Análise sedimentológica da supersequência Santa Maria e suas implicações estratigráficas

Abstract

A presente tese de doutorado apresenta um estudo sobre a sedimentologia do pacote triássico da Bacia do Paraná, a Supersequência Santa Maria. As rochas desta Supersequência, descritas no início do século XX, tem sido estudadas tanto no intuito de entendimento de seus sistemas deposicionais quanto na identificação de sua abundante fauna de vertebrados, que torna esta unidade de importância mundial. Entretanto, devido à intensa segmentação em blocos de falha e à falta de continuidade de afloramentos, muitas dúvidas sobre os ambientes de sedimentação ainda permanecem. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo sedimentológico de detalhe e discutir suas implicações estratigráficas, a fim de formular modelos deposicionais que considerem, além dos processos sedimentares, fatores como paleofauna e paleoclima. Para tanto, a metodologia aplicada incluiu análise faciológica, com a construção de perfis na escala 1:50, identificação e posicionamento estratigráfico de horizontes fossilíferos, e coleta sistemática de amostras de lamitos segundo o arcabouço estratigráfico para análises químicas e cálculo do índice de alteração química. Além disso, foi realizado um estudo bibliográfico sobre a paleofauna local para comparação e utilização nos modelos. Como resultados, primeiramente uma nova sequência de terceira ordem foi identificada, utilizando critérios sedimentológicos, paleontológicos e estruturais. Assim como as sequências propostas anteriormente, esta consiste em arenitos conglomeráticos limitados por uma discordância na base, e sobrepostos por siltitos. A proposição da nova Sequência Santa Cruz, entre as Sequências I e II provocou um problema de nomenclatura, resolvido com a proposição de nomes (ao invés de números) para as sequências. Desta maneira, buscou-se as toponímias das melhores exposições de cada sequência, propondo os nomes Sequência Pinheiros-Chiniquá, Sequência Candelária e Sequência Mata para as Sequências I, II e III, respectivamente. A continuação dos trabalhos propiciou a discussão sobre os ambientes deposicionais das sequências Pinheiros-Chiniquá, Santa Cruz e Candelária. Na base de todas, o sistema interpretado é de rios entrelaçados efêmeros, com lama dentro dos canais e grandes intraclastos incorporados à base dos canais. Nas duas primeiras sequências o sistema deposicional incluía uma planície seca, sem rios alimentadores e com abundância de paleossolos. A predominância da fração silte em pacotes métricos maciços, com moda em 0,031 mm, sugere a presença de contribuição eólica fina, com depósitos de loess retrabalhados por enchentes em lençol. Indicadores sedimentológicos, paleontológicos e químicos na base da Sequência Candelária indicam um aumento na quantidade de água no sistema, com o estabelecimento de lagos alimentados por enchentes em lençol, formando deltas efêmeros. No topo desta sequência foi identificado um sistema fluvial efêmero com características peculiares, como a predominância de arenitos deposicionalmente maciços. As análises de índice de alteração química revelaram que o clima no decorrer da deposição da Supersequência Santa Maria não variou muito, se mantendo árido/semi-árido, com a tendência à umidificação para o topo. O trabalho de identificação das unidades sedimentares contribuiu para identificar que o pacote anteriormente chamado de Formação Caturrita não era o que a literatura descrevia como tal, resultando na reinterpretação do mesmo e proposição da Formação Botucaraí, com estratótipos e idade bem definidos e fauna característica.

This PhD thesis presents a sedimentological study on the Triassic package of the Paraná Basin, the Santa Maria Supersequence. The rocks of this Supersequence, described in the early twentieth century, have been studied in order to understand their depositional systems and to identify their abundant vertebrate fauna, the latter which renders this unit of global importance. However, due to intense segmentation of fault blocks and lack of outcrop continuity, many questions about these deposits still remain. The objective of this work was a detailed sedimentological study, to discuss its implications on stratigraphy, in order to formulate depositional models that considered not only the sedimentary processes, but also factors such as paleofauna and paleoclimate. Applied methodology included fácies analysis, with the construction of 1:50 scale logs, identification and stratigraphic positioning of fossiliferous horizons, and the systematic sampling of mudstones for chemical analysis and calculation of chemical index of alteration. Additionally, a bibliographic study on local paleofauna was carried out for comparison and use in models. As a result, a new third-order sequence was identified, according to sedimentological, paleontological and structural criteria. Like the sequences previously proposed, it consists of conglomeratic sandstones bounded by an unconformity at the base, and overlain by siltstones. The proposition of the Santa Cruz Sequence, between Sequences I and II led to a nomenclature problem, resolved with the assignment of names (instead of numbers) to the sequences. For that, place names of the best exposures of each sequence were sought, and the names Pinheiros-Chiniquá, Candelária and Mata Sequences were proposed for Sequences I, II and III, respectively. Further work led to the discussion on the depositional environments of the Sequences Pinheiros-Chiniquá, Santa Cruz and Candelária. The basal portion of all the sequences was interpreted as deposited by ephemeral rivers with intra-channel mud and large intraclasts incorporated to the channel base. In the first two sequences the depositional system was a dry plain, without feeder channels and abundant paleosols. The dominance of silt fraction in metric, massive mudstone packages with modal peak in 0.031 mm suggests a fine-grained, wind-blown dust contribution as loess deposits reworked by sheetfloods. Sedimentologic, paleontologic and chemical indicators point towards an increase in the amount of water in the system, with the establishment of sheetflood-fed lakes where ephemeral deltas were formed. At the top of this Sequence an ephemeral fluvial system with unique features, such as the predominance of structureless sandstones, was identified. The analysis based on chemical index of alteration revealed that the climate during the deposition of the Santa Maria Supersequence did not change much throughout its deposition, maintaining an arid / semi-arid setting, with the tendency to more humid conditions to the top. The work of identifying the sedimentary units helped identify that the package formerly called Caturrita Formation was not what the literature described as such, leading to a reinterpretation of this unit and proposition of the Botucaraí Formation, a formal unit with well-defined stratotypes and defined age, with an characteristic fauna.