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RESQUÍCIOS DE ATIVIDADE MICROBIAL NOS METADOLOMITOS NEOPROTEROZOICOS DA FORMAÇÃO CAPIRU – COLOMBO –PR/ BRASIL Lara de L. Lange 1 (M), Giovana R. Diório 1 (IC), Larissa da R. Santos 1 (M), Ricardo Jahnert 1 , Almério B. França 1 , Anelize M. Bahniuk 1 e Leonardo F. Cury 1 1 – Laboratório de Rochas e Minerais da Universidade Federal do Paraná – LAMIR - UFPR, Curitiba – PR, [email protected] Resumo: Os metadolomitos da Formação Capiru, unidade supracrustal do Terreno Curitiba – Cinturão Ribeira Sul, registram variação de isógradas metamórficas desde fácies xisto verde com paragêneses incompletas à anquimetamórficas, possibilitando a preservação de estruturas sedimentares reliquiares. Em perfis estratigráficos a faciologia observada é semelhante a de depósitos carbonáticos microbiais modernos, com as fácies esteiras microbianas, trombólitos e estromatólitos. Essa variação é resultado de mudanças na lâmina d’água durante a deposição dos metadolomitos, que também registra variações nos isótopos de δ 13 C e de δ 18 O, permitindo a reconstrução ambiental e a avaliação da interação biológica durante a deposição. Registros da atividade microbial foram observados em micróscopio eletrônico de varredura com espectro de dispersão de energia acoplado. As regiões menos densas são compostas por até 91% de carbono e possuem maior concentração de Na e Cl. Algumas morfologias são semelhantes a substâncias poliméricas extracelulares, apresentando microporosidade e argilominerais associados, feições indicativas da atuação de microrganismos na deposição desta unidade da Formação Capiru. Palavras-chave: Paleoambiente; Quimioestratigrafia; Precambriano Indications of microbial activity in the neoproterozoic metadolomites of the Capiru Formation - Colombo - PR / Brazil Abstract: Microbial activity records were indicated by SEM-EDS, were observed compositons of up to 91% C, with morphologies similar to EPS, associated with higher microporosity and NaCl compositions and presence of clay minerals, these features are indicative of the performance of microorganisms in the deposition of these dolomites. Keywords: Paleoenvironmet; Chemostratigraphy; Precambrian Introdução A Formação Capiru (Bigarella and Salamuni, 1956) é uma sequência metassedimentar, deformada durante as colisões neoproterozoicas, no Cinturão Ribeira Sul (Siga Jr. et al., 2011). Apesar do metamorfismo de baixo grau desenvolvido regionalmente, são reconhecidas estruturas sedimentares preservadas, em momentos de janelas metamórficas, que indicam a deposição em ambiente marinho raso (Fiori 1990). A Formação é composta por rochas siliciclásticas e carbonáticas em que são reconhecidas faixas com metamorfismo de baixo grau heterogeneamente desenvolvido, com associações minerais sugestivas de anquimetamorfismo à fácies xisto-verde zona da clorita, em paragêneses muitas vezes incompletas (Fiori, 1990). A sequência carbonática, alvo do estudo, é caracterizada por metadolomitos com registros microbiais precambrianos como as fácies estromatólitos, laminado crenulado (esteiras microbianas) e trombólitos, que indicam a deposição em ambiente marinho raso, com variações na lâmina d’água associada (Juscharks, 2006;

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RESQUÍCIOS DE ATIVIDADE MICROBIAL NOS METADOLOMITOS NEOPROTEROZOICOS DA FORMAÇÃO CAPIRU – COLOMBO –PR/

BRASIL Lara de L. Lange1 (M), Giovana R. Diório1 (IC), Larissa da R. Santos1 (M), Ricardo Jahnert1, Almério B.

França1, Anelize M. Bahniuk1 e Leonardo F. Cury1 1 – Laboratório de Rochas e Minerais da Universidade Federal do Paraná – LAMIR - UFPR, Curitiba – PR,

[email protected]

Resumo: Os metadolomitos da Formação Capiru, unidade supracrustal do Terreno Curitiba – Cinturão Ribeira Sul, registram variação de isógradas metamórficas desde fácies xisto verde com paragêneses incompletas à anquimetamórficas, possibilitando a preservação de estruturas sedimentares reliquiares. Em perfis estratigráficos a faciologia observada é semelhante a de depósitos carbonáticos microbiais modernos, com as fácies esteiras microbianas, trombólitos e estromatólitos. Essa variação é resultado de mudanças na lâmina d’água durante a deposição dos metadolomitos, que também registra variações nos isótopos de δ13C e de δ18O, permitindo a reconstrução ambiental e a avaliação da interação biológica durante a deposição. Registros da atividade microbial foram observados em micróscopio eletrônico de varredura com espectro de dispersão de energia acoplado. As regiões menos densas são compostas por até 91% de carbono e possuem maior concentração de Na e Cl. Algumas morfologias são semelhantes a substâncias poliméricas extracelulares, apresentando microporosidade e argilominerais associados, feições indicativas da atuação de microrganismos na deposição desta unidade da Formação Capiru.

Palavras-chave: Paleoambiente; Quimioestratigrafia; Precambriano

Indications of microbial activity in the neoproterozoic metadolomites of the Capiru Formation - Colombo - PR / Brazil

Abstract: Microbial activity records were indicated by SEM-EDS, were observed compositons of up to 91% C, with morphologies similar to EPS, associated with higher microporosity and NaCl compositions and presence of clay minerals, these features are indicative of the performance of microorganisms in the deposition of these dolomites.

Keywords: Paleoenvironmet; Chemostratigraphy; Precambrian

Introdução A Formação Capiru (Bigarella and Salamuni, 1956) é uma sequência metassedimentar,

deformada durante as colisões neoproterozoicas, no Cinturão Ribeira Sul (Siga Jr. et al., 2011). Apesar do metamorfismo de baixo grau desenvolvido regionalmente, são reconhecidas estruturas sedimentares preservadas, em momentos de janelas metamórficas, que indicam a deposição em ambiente marinho raso (Fiori 1990). A Formação é composta por rochas siliciclásticas e carbonáticas em que são reconhecidas faixas com metamorfismo de baixo grau heterogeneamente desenvolvido, com associações minerais sugestivas de anquimetamorfismo à fácies xisto-verde zona da clorita, em paragêneses muitas vezes incompletas (Fiori, 1990). A sequência carbonática, alvo do estudo, é caracterizada por metadolomitos com registros microbiais precambrianos como as fácies estromatólitos, laminado crenulado (esteiras microbianas) e trombólitos, que indicam a deposição em ambiente marinho raso, com variações na lâmina d’água associada (Juscharks, 2006;

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Bahniuk, 2007). Na região de Morro Grande, Região Metropolitana de Curitiba, pode ser reconstruído um perfil contínuo de 150 m de espessura, em escala 1:500 e detalhado na escala 1:50, de rochas metadolomíticas com registro sedimentar preservado, possibilitando a construção de perfis quimioestratigráficos e a interpretação paleoambiental com base em isótopos estáveis.

Experimental A amostragem para as análises laboratoriais foi controlada pelos perfis estratigráficos

construídos, com coleta a cada metro, quando em porções com estruturas sedimentares preservadas, e a cada 5 m nas demais porções. A preparação das amostras e análises foi feita no Laboratório de Minerais e Rochas da Universidade Federal do Paraná (LAMIR-UFPR), para determinação da razão do δ13C e do δ18O, da composição química e mineralógica. As amostras, pulverizadas em panela revestida por carbeto de tungstênio, foram analisadas utilizando diversas técnicas: a composição mineralógica foi feita por difratometria de raios X; a quantificação dos óxidos (CaO, MgO, SiO2, Al2O2, Fe2O3, Na2O, K2O SrO, TiO2 MnO, P2O5) foi feita em pérola por fluorescência de raios X e as análises isotópicas foram feitas por reação em H3PO4, em ambiente inerte, no espectrômetro de massa de razão isotópica (IRMS.) Algumas amostras selecionadas, representativas de diferentes fácies, foram lavadas e secas em estufa para imageamento e determinações químicas semi-quantitativas pontuais no microscópio eletrônico de varredura (MEV) com um detector de energia dispersiva (EDS) acoplado, em 10 Kv para imageamento e 20 Kv para determinação química.

Resultados e Discussão Durante a análise estratigráfica, em que foi construído o perfil de 146 m na escala 1:500 e o

entre as alturas de 96-126 m na escala 1:50, foram observadas nos metadolomitos 4 tectonofácies na base do perfil, bandamento plano parelalo e crenulado, brechas e vênulas, e 8 fácies sedimentares distintas, como esteiras microbianas crenuladas, descontínuas e plano paralelas, estromatólitos colunares e bifurcados, trombólitos, flat pebble conglomerate (FPC) e maciças. A associação das fácies sedimentares permite a interpretação da lâmina d’água durante a deposição, com momentos rasos, expressos por esteiras microbianas crenuladas e os FPC, e com porções de elevação do nível d’água, indicados por esteiras descontínuas e plano paralelas além de estromatólitos com até 84 cm de altura. O tamanho e morfologia dos estromatólitos varia ao longo da sequência, de modo que quando associados às esteiras microbianas crenuladas são colunares, pouco adensados e chegam a pouco centímetros, quando abundantes e com bifurcações frequentes são decimétricos, variação que está proporcionalmente associada a coluna de água durante a precipitação. Ocorrem, também, porções com esteiras microbianas interrompidas, estromatólitos sem base de crescimento, feições de movimentação e quebramento, sugerindo serem produtos de tempestades. De modo geral a tendência é de raseamento do sistema em direção ao topo da sucessão.

As análises de DRX indicaram, por análise semi-quantitativa, a composição mineralógica destes metadolomitos, de modo que a fase mineral predominante, chegando a 100% em algumas amostras é a dolomita. O quartzo ocorre principalmente na fácies trombólito, presente como até 34% da assembleia mineral constituinte, na fácies estromatólito ocorre em menor quantidade ocorrendo em até 10% do total de minerais. Nessas fácies ainda ocorrem variações relacionadas a coloração da rocha analisada, as fases cinza claro apresentam maior quantidade de quartzo que as fases escuras. Na tectonofácies maciça, que a rocha observada é esbranquiçada com aspecto recristalizado, a composição mineral é 100% de carbonato de cálcio, calcita.

Resultados preliminares indicaram razões elementares de Mn/Sr < 2 e Fe/Sr <39, além da razão isotópica do δ18O entre -5,90 e -8,84‰. Essas razões estão dentro do range de Mn/Sr < 10,

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Fe/Sr <50 e δ18O < -10‰ estabelecido por Fölling and Frimmel (2002) para que os resultados obtidos para δ13Ccarb seja primário, de modo que as amostras analisadas apresentam, portanto, δ13Ccarb primário levemente negativos variando entre -0,70 e -1,360‰. As razões Ca/Mg são próximas a 1,4, com leves decréscimos, chegando a 1,09, nas porções mais claras, indicando que as porções mais ricas em Ca são cinza escuro e as mais ricas em Mg mais claras.

Em análises de MEV-EDS nas fácies metadolomito com esteiras microbianas e com estromatólitos colunares foram observados possíveis restos orgânicos, que são pouco densos, com composição de até 90% de Carbono e formas filamentosas ou amorfas, que assemelham-se a substâncias poliméricas extracelulares (EPS) atuais (Fig. 1a, 1b e 1c). Associados a estes possíveis EPS há o aumento da concentração de Al, S, Si, Fe, Na e Cl e K, que ocorrem como silicatos/argilominerais (Fig. 1d e 1e), estes quando ricos em Mg e Ca são relacionados a sepiolitas. O Fe está mais presente na fácies estromatólitos e o Na e Cl ocorrem apenas nas esteiras microbianas.

Na fácies metadolomito com esteiras microbianas crenuladas ocorre microporosidade frequente, que nas porções com a laminação mais escura por vezes ocorre preenchida por calcita (Fig. 1e). A calcita é diferenciada da matriz dolomítica por ser mais densa e ter composição rica em Ca (até 63%) e com Mg quase ausente (<3%). Também ocorrem minerais com densidade ainda mais elevada e com composição de até 80% de TiO2, indicando ser uma ilmenita detrítica.

Conclusões As análises laboratoriais caracterizaram dos metadolomitos da Formação Capiru, como

compostos predominantemente por dolomita e quartzo, por vezes com argilominerais e compostos ricos em carbono associados. A presença destes somados a microporosidade e as razões elementares de Mn/Sr e Fe/Sr, dentro dos parâmetros pré estabelecidos para que se preserve o δ13Ccarb, indicam que o metamorfismo atribuído a esta faixa é de muito baixo grau, a ponto de preservar características sedimentares e químicas primárias, que seriam recristalizadas e teriam seu sistema aberto em temperaturas acima dos 200°C.

A calcita observada nas amostras em DRX e MEV está recristalizada ou restrita a preenchimento de porosidade, a dolomita, por sua vez ocorre generalizadamente nas amostras, compondo tanto a matriz como as estruturas microbiais observadas. Deste modo a calcita teria origem secundária, podendo ser gerada em processos diagenéticos ou por recristalização posterior. A dolomita seria oriunda de precipitação primária, em um mar neoproterozoico dolomítico, ou uma dolomitização posterior. A primeira opção para a dolomita é a mais plausível, pela não homogeneidade da dolomita apresentando variações no Mg e Ca e por ser comum os depósitos neoproterozoicos carbonáticos serem dolomiticos.

Quando em lamina d’água rasa há maior susceptibilidade da evaporação possibilitando a precipitação dos sais presentes nela, como sódio e cloro. Portanto, a presença de Na e Cl na fácies metadolomito com esteiras microbianas crenuladas e ausência na fácies estromatólito, corrobora a interpretação de deposição em lâmina d’água mais rasa para as esteiras microbianas. A presença de Fe apenas na fácies estromatólito por sua vez, pode estar associada ao trapeamento preferencial dos microorganismos associados a esta fácies e/ou ser decorrente de condições físico-químicas mais favoráveis, favorecidas pela maior espessura de lâmina d’água

A variação dos isótopos de carbono e oxigênio, que apresenta sinais reliquiares da época deposicional, indica as diferentes fases de sedimentação, auxiliando o entendimento do paleoambiente. Deste modo os perfis isotópicos e a reconstrução quimioestratigráfica irão contribuir para o melhor entendimento do ambiente de deposição, das condições de cristalização envolvidas na evolução tectonotermal dos metadolomitos da Formação Capiru.

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" Figura 1 – Imagens de MEV dos metadolomitos da Formação Capiru, setas vermelhas indicando possíveis EPS, azuis argilominerais e amarelas especificando o tipo carbonático a) Fácies esteiras microbianas crenuladas com matriz dolomítica com possível EPS (CaO – 6,63%; C - 81,38%; Na2O – 2,51%; MgO – 4,30%; Al2O3 – 0,58%; SiO2 – 1,75%; Cl – 1,33%; K2O 1,51%); b) Fácies estromatólito colunar com matriz dolomítica e possível EPS; c) Filamentos associados a possíveis EPS preservados; d) Argilominerais (C – 27,46%; MgO – 27,51%; Al2O3 – 8,43%; SiO2 – 23,83%; K2O 12,76%) com filamentos associados (CaO – 8,94%; C – 77,30%; Na2O – 1,91%; MgO – 5,59%; SiO2 – 0,91%; Cl – 3,63%; K2O 12,65%) na fácies esteira microbiana crenulada; e) Argilomineral com possível EPS associado; f) Preenchimento da porosidade por fases minerais carbonáticas ricas em Ca, calcita.

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Agradecimentos Somos gratos ao LAMIR – UFPR por todo suporte técnico e analítico, a CAPES pelo

fomento de bolsas de estudos, ao CNPq pelo financiamento do projeto “Tectonoestratigrafia das Sequências Terrígenas da Formação Capiru” 481429/2013 no qual esta pesquisa está inserida e aos colegas que ajudaram indiretamente no desenvolvimento deste trabalho.

Referências Bibliográficas Bahniuk, Anelize M. 2007. “Controles geológicos da certificação em metadolomitos da Formação Capiru – Neoproterozoico, região metropolitana de Curitiba, Paraná”. Dissertação – Mestrado. Universidade Federal do Paraná Bigarella, João .J. and Salamuni, Riad. 1956. “Estudos preliminares da Série Açungui. V- estruturas organógenas nos dolomitos da Formação Capiru (Estado do Paraná)”. Dursenia VII 7 (6):317-323. Curitiba. Fiori, Alberto P. 1990. “Tectônica e estratigrafia do Grupo Açungui a norte de Curitiba”. Tese de Livre Docência. Univesidade de São Paulo, 261p. São Paulo. Fölling, P.G. and Frimmel, Hartwig E. 2002. “Chemostratigraphic correlation of carbonate successions in the Gariep and Saldania Belts, Namibia and South Africa”. Basin Research, 13:1-37. Juscharks, Larissa C.S. 2006. “Fácies, estruturas biogênicas e modelos deposicionais dos metadolomitos da Formação Capiru – Grupo Açungui, Neoproterozoico do Paraná”. Dissertação – Mestrado. Universidade Federal do Paraná. Siga Jr., Osvaldo; Basei, Miguel A.S.; Nutman Allen; Sato, Kei; McReath, Ian; Passarelli, Claudia R.; Liu, Dunyi. 2011. “Extensional and Colisional Magmatic Records in the Apiaí Terrane, South-Southeastern Brazil: Integration of Geochronological U-Pb Zircon Ages”. Geologia USP, Série Científica, 11:149-175.