Arquitetura deposicional, ciclicidade sedimentar e padrões de ventos no proterozoico, Formação Mangabeira, Supergrupo Espinhaço

Abstract

Os sistemas eólicos foram abundantes e muito comuns no início da Era Proterozoica Era, depois de 2.2 Ga. No entanto, a maioria das sucessões eólicas dessa idade são intensamente deformadas e fragmentadas, o que implica que até o momento, poucas tentativas foram feitas para aplicar uma abordagem de estratigrafia de sequências, para determinar os mecanismos de construção, acumulação e preservação das sequências eólicas, da mesma forma, não existem trabalhos realizados até o presente momento que utilizem os registros de acumulação eólica e reconstruções paleogeográficas para modelar a circulação atmosférica do Pré- Cambriano. A Formação Mangabeira é uma sucessão eólica de idade Mesoproterozóica bem preservada no Cráton do São Francisco, nordeste do Brasil. Duas unidades principais foram identificadas com base na arquitetura deposicional e na análise dos paleoventos. A unidade inferior da Formação Mangabeira (~ 500 m de espessura) compreende depósitos eólicos de duna, interdunas, lençóis de areia eólicos, assim como depósitos fluviais. Estes depósitos são organizados em ciclos sedimentares que se sucedem verticalmente, cada ciclo com 6 a 20 m de espessura, caracterizados por lençóis de areia eólicos e depósitos fluviais que são substituídos por dunas eólicas e depósitos interdunas indicando uma tendência de ressecamento para o topo. Os dados de paleoventos indicam um transporte atual dominantemente à norte. Estes ciclos surgem em resposta a oscilações climáticas de um clima relativamente úmido para condições climáticas áridas possivelmente relacionadas com forças orbitais. O limite entre a Unidade Inferior e a Unidade Superior sobrejacente é marcado por uma mudança na arquitetura deposicional e uma mudança brusca no padrão de paleoventos. A Unidade Superior (200 m de espessura) é caracterizada por sucessivos sets de estratos cruzados simples, cada set com ~ 3 a 10 m de espessura, que indicam a migração e acumulação de grandes dunas eólicas sem regiões de interdunas, e que se acumulou como um sistema eólico seco. Os dados de paleoventos indicam transporte atual predominantemente ao sul. Esta sucessão se acumulou durante um episódio de longa duração de hiperaridez. Localmente, a Unidade Superior inclui depósitos fluviais menores que registram um evento úmido de curta duração, ou uma inundação rara por sistemas fluviais provenientes das margens da bacia. A combinação dos dados de paleoventos com mapas paleogeográficos demonstra uma boa correlação entre a circulação atmosférica e distribuição das massas de terras. Entre 1,6-1,54 Ga o Cráton São Francisco estava localizado entre as latitudes médias e o equador. Os registros do regime de vento a partir dos estratos cruzados da Unidade Inferior são consistentes com as posições paleogeográficas do Cráton do São Francisco entre 25º a 35º S, prevalecendo um padrão de vento zonal. Entre 1,54-1,5 Ga a grande massa de terra (cratons do São-Francisco, Congo e Sibéria) derivou mais ao norte atingindo paleolatitudes entre 30º S e 30ºN. Nessa altura, o Cráton do São Francisco estava posicionado na zona equatorial. Esta paleogeografia é consistente com os paleoventos registrados na Unidade Superior, dominando um padrão de vento de monções.

Aeolian systems were abundant and widespread in the early Proterozoic Era, after 2.2 Ga. However, the majority of aeolian successions of such great age are intensely deformed and are preserved only in a fragmentary state meaning that, hitherto, few attempts have been made to apply a sequence stratigraphic approach to determine mechanisms of aeolian construction, accumulation and preservation in such systems, as the same way, no attempts to use the records of aeolian accumulation and palaeogeographic reconstructions of the land mass distribution to model Precambrian atmospheric circulation have been undertaken so far. The Mangabeira Formation is a well preserved Mesoproterozoic erg succession covering part of the São Francisco Craton, northeastern Brazil. Two main units are identified based on stratigraphic architecture and analysis of regional palaeo-sand transport directions. The lower unit of the Mangabeira Formation (~500 m thick) comprises aeolian deposits of dune, interdune, and sand-sheet origin, as well as some of water-lain origin. These deposits are organized into vertically stacked depositional cycles, each 6 to 20 m thick and characterized by aeolian sandsheet and water-lain deposits succeeded by aeolian dune and interdune deposits indicative of a drying-upward trend. Palaeocurrent data indicate aeolian sand transport dominantly to the presentday north. These cycles likely arose in response to climatic oscillations from relatively humid to arid conditions, possibly related to orbital forcing. The boundary between this lower unit and an overlying upper unit is an unconformity of regional extent marked by a change in the depositional architecture and an abrupt shift in palaeocurrent pattern. The Upper Unit (200 m thick) is characterized by stacked sets of simple cross strata, each ~3 to 10 m thick, which are indicative of the migration and accumulation of large aeolian dunes that lacked interdune flats of appreciable size, and which accumulated as a dry aeolian system. Palaeocurrent data indicates aeolian sand transport dominantly to the present-day south. This succession is interpreted to have accumulated during a long-lived episode of hyper-aridity. Locally, the upper unit includes minor fluvial deposits that may record a short-lived event of heightened humidity, or a rare flood event by fluvial systems sourced from the basin margin. The combination of the palaeowinds data with 1.6 - 1.5 Ga palaeogeographic maps demonstrate a good correlation between atmospheric circulation and land mass distribution. At 1.6 to 1.54 Ga São Francisco Craton has been located between mid-latitudes and equatorial zone. The wind regime records from the cross-strata of the Lower Unit are consistent with the palaeogeographic positions of São Francisco between 25º to 35º S, prevail a zonal wind pattern. At 1.54 to 1.5 Ga the large land mass (São-Francisco-Congo and Siberian cratons) drifted farther north reaching palaeolatitudes between 30º S and 30ºN. At that time the São Francisco Craton has been located in the equatorial zone. This palaeogeography is consistent with the northwestern palaeowinds directions recorded in the Upper Unit which dominates a monsoonal wind pattern.