UnB - outros cursos: TESES DE DOUTORADO

UnB/IG - DISSERTAÇÕES E TESES DE OUTROS CURSOS
DE PÓS-GRADUAÇÃO NO BRASIL

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
Instituto de Geociências / Departamento de Geologia
TESES DE DOUTORADO

1999

ESTUDO MINERALÓGICO, PETROLÓGICO, GEOQUÍMICO E ISOTÓPICO DO COMPLEXO INTRUSIVO DE VÁRZEA ALEGRE – ES

SILVIA REGINA DE MEDEIROS
silviar@unb.br

Medeiros,S.R. 1999. Estudo Mineralógico, Petrológico, Geoquímico e Isotópico do Complexo Intrusivo de Várzea Alegre - ES. Tese de Doutorado, Instituto de Geociências/Departamento de Geologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro; pp

Área de Concentração: Geologia Regional e Econômica
Data: 14/1/1999
Orientador: Profa. Cristina Maria Wiedemann
Co-orientador: Prof. Alcides Nòbrega Sial

Palavras-chave: Mineralogia; Petrologia; Estudos Isotópicos.

RESUMO

O Complexo Intrusivo de Várzea Alegre é um exemplo de magmatismo bimodal, tardi a pós-tectônico do Cinturão Móvel Costeiro, aflorante na porção centro-sul do Espírito Santo. O complexo intrusivo compreende um anel externo charno-enderbítico que intrude rochas metamórficas de fácies anfibolito alto a granulito, e é intrudido por duas séries cálcio-alcalinas distintas: uma de médio-K, representada por Opx-gabros, monzogabros, quartzo-dioritos, quartzo-monzodioritos e outra de alto-K, representada por rochas graníticas megaporfiríticas.
O complexo possui em mapa forma circular, com os sucessivos magmatitos que o compõem se distribuindo de forma aproximadamente concêntrica às rochas gabróicas que afloram na sua porção central (Medeiros, 1993).
O contato entre os litotipos de composição quartzo-diorítica a quartzo-monzodiorítica e o granito megaporfirítico do domínio interno se dá através de zonas de estrutura em rede e/ou schlieren caracterizando zonas de mingling, com diferentes gradações/proporções do litotipos envolvidos.
Os charno-enderbitos (hiperstênio-quartzo-dioritos a mozonitos) representam um primeiro pulso magmático solidificado sob baixa pressão de H₂O e alta pressão de CO₂ (Mendes, 1996, 1997). São rochas megaporfiríticas, de cor verde, que exibem foliação bem desenvolvida próxima aos contatos tanto com as encaixantes regionais, quanto com litotipos do domínio interno. Possuem como minerais principais plagioclásio (An₃₂ a An₄₀), alcali-feldspato pertítico/mesopertítico, ortoperoxênio, biotita, hornblenda, e em menor proporção ilmenita, magnetita, pirita, apatita, e zircão.
Os litotipos básicos (Opx-gabros e monzogabros) são os que apresentam maior proporção modal de piroxênios. Grãos de ortoperoxênio (hiperstênio) exibem lamelas de clinopiroxênio (salita/augita) e vice-versa, e são parcialmente substituídos por anfibólio e biotita. Nas rochas intermediárias exsolução e substituição em piroxênios são ausentes. Os ortoperoxênios variam do hiperstênio ao ferrohiperstênio e salita é a composição do clinopiroxênio.
Biotita é o mineral máfico mais abundante, seguindo em abundância os piroxênios nos litotipos básicos e intermediários, e única fase máfica nos tipos graníticos. Análises por microssonda mostram enriquecimento em FeO e empobrecimento em Mg na gradação dos primeiros litotipos. São biotitas ricas em TiO₂( 2.23 a 5.63%) em todos os tipos estudados.
Anfibólio primário é restrito às rochas de composição intermediária. São mais freqüentes nos quartzo-dioritos e quartzo-monzodioritos, compondo os aglomerados máficos.
O plagioclásio nos litotipos básicos varia de An_40-60 (andesina/labradorita) e grada para An_25-40 (oligoclásio/andesina) nos quartzo-dioritos e quartzo-monzodioritos. São hipidiomórficos, na sua maioria tabulares, e localmente nos gabros tendem a uma orientação preferencial.
O feldspato alcalino nas rochas em que ocorre é hipidiomórfico a xenomórfico, e apresenta pertitas em proporções variáveis. Constitui os megacristais do granito megaporfirítico.
O quartzo é xenomórfico, amebóide, comumente apresentando extinção ondulante e, localmente, subgrãos. Ocorre subordinadamente em intercrescimentos com anfibólio e biotita, nas rochas básicas e intermediárias.
Os minerais opacos mais freqüentes são ilmenita, magnetita e Ti-magnetita, e os minerais acessórios mais freqüentes são apatita e zircão.
Temperaturas de cristalização foram estimadas utilizando-se pares de piroxênios, anfibólio e plagioclásio, ilmenita e magnetita, e ainda plagioclásio e álcali-feldspato. Os resultados obtidos com os pares de piroxênios (média em torno de 850 ⁰C) só encontram semelhança na literatura com temperaturas de reequilíbrio em estado subsólidus (Linsley & Munoz, 1969). Com o par plagioclásio-anfibólio, nos litotipos intermediários, as temperaturas são em torno de ± 750 ⁰C, refletindo temperaturas de equilíbrio. Para os pares ilmenita-magnetita e plagioclásio-alcali-feldspato as temperaturas obtidas foram baixas, entre ~ 350-550 ⁰C. No entanto, na literatura, valores dessa ordem são reportados por alguns autores como temperaturas magmáticas de reequilíbrio.
A provável pressão confinante de consolidação dos litotipos investigados, obtidas com a aplicação de alguns geobarômetros que utilizam o teor de Al em anfibibólio é de 5.9 Kbar. Para os gnaisses regionais, dados da literatura reportam pressões entre 7 e 8 Kbar.
Os dados geoquímicos para a série cálcio-alcalina de médio K, cogenética aos gabros, mostram rochas enriquecidas em elementos incompatíveis como Ba, Sr, La, Ce e Pb, parcialmente empobrecidas em HFS e com valores de Zr, Hf e Ti compatíveis com magmatismo do tipo N-MORB. O aumento progressivo dos teores de ETR das rochas intermediárias, acompanhando a tendência das rochas gabróicas, sem anomalia de Eu, sugere um processo de cristalização fracionada pouco evoluído. O modelamento geoquímico para a variação dos elementos maiores e traços, com base em assembléia fracionante composta de piroxênio, plagioclásio, biotita e ilmenita confirma a cristalização fracionada como principal processo na evolução dos litotipos.
Os padrões dos ETR da série cálcio-alcalina de médio K só encontram semelhança na literatura àqueles de magmatitos presentes em segmentos anômalos das cadeias mesoceânicas e basanitos, provavelmente oriundos de um manto enriquecido (magmatismo do tipo E-MORB). Para os charno-enderbitos semelhante padrão foi observado, porém com pequena anomalia positiva para Eu.
Os dados isotópicos de Rb-Sr e Sm-Nd confirmam a semelhança das razões das rochas básicas e intermediárias investigadas de Várzea Alegre com aquelas oriundas de um reservatório mantélico enriquecido. As “idades modelo” calculadas pelo método CHUR, e relacionadas à idade da fonte, foram de cerca de 1.0 Ga., e podem estar relacionadas a um episódio de enriquecimento do manto.

MINERALOGICAL, PETROLOGICAL, GEOCHEMICAL AND ISOTOPIC STUDY OF THE VÁRZEA ALEGRE INTRUSIVE COMPLEX – ES STATE

Keywords: Mineralogy; Petrology; Isotopic studies

ABSTRACT

The Várzea Alegre Intrusive Complex is an example of a late to post-tectonic bimodal magmatism in the central-southern portion of the Costeiro Mobile Belt, State of Espírito Santo, Southeast Brazil. It has an outer charno-enderbitic ring that is enclosed in high amphibolite to granulitic metamorphic grade rocks, and was intruded by two different calc-alkalic rock series: a medium-K, represented by opx-gabbros, monzogabbros, quartz-diorites and quartz-monzodiorites, and a high-K, represented by megaporphyritic granitic rocks.
The almost circular shape of the complex shows a concentric distribution of the rocks surrounding a central portion of a gabroic lithotype (Medeiros, 1993).
The contact between the quartz-dioritic to quartz-monzodioritic rocks and the megaporphiritic granite of the inner domain is characterized by net-veined and/or schlieren structures, resulting in mingling zones with variable proportions of the involved lithotypes.
The charno-enderbites (hypersthene-quartz diorites to monzonites) represent the first magmatic pulse. They have a dark green color and a megaporphyritic texture, and were crystalized under high CO2 and low H2O fluid pressure (Mendes, 1996 and 1997). They show well developed foliation, close to the contacts (as with the host rocks as the inner lithotypes of the complex). Their principal mineralogical constituents are: plagioclase (An₃₂-An₄₀), perthitic/mesoperthitic alkali-feldspar, Opx, biotite, hornblende and minor quantities of ilmenite, magnetite, pyrite, apatite and zircon.
The gabbros and monzogabbros have the highest modal proportions of pyroxenes. Orthopyroxene grains (hypersthene) are partially replaced by amphibole and biotite and show clinopyroxene exsolution lamella (salite/augite), and vice-versa. These characteristics were not observed among the intermediated rocks, where the Opx composition vary from hypersthene to Fe-hypersthene and the Cpx are salite.
After the pyroxenes, biotites are the most abundant mafic mineral in the basic to intermediated rocks. In the granites they are the only mafic phase. Microprobe analysis indicate FeO enrichment followed by MgO depletion from the basic to the intermediated lithotypes. The biotites have high TiO₂ contents, varying from 2.23 to 5.63% within all the investigated samples.
Primary amphiboles were only observed in the quartz-diorites and quartz-monzodiorites, where they are included in the mafic aggregates.
In the basic lithotypes the plagioclase composition vary from An_40-An₆₀ and they grade to An₂₅-An₄₀ in the quartz-diorites and quartz-monzodiorites. They exhibit a hypidiomorphic shape, a tabular habit and tend to have a preferential orientation in the gabroic rocks.
In the studied rocks the K-feldspars are hypidiomorphic to xenomorphic and variable perthitic. They represent the megacrysts found in the megaporphyritic granite.
Quartz is xenomorphic, showing amoeboidal shape, undulatory extinction and locally subgrains. It also occurs as intergrowths with amphibole and bitite in the basic and intermediated rocks.
The most common opaque phases are magnetite, ilmenite and Ti-magnetite, and apatite and zircon were the other accessory minerals observed in all the rocks.
Crystallization temperatures were obtained through the following minerals pairs: Opx-Cpx, amphibole-plagioclase, ilmenite-magnetite and plagioclase-K-feldspar. The pyroxene geotermoter yielded temperatures of approximately 850⁰C. This result is compatible to subsolidus reequilibrium temperatures found in the literature (Linsley & Munoz, 1969). In the intermediate lithotypes, the pair plagioclase-amphibole yielded temperatures around 750 ⁰C, which could be considered as equilibrium temperature. Lower temperatures, ranging from 305-550 ⁰C, were obtained for the pairs ilmenite-magnetite and plagioclase-alkali feldspar, probably related to reequilibrium magmatic processes, as pointed out by some authors in the literature.
Probable crystallization pressures obtained through the empirical calibration method of Al-content in amphiboles were around 5.9 Kbar. Pressures varying from 7 to 8 Kbar have been reported for the regional gnaissic rocks.
Geochemical data from the medium-K calc-alkalic rocks, cogenetic to gabbros, show an incompatible element enrichment, mainly of Ba, Sr, La, Ce and Pb. The HFS elements are partially depleted and Zr, Hf and Ti show similar concentrations to N- type MORB rocks. The parallel REE pattern exhibited by the basic and intermediate rocks, associated to the gradual increase of REE-contents in the late point towards less evolved fractional crystallization processes. The petrogenetic modelling using major and trace elements, considering pyroxene, plagioclase, biotite and ilmenite as fractionated assemblage, confirms such hypothesis.
The medium-K calc-alkalic series shows REE patterns compared to magmatites from anomalous portions of the middle-ocean ridge and basanites, which were probably originated from an enriched mantle (E-type MORB magmatism). A similar pattern, with a small positive Eu anomaly, was observed for the charno-enderbites.
Rb-Sr and Sm-Nd isotopic data also point towards a enriched mantle reservoir for the basic and intermediate rocks from Várzea Alegre. The calculated CHUR model age (related to the lenght of time the magma has been separated from the mantle) was around 1.0 Ga, and it can reflect an episode of mantle enrichment.

2002

REVISÃO DA BIOCRONOESTRATIGRAFIA DE MIÓSPOROS DO DEVONIANO - CARBONÍFERO INFERIOR DA BACIA DO AMAZONAS E CORRELAÇÃO COM OUTRAS BACIAS PALEOZÓICAS BRASILEIRAS

JOSÉ HENRIQUE GONÇALVES DE MELO
jhmelo@cenpes.petrobras.com.br

DATA DE DEFESA: 25 / 03 / 2002
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: PALEONTOLOGIA E ESTRATIGRAFIA
ORIENTADOR: Prof. René Rodrigues (Petrobras) - Prof. Ismar de Souza Carvalho (UFRJ)
Banca Examinadores: Prof. João Graciano Mendonça Filho (UFRJ); Prof. Jorge Carlos Della Favera (UERJ); Prof. Leonardo Borghi (UFRJ); Profa. Norma Maria da Costa Cruz (CPRM); Prof. Yngve Grahn (UERJ)

Palavras-chave: Bioestratigrafia, miósporos, Devoniano, Carbonífero, Bacia do Amazonas, palinologia, Estados do Amazonas (AM) e Pará (PA).

RESUMO

     Apresenta-se um zoneamento com base em miósporos para o intervalo Devoniano basal - Carbonífero Inferior (Lochkoviano - Viseano) da Bacia do Amazonas, como resultado de uma análise detalhada de sucessivas associações e biorizontes palinoflorísticos na bacia. O uso combinado de taxa-guias de zoneamentos da Euramérica e Gondvana Ocidental permite subdivisões, datações e correlações mais detalhadas dos estratos paliníferos da Bacia do Amazonas, em termos das biozonas de mesma idade na Europa Ocidental e no Old Red Sandstone (ORS) Continent.
     O arcabouço proposto inclui 17 novas zonas intervalares, dispostas em sucessão vertical contínua, e definidas geralmente por biorizontes de primeira ocorrência de taxa selecionados. Além dessas, uma cenozona de miósporos, recentemente descrita para a seção basal do Carbonífero Superior da Bacia do Amazonas, é também revisada e integrada ao novo zoneamento, ora estabelecido para os estratos paleozóicos subjacentes.
     Os dados de miósporos oferecem subsídios a enfoques diversos nos estudos geológicos da bacia. Podem ser utilizados, por exemplo, na elucidação da idade e relações estratigráficas de unidades rochosas regionais; na calibração da distribuição vertical de outros grupos de palinomorfos presentes nos mesmos intervalos; e na identificação e datação de hiatos e seções com sedimentação condensada, eventos de anoxia marinha, ciclos de erosão e re-sedimentação, etc.
     Embora erigido primariamente para uso em escala regional, o novo zoneamento possui caráter unificador, podendo ser aplicado às demais bacias paleozóicas do Brasil e de outras regiões do Gondvana Ocidental onde sucessões similares de miósporos são documentadas.

REVISION OF THE DEVONIAN - LOWER CARBONIFEROUS MIOSPORE BIOCHRONOSTRATIGRAPHY OF THE AMAZON BASIN AND CORRELATION WITH OTHER PALEOZOIC BASINS OF BRAZIL.

Key-words: Biostratigraphy, miospores, Devonian, Carboniferous, Amazon Basin, palynology, States of Amazonas (AM) and Pará (PA).

ABSTRACT

     A miospore biozonation is presented for earliest Devonian - Early Carboniferous (Lochkovian through Viséan) stratigraphic sections of the Amazon Basin, as a result of a detailed study of various miospore assemblages and biohorizons in the basin. The combined use of selected Euramerican and Western Gondwanan forms as zonal and characteristic taxa permits accurate subdivision, dating and correlation of Amazon Basin palyniferous strata in terms of equivalent miospore zones of Western Europe and the Old Red Sandstone (ORS) Continent.
     The proposed scheme consists of 17 new, successive interval zones, mostly bounded by first occurrence biohorizons of selected miospore taxa. In addition, an assemblage zone recently described for the early Late Carboniferous strata of the Amazon Basin is partly revised and integrated with the new biozonation of older Paleozoic sections.
     The miospore data provide new insights into a variety of issues pertinent to the basin's geology. Examples of their applicability include: elucidation of the age and stratigraphic relationships of regional rock units; the calibration of stratigraphic ranges of other, concurrent palynomorph groups; the detection and dating of intervening hiatuses, condensed sedimentary sections, anoxic phases, erosion and resedimentation cycles, etc.
     Although primarily devised to serve as a regional biozonation, the new scheme presented here has a unifying character, because it can be applied to other Paleozoic basins of Brazil and Western Gondwanan regions where similar miospore successions are documented.

FÁCIES, ARQUITETURA DEPOSICIONAL, TEMPESTITOS E O DEVONIANO DA BACIA DO PARANÁ

LEONARDO BORGHI
lborghi@geologia.ufrj.br

DATA DE DEFESA: 19/02/2002
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: PALEONTOLOGIA E ESTRATIGRAFIA
ORIENTADOR: Profa. Diana Mussa
Banca Examinadores: Prof. Jorge Carlos Della Fávera; Prof. André Ribeiro; Prof. Ismar de Souza Carvalho; Ciro Jorge Appi; Nilo Chagas de Azambuja Filho

Palavras Chave: TEMPESTITOS; FÁCIES; ARQUITETURA DEPOSICIONAL; DEVONIANO; BACIA DO PARANÁ

RESUMO

Esta tese discute aspectos conceituais da análise de fácies, particularmente do ponto-de-vista da arquitetura deposicional, como caminho para o estudo de fácies de tempestitos (depósitos de tempestade), seus modelos de fácies e gênese. O Devoniano da bacia do Paraná (formações Furnas e Ponta Grossa) é o caso-de-estudo proposto. Inicialmente, o principal problema identificado na moderna análise de fácies refere-se ao conceito e à prática de reconhecimento das relações de fácies. Tradicionalmente, as relações de fácies são propostas com base no aspecto gradacional entre elas; ou em testes geoestatísticos; ou ainda através da Lei de Walther que reconhece relações de fácies desde que discordâncias não a separem. Todos esses critérios são mostrados falíveis, porque as fácies raramente mostram contatos gradacionais; testes geoestatísticos só determinam as prováveis relações, mas não as verificando; e discordâncias, apesar de falsearem uma relação, são por demais interp retativas quanto à sua natureza. Então um novo postulado (Relação de Fácies) é proposto para estabelecer essas relações ("Fácies contidas entre superfícies de acamamento de mesma ordem hierárquica em uma mesma sucessão estratigráfica, sem a intervenção de superfícies de magnitude maior, guardam entre si uma relação genética e podem ser estabelecidas em associação"). A hierarquização de superfícies de acamamento parece ser o melhor método para essa prática, e uma classificação de três ordens é proposta para a diagnose de um elemento arquitetural, a menor unidade de uma modelo de fácies (unidades arquiteturais de maior magnitude são parasseqüências, tratos de sistemas e seqüências deposicionais. O estado-da-arte do conhecimento sobre os tempestitos aponta para três aspectos de debate: agentes (furacões, tempestades de inverno, maremotos e ondas internas), mecanismos de transporte (correntes de refluxo, corrente geostrófica, fluxo turbidítico e fluxo hiperpicnal) e processos s edimentares deposicionais (correntes unidirecionais, correntes de turbidez e correntes oscilatórias). Estas são defendidas através de opiniões oceanográficas (Recente) ou geológicas (passado), ainda sem consenso. Correntes unidirecionais e oscilatórias (ondas) são simuladas em laboratório (flume) com resultados bem aceitos para a compreensão de alguns tempestitos. Faciologicamente, os tempestitos são comumente identificados pela presença de HCS (estratificação cruzada monticulada), e seus modelos de fácies enfatizam variações verticais de texturas e estruturas sedimentares como análogos da Seqüência de Bouma de turbiditos. Estes são conhecidos como tempestitos clássicos. Todavia, muitos outros tempestitos mencionados na literatura não se enquadram nesse conceito. De fato, parece ser impossível circunscrever um tempestito em qualquer conceito descritivo, tratando-se realmente de um conceito interpretativo de um agente geológico. Em termos de elementos arquiteturais, muito pou co esforço de análise foi feito e, neste, particularmente restritos a sucessões de arenitos/folhelho. Os folhelhos são muito importantes para a definição dos limites do elemento arquitetural. A Formação Furnas (arenitos, unidade inferior do Devoniano da Bacia do Paraná) mostra um espectro completo de litologias (e texturas) e estruturas sedimentares de tempestitos que, complementados por aqueles típicos da Formação Ponta Grossa (folhelhos, unidade superior do Devoniano da Bacia do Paraná), permitiram uma nova classificação de fácies de tempestito. Esta classificação é baseada em quatorze litofácies, geneticamente organizadas em quatro associações de fácies. Duas, tratadas como tratos de fácies (fácies que são derivadas por processos), são produzidas pela combinação de correntes oscilatórias (ondas) com fluxos turbiditicos (trato A1-B1-C1-C2-D ou turbidez–oscilação) ou com correntes unidirecionais (trato A2-B2-C2-D ou corrente–oscilação). A liquefação do substrato por carguea mento de onda, evoluindo para fluxo turbiditico, e inundação catastrófica costeira criam uma terceira associação de fácies (trato A-B-C-D ou de corrente de turbidez). A última, tratada simplesmente como uma associação de fácies, é resultado único de ação de correntes oscilatórias (associação A3-C3-E-F). Neste modelo de fácies, denominado "plexo tempestítico", aproximado ao modelo de fácies (trato) de turbiditos de E. Mutti – como sugerido anteriormente por J.C. Della Fávera – e alguns mecanismos sedimentológicos particulares (transformação de fluxo por difusão turbulenta e "zona de ultrapassagem") são característicos. Apenas a Formação Furnas permitiu a discussão de dois novos tipos de elementos arquiteturais, devido a bons afloramentos: Arenitos em Canal (Can) e Arenitos em Acreção Vertical (AVA). O primeiro resulta de excavações por correntes de retorno de tempestades na antepraia superior, seguido do preenchimento por fácies do trato de turbidez; e, o último, por fácies d os tratos de turbidez–oscilação e corrente–oscilação. Ambos estes elementos são muito pouco discutidos na literatura tratando-se de novos elementos arquiteturais.

FACIES, DEPOSITIONAL ARCHITECTURE, TEMPESTITES AND THE DEVONIAN OF THE PARANÁ BASIN

ABSTRACT

This thesis discusses conceptual aspects of the facies analysis, particularly from the "depositional architecture" point of view, in way for the study of tempestite facies (storm deposits), facies models and their genesis. The Devonian of the Paraná Basin (Furnas and Ponta Grossa formations), in Southern Brazil, is a proposed case of study. Initially, the main problem identified in the modern facies analysis is concerned to the concept and to the recognition practice of a facies relationship. Traditionally, facies relationships are proposed on the gradational aspect between them; or on geostatistical tests; either on the Walther Law, which recognise a facies relationship unless unconformities split them. All these criteria are shown to be falible, as facies seldom show gradational contacts; geostatistical tests can only specify probable relationships, but not verify them; and unconformities do falsify these relationships among two facies, but are a very matt er of interpretation. So, a new postulate (Facies Relationship) is proposed to establish these relationships ("Facies contained between bedding surfaces of the same hierarchical order, in one stratigraphic succession, without the intervenience of a bedding surface of greater magnitude, are genetically related to each other, and may be conceived in association"). The hierarchization of bedding surfaces seems to be the better method for that practise, and a three-fold classification is proposed for the diagnosis of an architectural element, the smallest unit for any facies model (architectural units of greater magnitude are parasequences, system tracts and depositional sequences). The state-of-art of tempestite knowledge points to three aspects of debate: agents (hurricane, winter storm, tsunamis and internal waves), transport mechanisms (ebb currents, geostrophic currents, turbiditic flows, and hyperpicnal flows), and sedimentary processes during deposition (unidirectional cu rrents, turbidity currents, and oscilatory currents). These are defended through purley oceanographic (Recent) or geological (past) opinions, still without consensus. Unidirectional and oscilatory currents (waves) are simulated in laboratory (flumes) with reasonably accepted results for the comprehention of some tempestites. Faciologically, tempestites are commonly identified by the presence of the HCS (hummocky cross-stratification), and their facies models emphasize vertical variations of textures and sedimentary structures as analogues of the Bouma Sequence of turbidites. These are known as classical tempestites. Nevertheless, many other tempestites mentioned in the literature do not fit in this concept. Indeed, it seems to be impossible to circunscribe a tempestite to any descriptive concept. It is actually an interpretative concept of the geological agent. In architectural element terms, very few efforts of analysis were made, and these are particularly restricted to s andstone/shale successions. Shales are very important for the definition of the architectural element boundaries. Furnas Formation (sandstones, lower unit of the Devonian in the Paraná Basin) presents a full spectrum of tempestite lithologies (textures) and sedimentary structures that complemented by those typical of the Ponta Grossa Formation (shales, upper unit of the Devonian) allowed a new facies classification for tempestites. This classification is based on 14 lithofacies, genetically organized in four association of facies. Two, treated as facies tracts (facies are process-derived), are produced by the interplay of oscilatory currents (waves) with turbiditic flows (A1-B1-C1-C2-D facies tract or turbidity–oscilation tract) or unidirectional currents (A2-B2-C2-D facies tract or current–oscilacion tract). Liquefaction of the substrate by wave loading evolving to turbiditic flows and catastrophic flooding in the shore allow a third tract facies (A-B-C-D facies tract or tu rbidity current tract). The last, treated simply as an association of facies, is resulted only by oscilatory currents (A3-C3-E-F facies association). In this facies model, named "tempestite plex", the turbidite facies model (tract) of E. Mutti approach for the facies classification – as suggested earlier by J.C. Della Fávera – and some particular sedimentological mechanisms (turbulent difusion flow-transformation and bypassing) are conspicuous. Also, only the Furnas Formation permitted to discuss two new kinds of architectural elements due to favorable outcropping: channels filled up with sandstones (CAN) and vertically accreted sandstones (AVA). The former result from storm ebb current excavation of the upper shoreface, followed by filling-up by facies of the turbidity tract; and the latter by the turbidity–oscilation or current–oscilation tracts. Both kinds are poorly discussed in the literature, and are also innovative architectural elements.

2003

OS REGISTROS PALINOLÓGICOS COMO SENSORES DAS DINÂMICAS DA VEGETAÇÃO NO HOLOCENO DA REGIÃO NORTE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO (BRASIL)

CYNTHIA FERNANDES PINTO DA LUZ
cyluz@yahoo.com.br

Luz,C.F.P. 2003. Os registros palinológicos como sensores das dinâmicas da vegetação no holoceno da região norte do estado do Rio de Janeiro (Brasil). Tese de Doutorado, Instituto de Geociências, Universidade federal do Rio de Janeiro, 167p.

Data da defesa: 17/12/2003
Area de Concentração: Paleontologia e Estratigrafia
Orientadora: Profa. Ortrud Monika Barth
Banca Examinadores: Profa. Norma Cruz, - CPRM; Prof. Walesca Eillert- UFRJ; Pof. Cleverson Guisan Silva - UFF; Prof. Vânia Gonçalves Esteves - Museu Nacional - UFRJ

PalavrasChave: Palinologia; Holoceno; Norte fluminense; Rio de Janeiro; Brasil

RESUMO

A investigação da dinâmica da vegetação do norte do Estado do Rio de Janeiro nos últimos 7.000 anos baseou-se nos resultados obtidos pelas análises palinológicas de (1) sedimentos superficiais do fundo de duas lagoas situadas no município de Campos dos Goytacazes, (2) sedimentos recentes de solos periféricos a estas lagoas e (3) sedimentos de dois testemunhos, um coletado na Lagoa de Cima e um na Lagoa do Campelo. Foram considerados como palinomorfos os grãos de pólen, os esporos de Pteridophyta e Bryophyta, zigósporos e cenóbios de algas verdes. De acordo com os resultados obtidos foram caracterizados: 1. A dinâmica espacial na deposição recente de palinomorfos na superfície de fundo das lagoas. Foram analisadas 15 amostras de um transect de direção nordeste/sudoeste pela Lagoa de Cima. Os grãos de pólen em sua maioria refletiram a floresta que beira a lagoa e os afluentes Imbé e Urubu, com contribuição expressiva dos taxa regionais, bem como a importante contribuição de plantas hidrófitas e palustres e de plantas ruderais das vastas pastagens encontradas na área. Indicaram que na atualidade a tendência deposicional dos palinomorfos na Lagoa de Cima está condicionada pelos influxos dos rios Imbé e Urubu ocasionando uma diferenciação espacial na sedimentação conforme o tamanho dos palinomorfos, a proximidade do local de sedimentação em relação a desembocadura desses rios e a batimetria do leito da lagoa. Já na Lagoa do Campelo as 4 amostras de superfície de fundo, também retiradas na direção nordeste/sudoeste, revelaram um padrão diferenciado de deposição dos palinomorfos em relação à Lagoa de Cima. A análise palinológica revelou alta deposição de pólen de plantas hidrófitas e palustres. Os tipos arbóreos e arbustivos devem ter sua "área-fonte" de pólen em um pequeno fragmento flores tal contíguo à borda nordeste da lagoa. Os resultados indicaram que os processos deposicionais dos palinomorfos nessa lagoa são muito influenciados pela ação dos ventos NE sobre o espelho de água, pela batimetria do fundo da lagoa e pela introdução de pólen e esporos previamente depositados em solos do entorno. 2. A dinâmica espacial na deposição recente de palinomorfos na superfície de solos periféricos às lagoas. Foi realizada a análise palinológica de 6 amostras de superfície de solos retirados de formações vegetacionais distintas. A análise dessas amostras teve como objetivo avaliar a variação espacial na sedimentação de grãos de pólen e esporos de Pteridophyta e Bryophyta e o estado de preservação desses palinomorfos nos solos da região. No entanto, todas as amostras de solos se mostraram estéreis revelando que as condições ambientais atuais nos pontos amostrados não são apropriadas a preservação dos palinomorfos. 3. A dinâmica temporal holocênica da vegetação avaliada a partir da análise dos sedimentos dos testemunhos de sondagem retirados das lagoas. Nos sedimentos analisados verificou-se que a composição e a acumulação das assembléias de palinomorfos nas lagoas apresentaram variações desde o Holoceno médio, relacionadas a fatores diversos como se segue: Na Lagoa de Cima a análise palinoló gica do testemunho de sondagem RJ93/1 demonstrou que antes de 7.000 anos A.P. (idade 14C) o nível do mar encontrava-se ainda em uma posição abaixo do nível atual segundo a sequência arenosa da parte inferior do testemunho. A sedimentação dos palinomorfos se deu preferencialmente a jusante do local da perfuração. O intervalo areno-argiloso que cobre a sequência arenosa testemunha uma fase de transição entre uma sedimentação continental (possivelmente fluvial) e uma sedimentação lacustre indicada pela sequência lamosa, que cobre a sequência areno-argilosa. As reconstruções paleogeográficas efetuadas na planície costeira do rio Paraiba do Sul mostraram que a sedimentação holocênica dessa planície iniciou-se pela formação de um sistema ilhas-barreiras/laguna. Os sedimentos transportados pelo rio Paraíba do Sul começaram a depositar-se nessa laguna o que deu inicio à construção de um delta intralagunar. Com a gradual elevação do nível do mar, os sedimentos do delta intralagunar depositaram-se a uma altitude cada vez maior, o que propiciou o represamento do vale do rio Imbé aumentando a deposição polínica de hidrófitas no local da perfuração. As florestas higrófilas instaladas desde o início no entorno da lagoa conviveram em torno de 6.500 anos A.P. com vastas áreas campestres. Na ocasião do máximo nível do mar holocênico (+ 5.100 anos A.P.) as áreas alagadas se espalharam pelo baixo vale do Imbé com o grande desenvolvimento das florestas higrófilas. Em torno de 4.000 anos A. P. a descida brusca do nível do mar ocasionou a queda nos valores de acumulação dos palinomorfos no local da perfuração indicando novamente a deposição preferencial a jusante dos limites da lagoa. Nessa fase novamente a vegetação campestre se desenvolveu convivendo com a mata higrófila. A segunda fase lagunar iniciada a cerca de 4.000 anos A.P. propiciou o pleno desenvolvimento das florestas higrófilas. A taxa de sedimentação no local da perfuração após 3.000 anos A. P. foi muito baixa provavelmente pela remoção dos sedimentos finos devido ao aumento do fluxo pelo rio Ururaí em direção à Lagoa Feia. Possivelmente as obras hidráulicas realizadas na região pelo Governo Brasileiro foram responsáveis pelo ocorrido. É provável que a amostra do topo do testemunho corresponda à sedimentação atual na lagoa, apresentando tipos polínicos de plantas atualmente cultivadas na região e um possível processo de eutrofização de suas águas. Na Lagoa do Campelo os sedimentos do testemunho Campelo 2001 abrangeram a sedimentação de cerca de 500 anos cuja base corresponde a + 2.800 anos A.P. (idade 14C). A análise polínica reflete inicialmente uma vegetação hidrófita bem representada, com baixa riqueza de tipos polínicos e alta deposição de Pseudoschizaea caracterizando o desenvolvimento de um ambiente encharcado com baixo nível de água. Esse período corresponde ao abaixamento do nível do mar iniciado em 2.800 anos A.P. que acarretou a progradação da desembocadura do rio Paraíba do Sul. O nível do mar permaneceu baixo por cerca de 100 anos e a deposição dos palinomorfos se deu a jusante do local da perfuração. Vários brejos interligados ao rio Paraíba do Sul abasteciam a lagoa, mas a água fluía para canais da planície progradada, carregando consigo os sedimentos finos. Com a elevação do nível do mar a partir de 2.700 anos A. P. se deu a erosão na desembocadura do rio Paraíba do Sul e o progressivo represamento das águas na planície. Próximo ao período de pico eustático positivo (em cerca de 2.500 anos A. P.) a deposição polínica no local foi facilitada pela subida do nível de água da lagoa. A representatividade de tipos polínicos de plantas pioneiras foi alta nesse período e a riqueza dos da mata mostrou aumento. Já em cerca de 2.300 anos A. P. a Taxa de Acumulação Total dos palinomorfos foi muito alta principalmente pelo aumento dos tipos herbáceos e de hidrófitas. A taxa de sedimentação após 2.300 anos A.P. foi muito baixa. Tendo em vista os resultados obtidos, pôde ser constatada uma dinâmica deposicional que teve comportamento diferente quanto às áreas relativas às duas lagoas estudadas. Os sedimentos da região da Lagoa de Cima refletem a resposta da vegetação quanto à variação do nível do mar, sempre apresentando forte influência, em conjunto, da vegetação de mata, campestre e de alagados. Já os sedimentos da região da Lagoa do Campelo estão em íntima dependência com o nível das águas do rio Paraíba do Sul. Em ambos os casos, a influência antrópica causou, causa e deverá causar ainda mais o rebaixamento dos espelhos de água das duas lagoas, bem como a sua eutrofização.

THE PALYNOLOGYCAL REGISTERS AS SENSORY OF THE DYNAMIC OF THE VEGETATION DURING THE HOLOCENE OF THE NORTH REGION OF RIO DE JANEIRO STATE (BRAZIL).

KeyWords: Palynology; Holocene; north of Rio de Janeiro; Brazil

ABSTRACT

The inquiry of the dynamics of the vegetation of the north region of Rio De Janeiro State in last 7,000 years was based on the palynologycal results of (1) analysis of superficial sediments of the two lagoons situaded in the city of Campos dos Goytacazes, (2) recent peripherical soil sediments collect near to these lagoons and (3) sediments of two cores, one collected in Lagoa de Cima lake and one in the Lagoa do Campelo lake. The pollen grains, the spores of Pteridophyta and Bryophyta, certains zigospores and cenobium of green algae had been considered as palynomorphs. In accordance with the results had been characterized: 1. The spatial dynamics in the recent deposition of palynomorphs in the surface sediments from these lagoons. 15 samples had been analyzed by a transect of northeast/southwest direction from the Lagoa de Cima lake. The pollen grains, in its majority, had reflected the forest that is situated near the border of the lake and the tributaries Imbé and Urubu, with regional expressive contribution, as well as the important contribution of hidrophytes and marsh plants, herbaceous plants of the vast pastures found in the area. They had indicated that in the present time the deposicional trend of the palynomorphs in the Lagoa de Cima lake is conditional for the influxes of the rivers Imbé and Urubu causing a space differentiation in the sedimentation in agreement of the size of the palynomorphs, the proximity of the sedimentation place in relation to the outlet of the rivers and the bathymetry of the stream bed of the lake. Already in the Lagoa do Campelo lake the 4 samples of surface sediment, also removed in the northeast/southwest direction, had disclosed a differentiated standard of deposition of the palynomorphs in relation to the Lagoa de Cima lake. The palynological analysis disclosed to high deposition of pollen of hidrophytes and marsh plants. The arboreal types must have its "area-source" of pollen from a s mall forest area contiguous to the northeast edge of the lake. The results had indicated that the deposicional processes of the palynomorphs deposition in this lake is very influenced by the action of the NE winds on the water, by the bathymetry of the lake and by the introduction of pollen and spores previously deposited in dry soil. 2. The spatial dynamics deposition of palynomorphs in the peripherical soil. The palynological analysis of 6 samples of soil surface was carried through of distinct vegetation formations. The analysis of these samples had as objective to evaluate the space variation in the pollen and spores of Pteridophyta and Bryophyta sedimentation and the state of preservation of these palynomorphs in the soil from these region. However, all the soil samples had shown that the current ambient conditions are not appropriate to the preservation of the palynomorphs. 3. The holocenic dynamics of the vegetation evaluated from the analysis of the cores sediments f rom the lakes. In the analyzed sediments it was verified that the composition and the accumulation of the assemblies of palynomorphs in the lakes had presented variations since the late Holocene, as it follows: In the Lagoa de Cima the palynological analysis of the core RJ93/1 demonstrated that before 7.000 years A.P. (age 14C) the level of the sea still in a position below of the current level according to a sand sequencie in the inferior part of the core. The sand-mud interval that has covered the previous sand sequencie testifies a transistion phase enters a continental sedimentation (possibly fluvial) and a lacustrine sedimentation indicated by the mud sequencie, that has covered the sand-mud interval. The paleogeographic reconstructions effected in the coastal plain of the river Paraiba do Sul had shown that the holocenic sedimentation of this plain initiated for the formation of a system barrier-islands/lagoon. The sediments carried for the river Paraíba do Sul had sta rted to deposit themselves in this lagoon what it gave beginning to the construction of a intralagunar delta. With the gradual rise of the level of the sea, the sediments of the intralagunar-delta had deposited it an altitude each bigger time, what the polllen deposition of hydrophytes in the place of the perforation propitiated the increasing of the dam in the Imbé river valley. The higrophylous forests installed since the beginning near to the lake had coexisted around 6.500 years A.P. with vast herbaceous areas. In the occasion of the maximum level of the sea during the holocene (+ 5,100 years A.P.) the flooded areas if had spread in the low valley of the river Imbé with great development of the higrophylous forests. Around 4.000 years B.P. the descending of the sea level again caused the fall in the values of the palynomorphs accumulation in the place indicating that the preferential deposition was tide of the limits of the lagoon. In this phase the herbaceous vegetation developed again coexisting with the arboreal higrophylous plants. The second lagoon phase initiated around 4.000 years B.P. propitiated the great development of the higrophylous forests. The sedimentation tax in the place of the core after 3,000 years B.P. was very low probably for the removal of the fine sediments because the increase of the flow from the river Ururaí in direction to the Lagoa Feia lake.