U-Pb em zircão detrítico : estudo de caso na formação Pedra de Fogo, Bacia do Parnaíba, e protocolos analíticos preliminares no element 2 do laboratório de Geologia isotópica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Abstract

A análise de proveniência utilizando datação U-Pb de zircões detríticos é uma técnica bastante aplicada em estudos de evolução de bacias sedimentares e consiste no eixo principal deste trabalho. Um estudo de caso na Formação Pedra de Fogo, Grupo Balsas da Bacia do Parnaíba foi realizado com objetivo de gerar dados inéditos de U-Pb em zircões detríticos para esta formação e integrar com dados prévios da bacia. O levantamento de dois perfis litoestratigráficos – BS 14 e BS 07 – realizados pela equipe do Projeto BIOCRONORTE deu suporte ao estudo através da caracterização de intervalos fluviais e flúvio-lacustrinos da Formação Pedra de Fogo na região de Floriano (PI). Em cada perfil, foram amostrados arenitos representativos para datação U-Pb (amostra PR-19 no perfil BS 14 e amostra PR-14 no perfil BS 07). As assinaturas dos zircões detríticos da amostra PR-19 indicaram em gráficos KDE três picos de contribuições predominantes: Orosiriano-Riaciano (1800 a 2300 Ma), Toniano- Esteniano (720 a 1200 Ma) e Ediacarano-Criogeniano (entre 538 e 720 Ma). Por outro lado, a análise das assinaturas da amostra PR-14 destacou apenas duas contribuições importantes: Orosiriano (1800 a 2050 Ma) e Ediacarano-Criogeniano, embora idades do Toniano estejam presentes. O número reduzido de análises desta amostra pode ter prejudicado a expressão desta contribuição. Confrontando os resultados com dados prévios da bacia, verificou-se que as assinaturas são similares às de outras unidades da Bacia do Parnaíba. No entanto, a presença de zircões do Ectasiano-Calimaniano (1200 a 1600 Ma) na amostra PR-14, flúvio-lacustrina, foi considerada uma assinatura incomum que pode estar relacionada ao ambiente de sedimentação e variações locais talvez envolvendo reciclagem. Novos estudos para avaliação da influência do paleoambiente de sedimentação nas assinaturas U-Pb de zircão detrítico da Formação Pedra de Fogo são recomendados. Outro dado relevante, foi a identificação de um zircão com idade 273 ± 2.7 Ma, que, embora seja um dado único, abre expectativa de que novos estudos possam definir a idade de máxima deposição desta formação. De forma adicional neste trabalho, foram desenvolvidos protocolos analíticos e sequência de análise para o método U-Pb por laser ablation no espectrômetro de massa Thermo® Element 2® do Laboratório de Geologia Isotópica com o objetivo de colaborar para o retorno deste método na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Foram realizados treinamentos no equipamento e desenvolvidos os parâmetros analíticos no software do equipamento. O método ficou, de forma preliminar, pronto para início da fase de testes.

Provenance analysis using U-Pb dating of detrital zircons is a technique widely applied in studies of evolution of sedimentary basins and is the main focus of this work. A case study in the Pedra de Fogo Formation, Balsas Group of the Parnaíba Basin, was carried out with the objective of producing novel U-Pb data in detrital zircons for this formation integrating with previous data from the basin. The description of two lithostratigraphic profiles – BS 14 and BS 07 – performed by the team of the BIOCRONORTE Project provided the characterization of fluvial and fluvial-lacustrine intervals of the Pedra de Fogo Formation in the Floriano region (Piauí, Northeast of Brazil). In the profiles, representative sandstones samples were colected for U-Pb dating (sample PR-19 in profile BS 14 and sample PR-14 in profile BS 07). The signatures in KDE plots of the detrital zircons of the PR-19 sample indicated three peaks of predominant contributions: (i) Orosirian-Rhyacian (1800 to 2300 Ma), (ii) Tonian-Stenian (720 to 1200 Ma) and (iii) Ediacaran-Cryogenian (between 538 and 720 Ma). On the other hand, the analysis of the PR-14 sample signatures highlighted only two important contributions: (i) Orosirian (1800 to 2050 Ma) and (ii) Ediacaran-Cryogenian, although Tonian ages are present. The small number of analyses in this sample may have hampered the expression of this contribution. Comparing the results with previous data from the basin, it was found that the signatures are similar to those of other units in the Parnaíba Basin. However, the presence of Ectasian-Calymmian zircons (1200 to 1600 Ma) in the PR-14, from a fluvial-lacustrine sample, was considered an unusual signature that might be related to the sedimentation environment and/or local variations, perhaps involving recycling. Further studies to evaluate the influence of the sedimentation paleoenvironment on the U-Pb detrital zircon signatures of the Pedra de Fogo Formation are recommended. Other relevant data was the identification of a zircon with an age of 273 ± 2.7 Ma, which, although consisting of a single grain, motivates further studies addressing a contribution on the age of deposition for this formation. Additionally, in this work, analytical protocols and analysis sequences were developed for the U-Pb method by laser ablation in the Thermo® Element 2® mass spectrometer of the Laboratório de Geologia Isotópica in order to collaborate for the reestablishment of this method at the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Training was carried out on the equipment and the analytical parameters were developed in the equipment's software. The method was preliminary ready for the beginning of the testing phase.