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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.44.2016.tde-17062016-083422
Document
Author
Full name
Rosana Gandini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Rossetti, Dilce de Fátima (President)
Toledo, Peter Mann de
Fairchild, Thomas Rich
Lavina, Ernesto Luiz Correa
Tognoli, Francisco Manoel Wohnrath
Title in Portuguese
Icnologia aplicada à reconstituição de paleoambientes neógenos e quaternários na Bacia Paraíba
Keywords in Portuguese
Bacia Paraíba
Formação Barreiras
Icnologia
Sedimentologia
Sedimentos Pós-Barreiras
Abstract in Portuguese
Integrada às análises faciológica, o estudo de icnofósseis vem sendo cada vez mais aplicado em interpretações paleoambientais e estratigráficas de estratos sedimentares. No caso particular de ambientes costeiros, esta ferramenta possibilita refinar reconstituições da dinâmica de variação da linha de costa durante ciclos transgressivos-regressivos. No caso de depósitos sedimentares caracterizados por conteúdo fossilífero escasso ou inexistente, o estudo de icnofósseis tem papel fundamental em reconstituições paleoambientais por fornecerem informações sobre condições de deposição, como salinidade, energia do fluxo, oxigenação e consistência do substrato. Publicações prévias revelaram uma abundância de icnofósseis junto à Formação Barreiras (Mioceno) e aos Sedimentos Pós-Barreiras (Quaternário) expostos no litoral norte e nordeste do Brasil. Dada a ampla distribuição geográfica por mais de 5.000 km no litoral brasileiro, esses estratos são de grande interesse para o registro de eventos neógenos e quaternários no continente sulamericano. Apesar dessa importância científica, a reconstituição paleoambiental e estratigráfica, tanto da Formação Barreiras, quanto dos Sedimentos Pós-Barreiras, em várias áreas da costa nordeste do Brasil, permanece por ser documentada. O objetivo principal desta tese de doutorado foi a reconstituição paleoambiental de depósitos neógenos e quaternários tardios na Bacia Paraíba dentro do contexto de variações do nível do mar e da neotectônica. A metodologia empregada foi a análise faciológica e icnológica. Para o caso dos depósitos quaternários, essas análises foram integradas com dados cronológicos obtidos a partir de datação por luminescência opticamente estimulada. Os resultados obtidos para a Formação Barreiras revelaram uma variedade de estruturas sedimentares comuns em associação a correntes de maré tais como sucessões de superfícies de reativação e filmes de argila, estratos cruzados em sentidos opostos e estratos cruzados contendo pares de foresets alternadamente mais delgados e mais espessos relacionados à flutuações cíclicas (diurnas) da maré. Além disto, essas estruturas ocorrem em depósitos contendo uma assembleia icnológica representativa de ambientes de alta energia com influência marinha e predomínio de condições de água salobra, particularmente exemplificados pelas ocorrências das icnofábricas de Ophimorpha, Planolites-Palaeophycus-Thalassinoides e Thalassinoides-Planolites-Palaeophycus. Estes resultados, somados ao reconhecimento de ambientes deposicionais transicionais, incluindo canal estuarino, baía central estuarina, canal de inlet/canal de maré, delta de maré/leque de transbordamento, planície/baixio de maré e antepraia, levaram à interpretação de um sistema deposicional do tipo estuarino com domínio de ondas. Um aspecto importante derivado dessa pesquisa foi que o predomínio de deposição sedimentar em vales estuarinos como proposto para a Formação Barreiras na área de estudo amplia a extensão da transgressão miocênica ao longo da costa nordeste do Brasil. Nesse sentido, o uso de icnofósseis foi de importância fundamental para completar a reconstituição paleoambiental desses depósitos, particularmente considerando a ausência de organismos fósseis. Da mesma forma, a integração de dados faciológicos e icnológicos foi de grande relevância para a reconstituição dos paleoambientes de deposição dos Sedimentos Pós-Barreiras, até então pouco conhecidos. Assim, os depósitos dessa unidade foram relacionados com ambientes marinho raso, que é uma interpretação compatível com o registro predominante da icnofabrica Thalassinoides. Além disso, os dados cronológicos indicaram deposição dos Sedimentos Pós-Barreiras entre 60.0 (± 1.4) e 15.1 (±1.8) ka. Um fato de destaque é a ocorrência desses estratos em altitudes de até 38 m acima do nível do mar atual na área de estudo, que é um posicionamento topográfico incompatível com a tendência de queda progressiva do nível do mar correspondente à última glaciação, particularmente no Último Máximo Glacial, quando se estima que o nível do mar esteve várias dezenas de metros abaixo do atual. Este fato, adicionado ao contexto neotectônico da área de estudo, sugere que o posicionamento elevado desses depósitos costeiros se deu por soerguimento tectônico. Os dados apresentados nessa pesquisa permitiram calcular uma taxa de soerguimento dos Sedimentos Pós-Barreiras de cerca de 0,63 a 1,97 mm/ano. Este valor indica que, pelo menos localmente, houve reativação tectônica mais intensa que aquela previamente reconhecida no estágio pós-rifte para a margem leste da placa sul-americana.
Title in English
Ichnology applied to the reconstruction of Neogene and Quaternary paleonvironments of the Paraíba Basin
Keywords in English
Barreiras Formation
Ichnology
Paraíba Basin
Pos-Barreiras sediments
Sedimentology
Abstract in English
The study of trace fossils integrated with sedimentological analysis has been increasingly applied in paleoenvironmental and stratigraphic interpretations of sedimentary strata. In the particular instance of costal environments, this tool allows refine reconstructions on the dynamics of shoreline changes during transgressive-regressive cycles. In the case of sedimentary deposits characterized by scarce or no fossil content, studies of ichnological assemblages play a fundamental role in paleoenvironmental reconstructions, because they provide information about the conditions at the time of deposition, as salinity, flow energy, oxygenation and substrate consistency. Previous publications revealed an abundance of trace fossils in the Barreiras Formation (Miocene) and Post-Barreiras Formation (Quaternary) exposed in the northern and northeastern coast of Brazil. These strata have great interest to the record of Neogene and Quaternary events in the South American continent, due to their wide geographical distribution along more than 5.000 km of the Brazilian littoral. Despite this scientific interest, the paleoenvironmental and stratigraphic reconstitutions of both the Barreiras Formation and the Post-Barreiras Sediments remain to be documented in several areas of the northeastern Brazilian coast. The main goal of this doctoral thesis was the paleoenvironmental reconstitution of Neogene and late Quaternary deposits in the Paraíba Basin within the context of sea level changes and neotectonics. The methodological approach consisted of faciological and ichnological analyses. In the instance of Quaternary strata, these analyses were integrated with chronological data obtained by optically stimulated luminescence. The results obtained for the Barreiras Formation revealed a variety of tidal sedimentary structures commonly associated with tidal currents, such as reactivation surfaces and mud drapes, herringbone cross-stratification and alternating thicker/thinner foreset packages generally marked by reactivation surfaces bounded by mud layers (i.e., tidal bundles) that are related to cyclic (diurnal) tidal fluctuation . Furthermore, these structures occur in deposits containing an ichnological assemblages representative of high energy environments with marine influence and predominance of brackish water conditions, which are particularly exemplified by Ophiomorpha, Planolites-Palaeophycus-Thalassinoides e Thalassinoides-Planolites-Palaeophycus. These results, added to the recognition of coastal depositional environments, including estuarine channel, estuarine central bay, tidal inlet/tidal channel, tidal delta/washover, tidal flat/shoal and foreshore, led to propose a wave-dominated estuary as the depositional system. One important aspect derived from this research is that the predominance of deposition in estuarine valleys as proposed for the Barreiras Formation in the study area expands the extent of the Miocene transgression along to the northeastern Brazilian coast. It follows that the use of trace fossils played a fundamental role to complete the paleoenvironmental reconstitution of these deposits, particularly considering the lack of fossil organisms. Similarly, the integration of faciological and ichnological data was of great importance to the reconstitution of depositional paleoenvironments of the Post-Barreiras Sediments, still poorly known up to now. . Hence, the deposits of this unit were related to a shallow marine setting, which is an interpretation compatible with the predominant record of the Thalassinoides ichnofabric. Furthermore, the chronological data indicated deposition of the Post- Barreiras Sediments between 60.0 (± 1.4) and 15.1 (±1.8) ka. It is remarkable the record of these strata in altitudes up to 38 m above the modern sea level in the study area, which is a topographic position incompatible with the progressive trend of sea level fall corresponding to the last glaciation, particularly in the Last Glacial Maximum, when the sea level was several tens of meters below the present sea level. This fact, added to the neotectonic context of the study area, suggests that the high altitude of these coastal deposits may have been caused by tectonic uplift. The data showed in this research allowed calculating an uplift rate of as much as 1.97 mm/year during the deposition of the Post-Barreiras Sediments. This value indicates that, at least locally, tectonic reactivation was more intense during the post-rift stage in the eastern margin of the South American plate than previously recognized.
 
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Release Date
2018-08-04
Publishing Date
2016-08-04
 
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