A fossildiagênese do pacote Meso-Neotriássico do RS

Abstract

A presente dissertação apresenta um estudo sobre a fossildiagênese da Supersequencia Santa Maria. Esta unidade contém uma grande variedade de vertebrados fósseis, que são conhecidos deste o início do século XX. Muitas vezes a preservação destes fósseis é excelente, mas alguns não seguem esse padrão. Algumas vezes, o processo de crescimento dos minerais permineralizantes pode destruir a forma original dos ossos, o que impede, às vezes, a sua identificação taxonômica precisa. Este trabalho tem como objetivo principal estudar os diferentes tipos de fossilização que ocorrem nos pacotes fossilíferos da Supersequência Santa Maria (Sequências Santa Maria I e II). Para isso, foram realizadas análises petrográficas por microscopia óptica, difração de raios X, refinamento cristalino e por espectroscopia no infravermelho. Em alguns ossos, foram coletadas amostras (para análises geoquímicas) em distintas porções do osso (mais externas e mais internas). Os resultados obtidos possibilitaram estudar as modificações cristaloquímicas e diagenéticas da apatita que compõe os ossos fósseis e compreender a evolução dos processos de fossilização. Através das análises petrográficas, foi possível identificar todas as fases minerais envolvidas nestes processos e estudar as transformações da hidroxiapatita ao longo da diagenênese. As análises possibilitaram identificar calcita, hematita e calcedônia como minerais precipitados durante a fossilização e fluorapatita e carbonato fluorapatita como as variedades de apatita que ocorrem nos ossos. Também foram observadas diferenças nas microfeições de calcita em ossos bem preservados (cristais grandes preenchendo completamente as cavidades internas) e mal preservados (calcita micro espática típica de calcretes freáticos). Com base nos resultados, foram identificados dois padrões, sendo um para Sequencia Santa Maria I e base da Sequencia Santa Maria II e outro para o topo da Sequencia Santa Maria II. No primeiro caso, onde a rocha fossilífera é um pelito depositado em planície de inundação, existem duas variantes: 1) após o soterramento final, o osso não ficar na zona de oscilação de nível freático, acarretando um uma boa preservação e 2) o osso ficar na zona de oscilação de nível freático, recebendo maior aporte de íons e tendo uma probabilidade maior de sofrer alteração volumétrica. Estas duas possibilidades podem sobrepor-se. Já no topo na Sequencia Santa Maria II, a rocha fossilífera é um arenito fino e a preservação se dá pela percolação de íons fora da zona de oscilação do nível freático, implicando em uma boa preservação. O refinamento cristalino mostrou que, durante o processo de fossilização, a apatita sofre mudança nos parâmetros cristalográficos, indicando uma mudança mineralógica causada principalmente pela substituição dos ânions na estrutura cristalina, especialmente incluindo o flúor e o carbonato, íons muito comuns nas águas superficiais. As análises por espectroscopia no infravermelho permitiram constatar a entrada de carbonato e a diminuição de fosfato nas porções mais centrais do osso, que são as mais alteradas. Com isso, se pode concluir que as partes mais centrais dos ossos servem de conduto principal para os fluidos diagenéticos e que a alteração da hidroxiapatita para carbonato apatita ocorre de dentro para fora.

The present master degree thesis presents a study about Santa Maria Supersequence fossildiagenesis. This unit contains a great variety of vertebrate fossils known since the early XX century. In many cases, the fossils are in excellent preservational state, although some of them do not follow this pattern. The process of expansive growth of the permineralizing minerals destroys the original shape of the fossils, which sometimes does not allow an accurate taxonomic identification. This work has as main objective to study the different fossilization patterns that occurs in Santa Maria Sequences I and II. For that, petrographic analyzes were performed by optical microscopy, X-ray diffraction, refinement and crystal infrared spectroscopy. In some bones were collected samples (for geochemical analysis) in different portions of the bone (from bone marrow to the edges). The results made possible to study the crystallochemical and diagenetic modifications of bone apatite in places with distinct preservational states, and understand the evolution of the fossilization processes. Through petrographic analyses were possible to identificate all mineral phases involved in fossilization process and to study hydroxylapatite transformations through fossildiagenetic process. Were identified calcite, hematite and chalcedony as precipited minerals during fossilization besides fluorapatite and carbonate fluorapatite as varieties of bone apatite after fossildiagenesis. Also were observed differences in calcite microfeatures between well preserved bones (big crystals filling all bone cavities) and badly preserved (microspar calcite, typical of phreatic precipitation). Based in these results were recognized two patterns, being one for Santa Maria Sequence I and Santa Maria Sequence II base and another to Santa Maria Sequencie II top. In the first case, the fossiliferous rock is a floodplain mudstone and there are two variables: 1) after the final burial bone stay out of phreatic level, favoring a good preservation and 2) bone stay in phreatic oscillation zone resulting in a bad preservation. These two possibilities may overlap. For Santa Maria Sequence II top the fossiliferous rock is a deltaic massive sandstone and the preservation occurs by ion percolation outside the phreatic oscillation zone, resulting in a good preservation. The crystalline refinement showed that during the fossilization processes bone apatite suffers changes in crystallographic parameters, indicating a mineralogical change due to anion substitution inside crystalline structure, especially floride and carbonate found in any sedimentary environment. Infrared spectroscopy made possible to observe the carbonate entry and the phosphate in the bone marrow. Due this, were concluded that the bone marrow serve as the primary conduit for the diagenetic fluids, and the change of hydroxylapatite for carbonate fluorapatite and fluorapatite occurs from the inside to outside.