiente redutor. Indicam uma sequência transgressiva. Decantação em ambiente redutor. Correntes e fluxos oscilatórios (bidirecionais) em regime de fluxo inferior; alternando com decantação. Ação de organismos escavadores (bioturbação intensa). Correntes em regime de fluxo inferior e fluxos oscilatórios, ação de ondas gravitacionais livres (normais). Correntes e fluxos oscilatórios combinados produzidos por tempestades em regime de fluxo inferior transicional. Atividade de organismos com comportamento de deslocamento, repouso ou alimentação. Produto de fluxos trativos e oscilatórios, além de remobilização do substrato por organismos. Arenito muito fino com laminação plano- paralela pouco nítida. Joeiramento por ação de ondas, associado à superfície transgressiva. Deposição em sistemas marinhos plataformais sob ação de ondas. Ação de fluxos trativos alternados a processos decantativos em plataformas rasas. Processos decantativos em ambiente redutor. Fllh1* Folhelho argiloso preto, papiráceo, piritoso. Ambiente redutor de costa-afora. Fllh2* Slt1* Slt2* Arn1* Arn2* Arn3* Arn4* Arn5* * Designado neste artigo. Folhelho cinza escuro a preto, laminado, fossilífero. Siltito cinza claro a médio/ arenito muito fino; fossilífero, bioturbado. Siltito cinza médio a escuro, laminado / arenito muito fino com laminação cruzada ondulada e HCS; fossilífero. Arenito muito fino / siltito; acamamento ondulado e linsen. Arenito muito fino com micro-hummocky. Arenito muito fino, micáceo, com HCS mosqueado. Arenito muito fino a fino, com HCS / SCS. Arenito médio, com estratificação cruzada de pequeno porte / laminação cruzada cavalgante; geometria sigmoidal, fossilífero (restos vegetais). Ambiente redutor de costa-afora. Ambiente de antepraia inferior a costa-afora. Ambiente de antepraia inferior a costa-afora, sob ação de ondas. Ambiente de antepraia inferior a costa-afora, sob ação de ondas. Ambiente de antepraia inferior a costa-afora, sob ação de ondas. Ambiente de antepraia inferior a costa-afora, dominada por ondas normais e de tempetade. Ambiente de antepraia progradante sob ação de ondas. Ambientes transicional e de antepraia, progradantes. 9

107 A partir da descrição litológica de Assine (1996, p. 121) para a seção colunar da Formação Ponta Grossa no bairro de Santa Luzia, em Ponta Grossa-PR que enfatiza o contato entre os membro Tibagi e São Domingos, é possível reconhecer 6 fácies sedimentares, que são descritas no Quadro 1. Segundo o autor a existência de siltitos bioturbados e palinológicamente férteis depositados acima do contato com a Formação Furnas, permitiu estabelecer uma idade Emsiano superior para a base da Formação Ponta Grossa, que é compatível com o topo do Membro Jaguariaíva no Estado do Paraná. A partir desta correlação o autor conclui que a Formação Ponta Grossa inicia-se com o Membro Tibagi no flanco norte da Bacia do Paraná. Bergamaschi (1999) foi quem melhor detalhou a faciologia das rochas da Formação Ponta Grossa na borda leste da bacia do Paraná. Nesta região o autor estabelece 9 fácies sedimentares, fácies estas, que encontram-se sumarizadas em Borghi (2002) e neste trabalho (Quadro 1). Microfácies CLASSIFICAÇÃO COMPOSICIONAL Nossos resultados revelam que quartzo (34%), micas (19%), argilas (28%) e matéria orgânica (12%) são os constituintes predominantes das amostras (tabelas 1 e 2 ). Entre as micas, as muscovitas são mais frequentes, seguidas das biotitas. Minerais opacos ocorrem disseminados em grande parte das amostras, exceto por aquelas referentes ao trato transgressivo (Membro Jaguariaíva) nas quais ocorrem frequentemente concentrados em bioturbações. Análises de DRX mostram que o interestratificado de ilita-montmorilonita, ilita, caulinita e clorita são os argilominerais predominantes na Formação Ponta Grossa corroborando as análises de Ramos & Formoso (1975). Ao analisar cada trato de sistema separadamente, é possível notar que ambos os tratos de sistema apresentam um conjunto característico de argilominerais. O trato transgressivo (Membro Jaguariaíva) apresenta tipicamente caulinita e o interestratificado de ilita-montmorilonita, além de ilita e clorita magnesiana (ver anexo-d). Já o trato de mar alto (Membro São Domingos), é caracterizado pela ausência caulinita e o interestratificado de ilitamontmorilonita, sendo constituido essencialmente por ilita, clorita-serpentinita e filossilicatos hidratados de alumínio e sódio (ver anexo-d). 10

108 Tabela 1 Análise composicional das amostras referentes ao trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) expressos em percentagem (%). (Q = quartzo, F = feldspato, M = muscovita, B = biotita, A = argila, O = opacos, Z = zircão, L = limonita, H = hematita e M. O. = matéria orgânica). (TST - Membro Jaguariaíva) AMOSTRAS Q F M B A O Z M.O. Am Am traços traços 8 Am Am traços traços 6 Am traços traços 9 Am traços Am traços traços 8 Am traços 8 Am traços 5 Am Am Am Am Am Am Am Am traços traços 14 Am Am traços 18 Am traços 26 Tabela 2 Análise composicional das amostras do trato de mar alto (Mb. São Domingos) expressos em percentagem (%). A amostra Am-6 não foi analisada por constituir-se essencialmente arenosa. (Q = quartzo, F = feldspato, M = muscovita, B = biotita, A = argila, O = opacos, Z = zircão, L = limonita, H = hematita e M. O. = matéria orgânica). (TSMA - Membro São Domingos) AMOSTRAS Q F M B A O Z L H M.O. Am traços traços 16 Am traços 21 Am traços traços Am traços Am traços Am traços Am Am traços 38 2 traços Am Am Am traços traços Am traços Am traços traços traços Am traços

109 CLASSIFICAÇÃO TEXTURAL Em termos granulométricos é possível notar a predominância de sedimentos tamanho silte em grande parte das amostras, excluindo aquelas associadas a superfícies de inundação, que mostram maiores percentagens de argila e matéria orgânica. A classificação litológica das amostras indica que ambos os membros são essencialmente sílticos-argilosos (ver figuras 5 e 6; e as tabelas 3 e 4). FIGURA 5. Diagrama de classificação litológica referente às amostras do trato transgressivo (Membro Jaguariaíva), baseado em Picard (1971). Note maior concentração das amostras no campo siltito argiloso. Este deslocamento é resultante da maior proporção de silte e areia (muito fina, fina ou grossa) na composição granulométrica das amostras. FIGURA 6. Diagrama de classificação litológica referente às amostras do trato de mar alto (Membro São Domingos), baseado em Picard (1971). Note o deslocamento para a parte superior do gráfico, provavelmente influenciado pela menor proporção de sedimentos tamanho silte e areia. 12

110 Tabela 3 Análise granulométrica das amostras do trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) expressos em percentagem (%). (Veja a localização das amostras no perfil da Figura 3). (TST - Membro Jaguariaíva) AMOSTRAS ARGILA SILTE AREIA MUITO FINA AREIA FINA AREIA MÉDIA Am Am Am Am Am traços Am traços - Am Am traços - Am Am Am Am traços Am Am traços - Am Am Am traços Am traços Am Am traços - Tabela 4 Análise granulométrica das amostras do trato de mar alto (Mb. São Domingos) expressos em percentagem (%). A amostra Am- 6 não foi analisada por constituir-se essencialmente arenosa (Veja a localização das amostras no perfil da Figura 4). Tabela de análise granulométrica (TSMA - Membro São Domingos) AMOSTRAS ARGILA SILTE AREIA MUITO FINA AREIA FINA AREIA MÉDIA Am Am Am traços 1 - Am Am Am Am Am traços - Am Am traços traços Am traços - Am traços traços Am traços - Am traços traços 13

111 Caracterização das Microfácies O termo microfácies aqui empregado refere-se a uma massa de sedimento ou rocha sedimentar caracterizada e distinguida das demais por atributos como mineralogia, microtextura, microtrama, microestruturas físicas e/ou biogênicas, microfósseis e conteúdo orgânico particulado observado através de técnicas de microscopia, somados a atributos como cor, fissilidade e variação estratal observados em escala megascópica. A análise dos dados permitiram a identificação 9 microfácies (Quadro 2), dentre as quais, 2 típicas do trato transgressivo (Membro Jaguariaíva) e 7 típicas do trato de mar alto (Membro São Domingos). Litologicamente as microfácies foram classificadas como argilitos sílticos, siltitos areno-argilosos e siltitos argilosos (ver figura 8). Quadro 2 Quadro síntese das microfácies propostas para a Formação Ponta Grossa. Microfácies Diagnose Interpretação M - 1 M - 2 M - 3 Siltito areno-argiloso (22:56:22) com bioturbações piritizadas. Ocorre os icnogêneros Planolites isp.; Helminthopsis isp.; Zoophycos isp.; Terebellina isp.; Asterosoma isp e Teicchichnus isp. (característicos da icnofácies Cruziana distal). Argilito síltico (3:40:57) finamente laminado. Bioturbação ausente. Siltito argiloso (4:58:38) finamente laminado com microgradação normal, micromarca de calha, marca de corrugação (algal mat) e microondulações assimétricas subordinadamente. Ocorre os icnogêneros Helminthopsis isp.; Gyrolithes isp. e Asterosoma isp. (característicos da icnofácies Cruziana distal). Resulta da intensa reorganização biogênica (crustáceos, poliquetas e outros) em ambiente disóxico/óxico. Resulta da alternância de processos de decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. A intermitência do fluxo favorece o desenvolvimento de esteiras microbianas. M - 4 M - 5 M - 6 M - 7 M - 8 M - 9 Siltito argiloso (1:61:38) finamente laminado com micromarca de carga, micromarca de corrugação e microgradação normal. Ocorre somente o icnogênero Helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Siltito argiloso (14:54:32) finamente laminado com microgradação inversa e normal, rico em detritos vegetais. Ocorre somente o icnogênero helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Siltito argiloso (10:64:26) finamente laminado com microondulações assimétricas. Apresenta tipicamente laminações truncadas e nódulos milimétricos de marcassita. Ocorre somente o icnogênero helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Siltito argiloso (8:60:32) finamente laminado com microgradação, marcas de corrugação e localmente bioturbado. Ocorre os icnogêneros Planolites isp.; Helminthopsis isp. e Zoophycos isp.; (característicos da icnofácies Cruziana distal). Siltito argiloso (7:65:28) finamente laminado com microgradação normal, micromarcas lenticulares, micromarcas de calha e nódulos milimétricos de marcassita subordinadamente. Ocorre somente o icnogênero Helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Siltito argiloso (8:64:28) intensamente bioturbado. Ocorre os icnogêneros Planolites isp.; Helminthopsis isp.; Zoophycos isp.; Terebellina isp. e Teicchichnus isp. (característicos da icnofácies Cruziana distal). Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente disóxico/redutor indicando altas taxas de sedimentação. Resulta de fluxos hiperpicnais de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade associados a eventos de tempestade em ambiente anóxico/redutor. Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos hiperpicnais de baixa densidade em ambiente disóxico/anóxico, seguido de reorganização biogênica. Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. Resulta da intensa reorganização biogênica (crustáceos, poliquetas e outros) em ambiente disóxico/óxico. 14

112 FIGURA 8. Diagrama de classificação litológica das microfácies, baseado em Picard (1971). Uma vez definido as microfácies, realizou-se uma média do tamanho das partículas das amostras que as compõe. Note maior concentração das amostras no campo siltito argiloso. MICROFÁCIES M1 Diagnose Siltito areno-argiloso de cor cinza a cinza escuro (22:56:22) com bioturbações piritizadas. Ocorre os icnogêneros Planolites isp.; Helminthopsis isp.; Zoophycos isp.; Terebellina isp.; Asterosoma isp e Teicchichnus isp. (característicos da icnofácies Cruziana distal). Interpretação Resulta da intensa reorganização biogênica (crustáceos, poliquetas e outros) em ambiente disóxico/óxico. Descrição Trata-se de sedimentos argilosos e sílticos de cor cinza, cujas microestruturas físicas e a microtrama original foram obliteradas pela ação de organismos bentônicos, gerando assim, uma microtrama caótica. As microestruturas biogênicas ocorrem na maioria dos casos piritizadas, onde é possível observar a ocorrência de piritas framboidais. Discussão A ocorrência desta microfácies abrange as amostras 1 a 19 no perfil da figura 3. A presença elevada de areia muito fina e silte nesta microfácies é oriunda da remobilização do substrato pela ação de ondas durante a fase transgressiva (que muitas vezes são amplificadas durante eventos de tempestades) que transporta material de maior granulometria para regiões distais. Este fenômeno também proporciona uma maior oxigenação do fundo, permitindo assim, 15

113 a colonização do substrato por organismos bentônicos (Potter et al., 2005), que acabam por homogeneizar o substrato, gerando uma microtrama caótica. Um exame mais apurado das bioturbações (planolites isp.) mostram tubos com paredes piritizadas. Este aspecto revela que as mesmas foram geradas num substrato firmground com certo nível de oxigenação e compactação no qual o organismo produz um muco que facilita sua locomoção no substrato. Segundo Schieber (2002) este muco segregado pelos organismos bentônicos é importante para a produção inicial de pirita diagenética induzida por bactérias que alimentam-se do muco. Esta microfácies correlaciona-se com a fácies Slt1 de Bergamaschi (1999) (ver descrição no quadro 1). FIGURA 9 Fotomicrografia representando a microfácies M1 (siltito areno-argiloso). Ocorre no perfil da figura 3 referente ao trato de sistema transgressivo. Esta microfácies apresenta maior razão silte e areia muito fina em relação à fração argila, padrão caótico de orientação (microtrama caótica) e bioturbações piritizadas (aumento 2,5x; nicol paralelo e luz transmitida). 16

114 FIGURA 10 Fotomicrografia representando a microfácies M1 (siltito areno-argiloso). Ocorre no perfil da figura 3 referente ao trato de sistema transgressivo. Note detalhe da bioturbação piritizada (aumento 2,5x; nicol paralelo e luz transmitida). MICROFÁCIES M2 Diagnose Argilito síltico de cor preta (3:40:57) finamente laminado. Bioturbação ausente. Interpretação Resulta da alternância de processos de decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. Descrição Trata-se de sedimentos argilosos ricos em matéria orgânica, pirita e microtrama orientada, intercalados a lâminas submilimétricas (0,05 mm) de siltito fino. Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange a amostra 20 no perfil da figura 3. É a microfácies mais argilosa. Sua microtrama orientada é atribuída a processos decantativos e as laminações de siltito podem estar associadas a eventos de tempestade ou turbiditos de baixa densidade que transportariam sedimentos de maior granulometria para regiões distais (Potter et al., 2005). Schieber (2003) Advoga que estas laminações também podem ser associadas a eventos erosivos, sugerindo assim, a ação de correntes de fundo atuando no substrato e gerando possivelmente uma pequena perda do registro estratigráfico. Esta microfácies apresenta-se extremamente rica em argila e matéria orgânica sendo associada a uma superfície de inundação máxima (q.v. Bergamaschi, 1999; perfil da figura 3). 17

115 FIGURA 11 Fotomicrografia representando a microfácies M2 (argilito síltico). Ocorre no perfil da figura 3 referente ao trato de sistema transgressivo. Esta microfácies apresenta maior razão de sedimentos na fração argila em relação à fração silte e areia muito fina, laminações compostas por quartzo e micas na fração silte e microtrama orientada (aumento 5x, nicol cruzado e luz transmitida). FIGURA 12 Fotomicrografia representando a microfácies M2 (argilito síltico). Ocorre no perfil da figura 3 referente ao trato de sistema transgressivo representando uma importante superfície de inundação. Note a orientação das micas paralelamente à superfície deposicional, gerando uma microtrama orientada (aumento 20x, nicol paralelo e luz transmitida). 18

116 MICROFÁCIES M3 Diagnose Siltito argiloso (4:58:38) finamente laminado com microgradação normal, micromarca de calha, marca de corrugação (algal mat) e microondulações assimétricas subordinadamente. Ocorre os icnogêneros Helminthopsis isp.; Gyrolithes isp. e Asterosoma isp. (característicos da icnofácies Cruziana distal). Interpretação Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. A intermitência do fluxo favorece o desenvolvimento de esteiras microbianas. Descrição Trata-se de sedimento síltico-argiloso intercalado por lâminas milimétricas (0,5 mm) e submilimétricas (0,08 mm) de siltito, que apresentam micromarcas de calha na base. Micromarcas de corrugação associadas à atividade microbiana ocorre na base da de algumas camadas de siltito. As laminações de siltito mostram microestruturas gradacionais, e microondulações assimétricas (0,8 mm) aparecem subordinadamente com nódulos milimétricos de marcassita. Esta alternância de processos decantativos e trativos acaba por gerar uma microtrama relativamente orientadada. Discussão A ocorrência desta microfácies abrange as amostras 1 e 2 no perfil da figura 4. Este conjunto de microestruturas revela um substrato firmground sujeito à ação de fluxos trativos esporádicos caracterizados por lâminas de silte com microgradação normal, mineriais e fitoclastos relativamente orientados em relação ao fluxo. Estas características sugerem uma região mais proximal (prodelta). A intermitência dos fluxos favorece o desenvolvimento de esteiras microbianas ocorrendo no topo das camadas argilosas. Este tipo de microestrutura pode ser confundido com micromarcas de carga, no entanto sua diferenciação deve-se ao fato de poder incorporar micas e pelotas de argila, armadilhadas pela trama microbiana, que também resiste ao cargueamento provocado pela camada de siltito, produzindo depressões relativamente rasas em comparação com microestruturas de cargueamento (Schieber, 2007; Kumar & Pandey, 2007). 19

117 FIGURA 13 Fotomicrografia representando a microfácies M3 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. É possível observar uma microondulação assimétrica na parte superior e micromarcas de corrugação na base da camada de siltito que ocorre na parte inferior indicado pelas setas amarelas (aumento 1x, nicol paralelo). FIGURA 14 Fotomicrografia representando a microfácies M3 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. As setas amarelas indicam micromarcas de calha que ocorem na parte superior. Note também a micromarca de corrugação que ocorre na base da camada de siltito atribuída à atividade microbiana, indicada pela seta branca (aumento 1x, nicol paralelo). 20

118 MICROFÁCIES M4 Diagnose Siltito argiloso (1:61:38) finamente laminado com micromarca de carga, micromarca de corrugação e microgradação normal. Ocorre somente o icnogênero Helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Interpretação - Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor indicando altas taxas de sedimentação. Descrição Trata-se de sedimento síltico argiloso intercalado com laminações submilimétricas de siltito (0,05 mm 0,1 mm) que apresentam base erosiva e micromarcas milimétricas de carga e chama. É possível observar filamentos atribuídos ao desenvolvimento de esteira microbiana cortando a camada de siltito (schieber, 2007). Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange a amostra 3 no perfil da figura 4. A presença de microestruturas de carga e chama, indicam que as camadas argilosas constituíam um substrato lamoso (soupyground) e não compactado de baixa densidade, devido ao conteúdo abundante de água (Schieber, 2007b). Este tipo de microestrutura geralmente é preservado onde ocorre rápida deposição de lamas, interrompida pela deposição ocasional de sedimentos de maior granulometria, além de apresentar incrível semelhança com micromarcas de corrugação produzidas por esteiras microbianas (Schieber, 1991). 21

119 FIGURA 15 Fotomicrografia representando a microfácies M4 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note micromarcas de carga, indicadas pelas setas amarelas e micromarca de chama, indicada pela seta branca; ambas ocorrendo na parte inferior da base da camada de siltito, indicado (aumento de 2,5x; nicol paralelo e luz transmitida). FIGURA 16 Fotomicrografia representando a microfácies M4 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note laminações submilimétricas de siltito, indicada pelas setas amarelas e laminações atribuídas a atividade microbiana, indicada pelas setas brancas (aumento de 1,5x; nicol paralelo e luztransmitida). 22

120 Microfácies M5 Diagnose Siltito argiloso (14:54:32) finamente laminado com microgradação inversa e normal, rico em detritos vegetais. Ocorre somente o icnogênero helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Interpretação Resulta de fluxos hiperpicnais de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. Descrição Trata-se de sedimento síltico-argiloso rico em material Fitoclástico (detritos vegetais) relativamente orientado em relação ao acamamento intercalado por laminações milimétricas de siltito e micromarca de calha. O preenchimento da micromarca de calha ocorre sob a forma de um aumento granulométrico em direção ao topo, delimitada por uma lâmina submilimétrica de siltito que marca o pico de energia do fluxo, seguido de uma diminuição granulométrica. As lâminas de siltito mostram microgradação normal. Esta é microfácies mais abundante em material fitoclástico e apresenta elevados valores de carbono orgânico total (1,03 %). Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange as amostras 4, 5 e 9 no perfil da figura 4. A presença elevada de material fitoclástico e grãos de silte orientados com aspecto maciço intercalado por finas laminações de siltito e micromarcas de calha com microgradação normal e inversa, sugerem deposição por fluxo hiperpicnal de baixa densidade. As laminações de siltito podem ter sido depositadas durante o pico da inundação, registrando assim, o ápice de energia do evento (Mulder et al., 2003; Plink-Björklund & Steel, 2003). Gastaldo (1994) discute amplamente os fatores inerentes a preservação e tranporte do material fitoclástico até sua deposição, e afirma ser perfeitamente compreensível que material fitoclástico de maior densidade tais como fragmentos lenhosos sejam transportados juntamente com siltes em turbulência por fluxos hiperpicnais de baixa densidade. 23

121 FIGURA 17 Fotomicrografia representando a microfácies M5 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note Fragmentos de material fitoclástico indicado pelas setas amarelas (aumento de 1,5x; nicol paralelo e luz transmitida). FIGURA 18 Fotomicrografia representando a microfácies M5 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note laminação milimétrica de siltito na parte superior da lâmina, na qual é possível observar um pavimento de grãos de silte de maior granulometria, indicado pela seta amarela (aumento de 1,5x; nicol paralelo e luz transmitida). 24

122 Microfácies M6 Diagnose Siltito argiloso (10:64:26) laminado com microondulações assimétricas. Apresenta tipicamente laminações truncadas e nódulos milimétricos de marcassita. Ocorre somente o icnogênero helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Interpretação Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade associados a eventos de tempestade em ambiente anóxico/redutor. Descrição Trata-se de sedimentos síltico-argilosos frequentemente erodidos por fluxos trativos de energia elevada, capazes de transportar silte e areia muito fina. Microondulações assimétricas de espessura milimétrica (0,3 mm) com nódulos de marcassita (0,2 mm) ocorrem alternadas em meio a sedimentos argilosos e laminações de siltito (0,4 mm 1 mm) que exibem microgradação normal. Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange a amostra 7 no perfil da figura 4. A presença elevada de material síltico e laminações truncadas assessoradas por microondulações assimétricas intercaladas as camadas argilosas, sugerem fortemente a atuação de eventos de tempestades retrabalhando o substrato (Schieber, 1991; Potter, 2005). Esta informação é corroborada pelos dados de afloramentos que mostram feições como Ondulações assimétricas (HCS) e marcas de ondas fechando os ciclos de raseamento do membro São Domingos (Bergamaschi, 1999). Aigner & Reineck (1982) sugerem que correntes amplificadas por tempestades podem transportar sedimentos de granulometria mais grossa (silte ou areia muito fina) ou argila floculada da plataforma para costa-afora, região onde predomina deposição de finos e processos decantativos. Schieber (2007) relata a ocorrência de feições similares em intervalos microclásticos da Formação Eau Claire do Cambriano superior, localizada no Estado de Indiana (EUA), e interpretada como o registro de uma plataforma epicontinental dominada por tempestades. 25

123 FIGURA 19 Fotomicrografia representando a microfácies M6 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4, referente ao trato de sistema de mar alto. Na parte superior da lâmina é possível observar uma microondulação assimétrica parcilamente bioturbada, indicada pela seta amarela (aumento 1x; nicol paralelo e luz transmitida). FIGURA 20 Fotomicrografia representando a microfácies M6 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note micoondulação assimétrica na parte superior, indicada pela seta amarela (lee side) e um conjunto de laminações submilimétricas na parte inferior, indicada pela seta branca (aumento 1x; nicol paralelo e luz transmitida). 26

124 Microfácies M7 Diagnose Siltito argiloso (8:60:32) finamente laminado com microgradação normal, marcas de corrugação e localmente bioturbado. Ocorre os icnogêneros Planolites isp.; Helminthopsis isp. e Zoophycos isp.; (característicos da icnofácies Cruziana distal). Interpretação Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos hiperpicnais de baixa densidade em ambiente disóxico/anóxico, seguido de reorganização biogênica. Descrição Trata-se de sedimentos argilo-sílticos com microtrama orientada nas camadas argilosas e laminações de siltito e caótica nas áreas bioturbadas. As laminações de siltito submilimétricas (0,01 mm) mostram grãos de quartzo e micas bem orientados. Ocorrem subordinadamente laminações milimétricas de siltito em microgradação inversa (0,4 mm). Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange a amostra 8 no perfil da figura 4. A presença de microgradação inversa e sedimentos orientados nas camadas sílticas, associados às depressões rasas na base da camada de siltito sugerem altas taxas de sedimentação por fluxos hiperpicnais que acabam por oxigenar o substrato (Mulder et al., 2003; Potter et al, 2005), permitindo assim condições favoráveis ao desenvolvimento de organismos bentônicos (Buatois, 2002). Esta microfácies pode ser uma variação da microfácies M3, sendo diferenciada basicamente pela maior proporção silte disperso pela amostra devido à atividade biogênica. 27

125 FIGURA 21 Fotomicrografia representando a microfácies M7 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note um conjunto de laminações submilimétricas na parte superior da lâmina. Na parte inferior é possível observar as microestruturas biogênicas zoophycos isp.; cujo limite superior é indicada pela seta amarela e helminthopsis isp.; indicada pela seta branca (aumento de 1x; nicol paralelo e luz transmitida). FIGURA 22 Fotomicrografia representando a microfácies M7 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note fragmento de esteira microbiana (indicada pelas setas amarelas) incorporada na camada de siltito localizada na parte superior da lâmina e microestruturas associadas ao crescimento de filamentos microbianos (indicados pelas setas brancas) (aumento 1,5x; nicol paralelo e luz transmitida). 28

126 Microfácies M8 Diagnose Siltito argiloso (7:65:28) finamente laminado com microgradação normal, micromarcas lenticulares, micromarcas de calha e nódulos milimétricos de marcassita subordinadamente. Ocorre somente o icnogênero Helminthopsis isp. (característico da icnofácies Cruziana distal). Interpretação - Resulta da alternância de processos decantativos e fluxos turbulentos de baixa densidade em ambiente anóxico/redutor. Descrição Trata-se de siltito argiloso constituído de laminações milimétricas (0,1 mm 0,6 mm) de silte grosso a silte fino em microgradação normal. Apresenta base erosiva, micromarcas de calha (0,3 mm 1 mm) e nódulos de marcassita (0,3 mm). É a microfácies de maior percentagem em silte e areia muito fina. Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange a amostra 10 e 11 no perfil da figura 4. Este padrão casado (couplets) de argilito e siltito indica sedimentação episódica por fluxos trativos (O Brien et al., 1998). A Presença de laminações com base erosiva, micromarcas de calha e gradação normal, associado à abundância de material fitoclástico e grãos orientados, gerando uma microtrama orientada em relação ao acamamento sugere sedimentação por de fluxos hiperpicnais ou correntes de turbidez de baixa densidade. Este fato é apoiado pela ausência de microestruturas biogênicas (bioturbações), caracterizando um ambiente estressante pelo contínuo imput de água doce (Pemberton et al., 2001; Buatois, 2002; Gibert & Ekdale, 2002). Segundo Schieber (2007c) a presença de marcassita está associada a processos de oxidação, dissolução e posterior recristalização do material pirítico e fosfático reformulado. Uma vez formado o material pirítico de qualquer natureza no sedimento, intermitentes erosões e reformulação desses sedimentos proporcionam um mecanismo simples para remoção de argilas e concentração deste material, que são posteriormente oxidados, liberando altas concentrações de Fe 2+. Neste momento é necessária uma fonte de sulfeto de hidrogênio tais como as vindas de camadas de sedimentos organicamente ricos acima ou abaixo para causar a rápida precipitação de marcassita. Este tipo de mineral ocorre em depósitos de retrabalhamento em calcáreos e 29

127 frequentemente como concreções icorporadas a rochas microclásticas (Klein & Hurlbut, Jr., 1999). FIGURA 23 Fotomicrografia representando a microfácies M8 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Observe a ocorrência de micromarca de calha de tamanho centimétrico, na base (indicado pela seta amarela); uma micromarca lenticular de siltito (indicada pela seta branca) e uma sucessão de microgradações normais na parte superior da amostra (aumento 1x, nicol paralelo). FIGURA 24 Fotomicrografia representando a microfácies M8 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Observe a ocorrência superfícies erosivas em microgradação normal e micromarcas de calha na base, indicadas pelas setas amarelas (aumento 1x; nicol paralelo e luz transmitida). 30

128 Microfácies M9 Diagnose Siltito argiloso (8:64:28) intensamente bioturbado. Ocorre os icnogêneros Planolites isp.; Helminthopsis isp.; Zoophycos isp.; Terebellina isp. e Teicchichnus isp. (característicos da icnofácies Cruziana distal). Interpretação - Resulta da intensa reorganização biogênica (crustáceos, poliquetas e outros) em ambiente óxico/disóxico. Descrição Trata-se de siltito argiloso bioturbado, no qual ainda é possível observar indícios de microestruturas físicas (laminações e microndulações assimétricas). É caracterizada pelo aumento no índice de bioturbação e incremento de icnogêneros em relação às demais amostras. Pirita framboidal ocorre dispersa pela amostra. Discussão - A ocorrência desta microfácies abrange as amostras 12, 13, 14 e 15 no perfil da figura 4. Esta microfácies é oriunda da remobilização do substrato pela ação de organismos bentônicos na busca por alimento e seu índice de bioturbação é o maior em relação às demais (exceto a microfácies M1). Nesta microfácies é possível observar uma diminuição da presença de material fitoclástico, quando comparada as demais microfácies do trato de mar alto apresentadas anteriormente. Este fato sugere uma menor influência de processos hiperpicnais e influência de água doce, permitindo desta forma o desenvolvimento normal da icnofácies Cruziana distal (Pemberton et al., 2001 Buatois, 2002). 31

129 FIGURA 25 Fotomicrografia representando a microfácies M9 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Esta microfácies é caracterizada pelo alto índice de reelaboração biogênica e abundancia de microestruturas biogênicas. Microestruturas físicas ocorrem parcialmente bioturbadas. Note laminações plano paralelas indicadas pelas setas amarelas e spreites do icnogênero Teicchichnus isp.; indicado pelas setas brancas (aumento 1x; nicol paralelo e luz transmitida). FIGURA 26 Fotomicrografia representando a microfácies M9 (siltito argiloso). Ocorre no perfil da figura 4 referente ao trato de sistema de mar alto. Note conjunto de laminaçõs submilimétricas na parte superior (indicada pela seta branca) e microondulação assimétrica na parte inferior (indicada pela seta amarela), ambas encontran-se parcialmente obliteradas (aumento 1x; nicol paralelo e luz tran 32

130 DISCUSSÃO De um modo geral as microfácies mostram-se essencialmente sílticas-argilosas. O trato de sistema transgressivo apresenta caracteristicamente uma microfácie sílticas-arenosa com alto índice de reelaboração biogênica e presença de pirita, e outra extremamente argilosa, rica em matéria orgânica e pirita framboidal. Já o trato de mar alto, é caracterizado por microfácies sílticas-argilosas com baixo índice de reformulação biogênica (bioturbações) e apresenta caracteristicamente inúmeras microestruturas de origem física ou hidrodinâmica (e.g. Micromarca de calha, microondulações assimétricas, microgradações, microlaminações etc.) e de origem microbial (micromarca de corrugação). O perfil da figura 3 referente ao trato transgressivo sugere a presença de 3 parassequências. A primeira ocorre da cota de 8m a 25m; a segunda, de 25m a 39m; e a terceira, de 39m a 59m aproximadamente. O processo deposicional dominante foi a remobilização do substrato pela ação de ondas que trasportavam material de maior granulometria (silte e areias) para regiões mais distais, seguido de reelaboração biogênica (microfácies M1). Este processo é atestado pela alta proporção de silte e areia muito fina, além da ausência de microestruturas físicas ou hidrodinâmicas em grande parte das amostras. Com o incremento da profundidade promovida pela subida do nível relativo do mar, dá-se a deposição de finos (argilas) por processos decantativos (atestado pela microfácies M2), que registra uma importante superfície de inundação de 3 a ordem (Figura 14); corroborando assim, a interpretação paleoambiental proposta por Diniz (1985) e Bergamaschi (1999) de deposição em mar raso (antepraia inferior a costa-afora), submetidas à ação de ondas e correntes. Quando em sucessão, as microfácies apresentam-se semelhantes àquelas descritas por O Brien & Slatt (1990), mostrando uma mudança vertical na composição (aumentando a proporção de argila) e na microtrama (passando de aleatória a orientada). Potter et al. (2005) advoga que a ação de ondas em mares rasos, gera turbulência no fundo e mantém as partículas em suspensão, permitindo que correntes de maré, retorno/relaxação e geostróficas entre outras, transportem sedimento em suspensão para regiões distais (offshore). Ainda segundo os autores, a ação de ondas amplificadas por eventos de tempestade pode 33

131 resuspender o sedimento de regiões mais proximais do mar raso e gerar correntes de turbidez de baixa densidade que transportam material de maior granulometria para regiões mais distais. Estas correntes acabam por oxigenar o fundo marinho, favorecendo assim, a reelaboração biogênica. Diferentemente do trato transgressivo, as microfácies que caracterizam o Trato de mar alto (M3 a M9) exibem abundantes microestruturas físicas e baixo índice de reelaboração biogênica (exceto a microfácies M9). O perfil da figura 4 sugere duas parassequências. A primeira ocorre da cota de 1m a 3,20m aproximadamente e a segunda da cota de 3,20m a 7,20m aproximadamente. A camada arenosa situada próxima a cota de 4m é considerado um evento anômalo gerado por tempestades que transportaram material de maior granulometria e essencialmente arenoso para regiões mais distais. A primeira parassequência mostra um conjunto de microfácies (M3 a M5) de tendência mais regressiva atestada pela maior proporção de silte e areia intercaladas aos folhelhos culminando em pacotes centimétricos ou métricos de areia no topo da parassequência. Já segunda parassequência, de caráter também regressivo indica uma tendência mais transgressiva (menor granulometria e diminuição dos pacotes arenosos) quando analisada num contexto de 4 a ordem. Ambas as parassequências do trato de mar alto mostram intercalação de material síltico/argiloso gerando um acamamento riscado, abundância de detritos vegetais (material fitoclástico) e microestruturas físicas. Estas microestruturas revelam uma série de feições associadas a fluxos de corrente (feições erosivas), mais precisamente mostrando aumento ou diminuição da energia do fluxo (feições com base erosiva e diminuição granulométrica em direção ao topo). Este padrão riscado ou casado ( couplets ) é indicativo de sedimentação episódica por fluxos trativos (O Brien et al.,1998; Davies et al., 1991; Plink-Björklund & Steel, 2003). As microfácies que ocorrem da cota de 1m a 4,5m (M3 a M7), revelam a alternância de processos decantativos e trativos, enquanto que a alta percentagem de detritos vegetais (material fitoclástico) sugerem sedimentação por fluxos hiperpicanais. Já a microfácies M8 que ocorre próxima a cota de 5m está associada a fluxos turbulentos de baixa densidade (correntes de 34

132 turbidez diluídas) devido a sensível diminuição de detritos vegetais e por exibir laminações com microgradação normal, registrando assim a fase de desaceleração do fluxo. A microfácies M9 que ocorre da cota de 6m a 8m é caracterizada pela maior argilosidade em relação as demais e por apresentar um aumento significativo no grau de bioturbação. A observação das microestruturas biogênicas (bioturbações) que ocorrem no trato de mar alto permitiu a identificação da icnofácies Cruziana empobrecida num contexto de contexto de costa-afora distal (lower offshore) para a primeira parassequência, atestada pela baixa diversidade de icnogêneros e baixo índice de reelaboração biogênica somados a abundância de detritos vegetais. Este caráter empobrecido da icnofácies pode ser gerado pelo aumento local na taxa sedimentar resultante do aporte de água doce fluvial. Para a segunda parassequência, foi possível estabelecer uma icnofácies Cruziana distal, atestada pelo aumento no índice de reelaboração biogênica, incremento de icnogêneros e quase ausência de detritos vegetais, resultante da menor influência fluvial. CONCLUSÃO A análise de microfácies mostra-se eficiente para a caracterização de processos e paleoambientes. Quando em sucessão o mapeamento das microestruturas, bem como a mudança na microtrama das microfácies, reflete mudanças nas condições ambientais e de sedimentação, além de fornecer pistas para a caracterização de uma condição deposicional específica. As microfácies descritas para o trato transgressivo, quando mapeadas em sucessão, mostram uma microtrama caótica e composição rica em areia muito fina e silte (de cores mais claras) que são substituídas em direção ao topo por microfácies mais argilosas (cores mais escuras) ainda com microtrama caótica, podendo em alguns pontos mostrar alguma orientação; e estas são sucedidas por microfácies argilosas de cores escuras a negras e microtrama orientada, típica de transgressões marinhas e sua origem resulta do decaimento da atividade biogênica, geralmente ocasionado por condições estressantes (anoxia), marcando assim, uma superfície de inundação. Já as microfácies do trato de mar alto revelam que o ambiente era constantemente sujeito a influência de sedimentação episódica por fluxos hiperpicnais, além de processos de 35

133 ressedimentação por tempestades, alternando níveis de baixa (processos decantativos) e alta energia (Processos trativos). Embora sujeitas a intercalações de camadas arenosas e sílticas, as microfácies do trato de mar alto mostram uma microtrama relativamente orientada. Estas microfácies quando mapeadas em sucessão mostram mudança vertical na microtrama, passando de orientada a caótica, além de aumento da proporção de sedimentos tamanho silte e areia muito fina. A observação do caráter selante ou reservatório das microfácies foi inferido a partir de aspectos texturais e composicionais. A microfácies de melhor qualidade reservatório (M1) e selante (M2) são atribuídas ao trato de sistema transgressivo. A microfácies M1 mostra altas percentagens de silte e areia muito fina (56% e 22%) dispersos pela amostra, microtrama caótica e alto índice de reelaboração biogênica, que acaba por reduzir a capacidade selante. Creditamos que sua gênese está ligada a ação de ondas e posterior reelaboração biogênica. Já a microfácies M2 mostra alta percentagem de argila (57%) e microtrama orientada, sendo gerada por processos decantativos relacionados ao aumento relativo do nível do mar e marca uma importante superfície de inundação num ciclo de 3 a ordem. As microfácies que compõem o trato de sistema de mar alto (M3 a M9), por sua vez, mostram intercalações de camadas submilimétricas e milimétricas de silte ou areia muito fina, microtrama relativamente orientada, baixo índice de reelaboração biogênica e inúmeras microestruturas (hidrodinâmicas, biogênicas e microbiais). Uma análise preliminar, em termos de capacidade selante e reservatório dos tratos de sistema aqui analisados, nos permitem inferir que o trato transgressivo (Membro jaguariaíva) este excelente capacidade para atuar como reservatório de baixa permeabilidade, fato indicado pela ocorrência da ocorrência da microfácies M1 em grande parte do perfil analisado. Embora sujeitas a intercalações de camadas arenosas e sílticas, as microfácies do trato de mar alto (M3 a M9) mostram uma microtrama relativamente orientada, favorecendo assim a atuação do trato de mar alto como possível selante. 36

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137 Anexo D Análises de DRX Difratogramas referentes às amostras do trato transgressivo (Membro Jaguariaíva) e do trato de mar alto (Membro São Domingos).

138 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 1 (DRX). 1

139 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 2 (DRX). 2

140 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 3 (DRX). 3

141 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 4 (DRX). 4

142 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 5 (DRX). 5

143 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 6 (DRX). 6

144 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 7 (DRX). 7

145 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 8 (DRX). 8

146 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 9 (DRX). 9

147 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 10 (DRX). 10

148 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 11 (DRX). 11

149 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 12 (DRX). 12

150 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 13 (DRX). 13

151 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 14 (DRX). 14

152 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 15 (DRX). 15

153 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 16 (DRX). 16

154 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 17 (DRX). 17

155 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 18 (DRX). 18

156 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 19 (DRX). 19

157 Trato transgressivo (Mb. Jaguariaíva) Análise de difratometria da amostra 20 (DRX). 20

158 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 1 (DRX). 21

159 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 2 (DRX). 22

160 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 3 (DRX). 23

161 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 4 (DRX). 24

162 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 5 (DRX). 25

163 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 6 (DRX). 26

164 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 7 (DRX). 27

165 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 8 (DRX). 28

166 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 9 (DRX). 29

167 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 10 (DRX). 30

168 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 11 (DRX). 31

169 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 12 (DRX). 32

170 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 13 (DRX). 33

171 Trato de mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 14 (DRX). 34

172 mar alto (Mb. São Domingos) Análise de difratometria da amostra 15 (DRX). Trato de 35

173 Anexo E Resumo IAS Devonian shale microfacies in the Paraná Basin (Brazil)

174 Devonian shale microfacies in the Paraná Basin (Brazil) LEONARDO BORGHI, Laboratório de Geologia Sedimentar, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil; THIAGO G. CARELLI, Laboratório de Geologia Sedimentar, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil. ISC th International Sedimentological Congress (Abstract ID: 798) Expressive shale formations occur in the Devonian strata in the onshore cratonic Brazilian basins (Solimões, Amazonas, Parnaíba and Paraná basins), where they are usually recognized as potential source rocks, but not evaluated so far as effective sealing rocks or gas reservois (shale gas) The present microfacies analysis of Devonian shales from the Paraná Basin (Ponta Grossa Fm), based on petrographic thin section descriptions (allied to TOC and XRD analysis), involves challenging procedures (difficulty in obtaining good thin sections and in making the appropriate microscopic observations), that are, when overcome, rewarding due to low costs and good results in characterizing reservoir/seal quality. Moreover they provide adequate process paleoenvironment interpretations, particularly relevant if data are tied to a well known stratigraphic context. Based on a previous detailed sequence stratigraphic study (Bergamaschi and Pereira, 2001), we chose two outcrop areas in the Eastern border of the basin (Paraná State), where a HST (São Domingos Mb) and a TST (Jaguariaíva Mb) were well defined in a 3rd order depositional sequence framework, and where smaller T-R cycles are identified. Complementary data also come from other outcrop sites, in the Northwestern border of the basin (Mato Grosso State) and even from the same Eastern border. The Ponta Grossa Fm microfacies reveal mainly clayey-silty shales (high silt:clay ratio), illite/kaolinite composition with abundant continental palynodebris, and varied physical and biogenical microstructures (microscours, microload-casts, silt/mud ripples, silt laminae, micrograded laminae, microbiolaminations and bioturbations), deposited from offshore to prodeltaic marine paleoenvironments (interpretations supported by biogenic/trace-fossils observations). Unlike HST microfacies, the TST ones reveal smaller TOC (~0.5%), chaotic microtexture and the absence of physical microstructures, resulting from intense wave 1

175 reworking and bioturbation, particularly during the early TST phase. The HST microfacies suggest strong current reworking of the bottom, revealed by the varied identified physical microstructures, probably resulting from hyperpycnal flows, which would be responsible for higher TOC values (~0.8%), associated to continental palynodebris in silty shales. These shale microfacies altogether show a fair potential as unconventional reservoirs (gas shale), which may eventually reduce their effectiveness in sealing the Tibagi Mb sandstones of the Ponta Grossa Fm, or the underlying Furnas Fm sandstones (Lower Devonian), in eventual speculative petroleum systems. Reference: Bergamaschi, S. & Pereira, E. Caracterização de sequências deposicionais de 3ª ordem para o Siluro-devoniano na sub-bacia de Apucarana, bacia do Paraná, Brasil. In: MELO, J.H.G. & TERRA, G.J.S. (Eds). Correlação de sequências paleozóicas Sulamericanas, Petrobras Ciência Técnica Petróleo, Seção Exploração de Petróleo, n. 20, p ,

176 Anexo E Análise petrográfica Planilha para descrição de rochas microclásticas

177 1