Estudos paleoambientais com base em isótopos de carbono, oxigênio e estrôncio em foraminíferos do terciário da Bacia de Pelotas

Abstract

A Bacia de Pelotas, localizada na porção sul da margem continental brasileira, foi formada a partir da fragmentação do supercontinente Gondwana e preenchida por sedimentos essencialmente siliciclásticos desde o Cretáceo. A ausência de rochas vulcânicas apropriadas para a datação através de métodos radiométricos na seção terciária da bacia e a abundância de microfósseis de parede calcária, constitui um cenário favorável para a utilização da razão isotópica de estrôncio visando à obtenção de dados cronoestratigráficos. Além dos microfósseis de parede calcária, a ocorrência conspícua de microfósseis de parede orgânica caracteriza esta seção como adequada para a realização de correlações biocronoestratigráficas. Uma síntese dos dados bioestratigráficos publicados é aqui apresentada com o intuito de verificar a ocorrência de descontinuidades temporais na sucessão sedimentar da bacia. Posteriormente, a avaliação da preservação das testas de foraminíferos foi realizada a fim de fornecer elementos para selecionar as amostras a serem utilizadas nas análises e verificar a consistência dos dados isotópicos. Foram reconhecidos quatro tipos de alterações diagenéticas em diferentes níveis estratigráficos da base para o topo: recristalização (neomorfismo), cimentação, recobrimento por filme oxidado e dissolução. Dados da razão isotópica de estrôncio, oxigênio e carbono e da razão Sr/Ca, foram obtidos a partir da análise de amostras provenientes de quatro poços. Adicionalmente, uma abordagem bioestratigráfica e paleoambiental foi possível com base no estudo dos foraminíferos e palinomorfos de dois intervalos testemunhados em dois poços, um na região emersa e outra na submersa, constituindo uma seção de referência para correlação. Com base no estudo dos testemunhos foi proposto um arcabouço estratigráfico de alta resolução, tendo sido identificado um hiato de 2 Ma na seção do mesomioceno e um evento transgressivo entre o meso e o neomioceno. Em uma abordagem mais ampla, o arcabouço cronoestratigráfico da seção do Paleogeno-Neogeno de quatro sondagens foi detalhado. Foram reconhecidos seis hiatos: (i) no Paleogeno, (ii) no eoeocenomesoeoceno, (iii) no mesoeoceno, (iv) entre o neoeoceno e o eoligoceno, (v) no eomioceno e (vi) entre o eomioceno e o meso/neomioceno. Os hiatos identificados, exceto aquele entre o eoeoceno e o mesoeoceno, foram interpretados como disconformidades associados a eventos globais. Uma queda do nível do mar a 10.4 Ma gerou uma disconformidade que pode estar relacionada ao início da deposição do Cone do Rio Grande. Quedas do nível do mar a nível global são as prováveis causas das descontinuidades reconhecidas em 18,5 Ma, 31,5 Ma e 40,5 Ma. O hiato identificado no eoeoceno-mesoeoceno (53-47,9 Ma) foi por sua vez interpretado como uma seção condensada. Do eoeoceno ao neoligoceno, uma tendência de resfriamento associada à abertura da Passagem de Drake foi registrada com base na curva de isótopos de oxigênio. Com base nos dados de δ13C observou-se uma tendência de aumento de produtividade do neoligoceno ao eomioceno, a qual provavelmente está associada a uma fase de aquecimento. Uma nova fase de resfriamento, relacionada ao restabelecimento da calota de gelo na Antártica, foi registrada na seção do neomioceno em ciclos de aproximadamente 400.000 anos.

The Pelotas Basin, situated in the southern Brazilian Atlantic Margin, is filled with siliciclastic sediments deposited from Cretaceous to Holocene. The absence of volcanic strata appropriate to radiometric dating and the abundance of calcareous microfossils constitute a favorable scenario for the use of strontium isotope ratio to obtain chronostratigraphic data for the Tertiary section of the basin. Furthermore, the conspicuous occurrence of organic-walled microfossils makes this section suitable for biochronostratigraphic correlations. A synthesis of the biostratigraphic data published is presented in order to recognize discontinuities in the stratigraphic record. Afterward, the assessment of the foraminifera tests preservation was effectuated with the purpose of providing criteria to select the samples to be analyzed and verify the consistency of the isotopic data. Four types of diagenetic alterations were recognized in different stratigraphic levels, from the base to the top of the studied section: recrystallization, cementation, oxidized coatings and dissolution. Strontium, oxygen and carbon isotope ratios and Sr/Ca ratio were performed in foraminifera tests from four drill-holes. Foraminifera and palynomorphs recovered from cores of two wells located on onshore and offshore regions provided a biostratigraphic and paleoenvironmental information, constituting a reference section for correlation. Based on the core study, a highresolution biostratigraphic framework is proposed, in which a hiatus of 2 Ma is identified in the middle Miocene, as well as a transgressive event in the middle-late Miocene. In a broader approach, a chronostratigraphic framework is presented for the Paleogene-Neogene section of four drill-holes. Six hiatuses were recognized: (i) Paleocene, (ii) early-middle Eocene, (iii) middle Eocene, (iv) late Eocene - early Oligocene, (v) early Miocene, and (vi) early Miocene - middle/late Miocene. The identified hiatuses, except that of early-middle Eocene, were interpreted as disconformities in association with global events. A sea-level fall at 10.4 Ma may be related to the deposition of Rio Grande Cone. Global eustatic sea-level falls produced the disconfomities recognized at 18.5 Ma, 31.5 Ma and 40.5 Ma. The hiatus recognized in the early Eocene was interpreted as a condensed-section deposited between 53.7 and 47.9 Ma. From the early Eocene to the late Oligocene, a trend of cooling registered using oxygen and carbon isotopes may be related to the opening of the Drake Passage. Based on δ13C, a trend of increasing productivity probable driven by warming was observed from the late Oligocene to the early Miocene. Another cooling phase was registered in the late Miocene section which can be related to the reestablishment of the ice-sheet in Antarctica. This interval is punctuated of short-term cycles of approximately 400 ky.