Chemostratigraphy of the lower Bambuí Group, southwestern São Francisco Craton, Brazil: insights on Gondwana paleoenvironments

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Título:
Chemostratigraphy of the lower Bambuí Group, southwestern São Francisco Craton, Brazil: insights on Gondwana paleoenvironments
Autor: Kuchenbecker, Matheus ; Babinski, Marly ; Pedrosa-Soares, Antônio Carlos ; Lopes-Silva, Leonardo ; Pimenta, Felipe
Assuntos: Cráton do São Francisco ; GEOLOGY ; GEOSCIENCES, MULTIDISCIPLINARY ; Gondwana ; Grupo Bambuí ; Neoproterozoico ; Quimioestratigrafia
É parte de: Brazilian journal of geology, 2016-06, Vol.46 (suppl 1), p.145-162
Descrição: The Bambuí Group, the most extensive carbonate-siliciclastic cover on the São Francisco craton, has been a matter of debate because of its potential correlations to global glacial events. Unfortunately, most available chemostratigraphic data came from samples collected on surface rock exposures, ever susceptible to the aggressive chemical weathering that characterizes the southeastern Brazil. On the other hand, we present here high-resolution chemostratigraphic studies based on C, O and Sr isotopic data from 53 samples collected along a weathering-free, continuous, 175 m thick sedimentary succession. This succession was recovered by borehole drilling in the southwestern São Francisco craton, where occur the Carrancas and Sete Lagoas formations, the lowermost units of the Bambuí Group. The drill cores reveal extremely irregular contacts between the basal diamictite and its basement, an Archaean foliated granodiorite. Geochronological and sedimentological data strongly suggest that the diamictite represents a lodgement till. This glaciogenic deposit is covered by a limestone succession which starts with impure carbonates showing aragonite pseudomorph fans and thin bands of black shale. The limestone pile grades to a marl-mudstone interval, which turns to a carbonate with biological components, succeeded by stromatolitic dolomite at the top. C and O isotopic signatures (referred to V-PDB) allow to the subdivision of the lower carbonate-pelite section into three intervals. The first isotopic interval corresponds to a cap carbonate, and displays negative values of δ13C (c . -4‰), and a large oscillation of the δ18O (-6 to -15‰). The Interval II shows a striking homogeneity in δ13C and δ18O, around 1‰ and -7‰, respectively. At the top, Interval III shows a large positive excursion of the δ13C (up to 8‰) and δ18O (-8 to -3‰) values. Unaltered 86Sr/87Sr ratios range from 0.7075 to 0.7077, mainly at the top of the section. The geochemistry of the carbonates is controlled by their terrigenous content (mostly quartz and clay minerals) which is concentrated in the lower units. Samples free of terrigenous contamination show Y/Ho ratios ranging from 25 to 50, suggesting a freshwater input during carbonate deposition. It is concluded that the diamictite has a glaciogenic origin and is covered by a cap carbonate. This pair has been identified along the basin and is related to one of the main Neoproterozoic glaciations. Discrepancy between the 86Sr/87Sr values and the global variation curves can be related to freshwater input during the carbonate deposition. Based on the regional tectonic context, the Bambuí Basin may have been a restricted marine basin, totally or partially surrounded by mountain ranges within Gondwana, in the Neoproterozoic/Paleozoic boundary. In its early stages, the sedimentation was influenced by a global glacial event, whose melting phase was responsible by freshwater input in the basin. The gradual rise of the temperature was followed by an increase of the biological activity. Finally, a sudden increase in the biological activity could have been driven by paleogeographic changes caused by the active tectonic. RESUMO: O Grupo Bambuí, mais importante unidade de cobertura do Cráton do São Francisco, tem sido alvo de intensos estudos e debates, entre outros motivos, pela possibilidade de correlação com eventos glaciais globais. A maior parte dos dados quimioestratigráficos disponíveis, no entanto, provém de amostras coletadas em afloramentos, sujeitos a expressivo intemperismo químico. Neste trabalho, é apresentado um levantamento quimioestratigráfico de alta resolução, baseado em análises de C, O e Sr realizadas em 53 amostras coletadas em 175 m de sequência sedimentar contínua, livre de intemperismo. Tal sequência foi obtida a partir de testemunhos de sondagem realizada na porção sul do Cráton do São Francisco, onde ocorrem rochas das formações Carrancas e Sete Lagoas, as mais basais do Grupo Bambuí. Os testemunhos revelaram contato extremamente irregular entre uma camada de diamictito e seu embasamento, um granodiorito foliado de idade arqueana. Dados sedimentológicos e geocronológicos indicam que o diamictito representa um tilito de alojamento, que apresenta contato brusco com a sequência carbonática sobrejacente. Essa sequência se inicia com calcário impuro, que exibe leques de cristais pseudomorfos de aragonita e delgadas camadas de folhelho negro. O calcário passa gradacionalmente para um intervalo argiloso, que por sua vez volta a gradar para uma espessa sequência de calcário com laminação microbiana, sucedido por dolomito estromatolítico no topo da coluna. As assinaturas isotópicas de C e O permitem a identificação de três intervalos distintos. O Intervalo I, basal, corresponde a um carbonato de capa, exibindo valores negativos de δ 13C (c. -4‰), e grande oscilação nos valores de δ 18O (-6 a -15‰). O Intervalo II exibe marcante homogeneidade nos valores de δ 13C e δ 18O, que se situam em torno de 1‰ e -7‰, respectivamente. No topo, o Intervalo III exibe uma grande excursão positiva dos valores de δ 13C (até 8‰) e δ 18O (-8 a -3‰). Razões 87Sr/86Sr variam entre 0,7075 e 0,7077, obtidas exclusivamente em amostras do topo da sequência. A assinatura geoquímica das rochas carbonáticas mostrou-se fortemente controlada pelo conteúdo terrrígeno, concentrado sobretudo nas unidades mais basais. Amostras livres da influência de elementos terrígenos mostram razões Y/Ho variando entre 25 e 50, o que sugere a influência de água doce durante a deposição dos calcários. Com base nos dados obtidos, conclui-se que a porção basal da sequência estudada representa um par "diamictito-carbonato de capa" relacionado a um dos eventos glaciais que ocorreram entre o fim do Neoproterozoico e o início do Paleozoico. Além disso, discrepâncias nas razões 87Sr/86Sr, quando comparadas às curvas globais de evolução isotópica, podem ser atribuídas à influência da água doce em um ambiente marinho restrito. Tendo-se em vista o contexto regional, a Bacia Bambuí representaria, no limite Neoproterozoico/Paleozoico, uma bacia marinha restrita, total ou parcialmente circundada por cadeias de montanhas, no interior de Gondwana. Em seus estágios iniciais, a sedimentação teria ocorrido sob influência de um episódio glacial, cuja fase de degelo foi responsável por significativa entrada de água doce no mar. Com o gradual aumento de temperatura, a atividade biológica no mar teria aumentado progressivamente. Por fim, um súbito aumento na atividade biológica pode ter sido catalisado por mudanças paleogeográficas causadas pela tectônica ativa.
Editor: Sociedade Brasileira de Geologia
Idioma: Inglês;Português

Chemostratigraphy of the lower Bambuí Group, southwestern São Francisco Craton, Brazil: insights on Gondwana paleoenvironments

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