UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO” INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E CIÊNCIAS EXATAS
Trabalho de Formatura Curso de Graduação em Geologia
ESTRATIGRAFIA DO VULCANISMO MESOZÓICO ÁCIDO DA PROVÍNCIA MAGMÁTICA DO PARANÁ
Juliane Cestari Prado
Prof. Dr. Antonio José Ranalli Nardy (orientador)
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Instituto de Geociências e Ciências Exatas
Campus
de Rio Claro
JULIANE CESTARI PRADO
ESTRATIGRAFIA DO VULCANISMO MESOZÓICO ÁCIDO
DA PROVÍNCIA MAGMÁTICA DO PARANÁ
Trabalho de Formatura apresentado ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas - Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, para obtenção do grau de Geólogo.
Rio Claro - SP
Prado, Juliane Cestari
Estratigrafia do vulcanismo mesozóico ácido da província magmática do Paraná / Juliane Cestari Prado. - Rio Claro, 2015
97 f. : il., figs., tabs., mapas
Trabalho de conclusão de curso (Geologia) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências Exatas Orientador: Antonio José Ranalli Nardy
1. Geologia estratigráfica. 2. Rochas ígneas.. 3.
Geoquímica.. 4. Rochas vulcânicas ácidas do tipo Palmas.. 5. Rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó.. 6. Cristalização fracionada.. I. Título.
551.7 P896e
JULIANE CESTARI PRADO
ESTRATIGRAFIA DO VULCANISMO MESOZÓICO ÁCIDO
DA PROVÍNCIA MAGMÁTICA DO PARANÁ
Trabalho de Formatura apresentado ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas - Campus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, para obtenção do grau de Geólogo.
Comissão Examinadora
Antonio José Ranalli Nardy (orientador)
Fábio Braz Machado
Ana Carolina Franciosi Luchetti
Rio Claro, 27 de março de 2015.
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i
ii
Agradecimentos
Antes de tudo agradeço a Deus por ter guiado meus caminhos e me ajudado a tomar decisões em momentos difíceis.
Agradeço a minha mãe Neusa e aos meus avós Ida (In memoriam) e Henrique (In memoriam) pelo apoio e incentivo em continuar os estudos apesar das dificuldades que apareceram no caminho. Este trabalho não teria sido finalizado sem a ajuda de vocês.
Ao meu orientador, Prof. Antonio José Ranalli Nardy, por toda a ajuda e esclarecimentos durante a execução deste trabalho.
A todos da minha turma, Geovárzea, por todos os anos de convívio, pela amizade e companheirismo durante as viagens de campo.
A Ana Carolina Luchetti por todas as explicações, orientações gerais e ajuda com as figuras e fotos.
iii
“Deus nunca disse que a jornada seria fácil; mas Ele disse que a chegada valeria a pena.”
iv
Resumo
v
foi alimentado por várias câmaras magmáticas com composição e em estágios de evolução distintos, que foram extravasados pelas mesmas fraturas.
Palavras-chave: Rochas ígneas. Geoquímica. Rochas vulcânicas ácidas do tipo Palmas. Rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó. Cristalização fracionada.
Abstract
vi
was tested one fractional crystallization model that employs the chemical composition of major and trace elements of rocks observed in the studied profiles. The results showed that andesites can generate the rhyolites of Palms type while high-Ti basalts can generate the rhyodacites of Chapecó type. However it was not possible to evolve basalts to acidic rocks of Palmas type or low-Ti basalts to acidic rocks of Chapecó type. Therefore, the process of fractional crystallization was important for the evolution of existing rock types and volcanism was fed by several magma chambers with different compositions and in different stages of evolution, that were extravasated by the same fractures.
vii
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 3. 1. DIVISÃO REGIONAL DA PMP NAS TRÊS PORÇÕES, SEGUNDO PICCIRILLO ET AL. (1988). OS CÍRCULOS COLORIDOS CORRESPONDEM ÀS AMOSTRAS QUE FORAM
COLETADAS DE CADA PERFIL... 7
FIGURA 3. 2. MAPA GEOLÓGICO DA FORMAÇÃO SERRA GERAL COM A LOCALIZAÇÃO DOS PERFIS, MODIFICADO DE NARDY ET AL. (2002). ... 8
FIGURA 3. 3. MAPA LITOGEOQUÍMICO DAS ROCHAS VULCÂNICAS ÁCIDAS DA FORMAÇÃO SERRA GERAL, MODIFICADO DE NARDY ET AL. (2008). ... 9
FIGURA 4. 1. LOCALIZAÇÃO NO GOOGLE EARTH DAS AMOSTRAS UTILIZADAS NA CONSTRUÇÃO DAS SEÇÕES COLUNARES. ... 12
FIGURA 4. 2. LOCALIZAÇÃO NO GOOGLE EARTH DE TODAS AS AMOSTRAS COLETADAS TANTO NESTE ÚLTIMO TRABALHO DE CAMPO, QUANTO NOS ANTERIORES. ... 12
FIGURA 5. 1. DIAGRAMA DE VARIAÇÃO DE TIO2 X P2O5 PARA AS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS. ... 16
FIGURA 5. 2. DIAGRAMA SÍLICA X ÁLCALIS DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS. ... 16
FIGURA 5. 3. DIAGRAMA A-F-M DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS. A LINHA CHEIA E MAIS GROSSA DO DIAGRAMA REPRESENTA A DIVISÃO ENTRE O CAMPO TOLEÍTICO (MAIS ENRIQUECIDO EM F) E O CÁLCIO-ALCALINO, SEGUNDO LE BAS ET AL. (1986). ... 17
FIGURA 5. 4. DIAGRAMAS DE HARKER DE ELEMENTOS MAIORES E MENORES DAS ROCHAS DO TIPO ATP... 18
FIGURA 5. 5. DIAGRAMAS DE VARIAÇÃO DE ELEMENTOS TRAÇOS DAS ROCHAS DO TIPO ATP. ... 20
FIGURA 5. 6. DIAGRAMA DO TIPO SPIDER DOS PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE ETRS E ALGUNS TRAÇOS INCOMPATÍVEIS DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS BAIXAS EM TI-P. ... 21
FIGURA 5. 7. DIAGRAMA DO TIPO SPIDER DOS PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE ETRS E ALGUNS TRAÇOS INCOMPATÍVEIS DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS ALTAS EM TI-P. ... 22
FIGURA 5. 8. DIAGRAMA DE VARIAÇÃO DE TIO2 X P2O5 PARA AS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO CHAPECÓ. ... 23
FIGURA 5. 9. DIAGRAMA SÍLICA X ÁLCALIS DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO CHAPECÓ. ... 23
FIGURA 5. 10. DIAGRAMA A-F-M DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO CHAPECÓ. A LINHA CHEIA E MAIS GROSSA DO DIAGRAMA REPRESENTA A DIVISÃO ENTRE O CAMPO TOLEÍTICO (MAIS ENRIQUECIDO EM F) E O CÁLCIO-ALCALINO, SEG. LE BAS ET AL. (1986). ... 24
FIGURA 5. 11. DIAGRAMAS DE HARKER DE ELEMENTOS MAIORES E MENORES DAS ROCHAS DO TIPO ATC. ... 25
FIGURA 5. 12. DIAGRAMAS DE HARKER DE ELEMENTOS TRAÇOS DAS ROCHAS DO TIPO ATC. . 27
FIGURA 5. 13. DIAGRAMA DO TIPO SPIDER DOS PADRÕES DE DISTRIBUIÇÃO DE ETRS E ALGUNS TRAÇOS INCOMPATÍVEIS DAS ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO CHAPECÓ. ... 28
FIGURA 6. 1. FOTOMICROGRAFIAS DE AMOSTRAS DO TIPO CAXIAS DO SUL. ... 30
FIGURA 6. 2. FOTOMICROGRAFIAS DE AMOSTRAS DO TIPO SALTO DO JACUÍ. ... 30
FIGURA 6. 3. FOTOMICROGRAFIA DA AMOSTRA DO TIPO SANTA MARIA, KJS-1034. ... 31
FIGURA 6. 4. FOTOMICROGRAFIA DA AMOSTRA KPM-1163 – ANITA GARIBALDI ... 31
FIGURA 6. 5. FOTOMICROGRAFIA DA AMOSTRA KCA-1169 - CLEVELÂNDIA ... 31
FIGURA 6. 6. FOTOMICROGRAFIAS DE AMOSTRAS DO TIPO GUARAPUAVA. ... 32
FIGURA 6. 7. FOTOMICROGRAFIAS DE AMOSTRAS DO TIPO TAMARANA. ... 33
FIGURA 6. 8. FOTOMICROGRAFIAS DE AMOSTRAS DO TIPO OURINHOS. ... 33
FIGURA 7. 1. LOCALIZAÇÃO DAS REGIÕES NORTE, CENTRAL E SUL. ... 35
FIGURA 7. 2. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS ÁCIDAS DO TIPO ATP E ATC. ... 36
FIGURA 7. 3. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE BASALTOS E ANDESITOS. ... 36
FIGURA 7. 4. LOCALIZAÇÃO DOS BASALTOS, ANDESITOS, ÁCIDAS DO TIPO CHAPECÓ E DO TIPO PALMAS. ... 37
FIGURA 7. 5. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE ÁCIDAS DO TIPO PALMAS. ... 38
FIGURA 7. 6. LOCALIZAÇÃO DAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS NO GOOGLE EARTH, SEPARADOS POR SUBTIPO. ... 39
FIGURA 7. 7. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE ÁCIDAS DO TIPO CHAPECÓ. ... 41
viii
FIGURA 7. 9. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE BASALTOS. ... 43
FIGURA 7. 10. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE BASALTOS NO GOOGLE EARTH, SEPARADOS POR SUBTIPO. ... 44
FIGURA 7. 11. LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS DE ANDESITOS. ... 46
FIGURA 7. 12. MAPA GEOLÓGICO COM A LOCALIZAÇÃO DAS SEÇÕES COLUNARES
LITOLÓGICAS REPRESENTATIVAS DA FORMAÇÃO SERRA GERAL NA REGIÃO CENTRAL DA BACIA. ... 48
FIGURA 7. 13. MAPA GEOLÓGICO COM A LOCALIZAÇÃO DAS SEÇÕES COLUNARES DOS PERFIS REPRESENTATIVOS DA FORMAÇÃO SERRA GERAL NA REGIÃO SUL DA BACIA... 50
FIGURA 7. 14. MAPA GEOLÓGICO COM A LOCALIZAÇÃO DAS SEÇÕES COLUNARES DOS PERFIS REPRESENTATIVOS DA FORMAÇÃO SERRA GERAL NA REGIÃO CENTRAL DA BACIA. ... 54
FIGURA 7. 15. MAPA GEOLÓGICO COM A LOCALIZAÇÃO DAS SEÇÕES COLUNARES DOS PERFIS REPRESENTATIVOS DA FORMAÇÃO SERRA GERAL NA REGIÃO NORTE DA BACIA. ... 57
FIGURA 7. 16. PERFIL TOPOGRÁFICO REFERENTE AO PERFIL KSO, LOCALIZADO PRÓXIMO À CIDADE DE SOBRADINHO. LEGENDA: A FOTO MOSTRA O CONTATO ENTRE AS UNIDADES ÁCIDAS (SANTA MARIA E SALTO DO JACUÍ) ENCONTRADO NO PONTO KSO-1372A. ... 60
FIGURA 7. 17. PERFIL TOPOGRÁFICO REFERENTE AO PERFIL KTA, PRÓXIMO À CIDADE DE CAXIAS DO SUL. ... 62
FIGURA 7. 18. PERFIL TOPOGRÁFICO REFERENTE AO PERFIL KLS, PRÓXIMO À CIDADE DE SOLEDADE. ... 64
FIGURA 8. 1. EVOLUÇÃO DAS ROCHAS QUE TIVERAM UM RESULTADO RAZOÁVEL TANTO DO BALANÇO DE MASSA QUANTO DOS AJUSTES DOS ELEMENTOS-TRAÇO. ... 74
FIGURA 8. 2. EVOLUÇÃO DOS BASALTOS ALTO-TI PARA AS DO TIPO CHAPECÓ. ... 79
LISTA DE TABELAS
TABELA 1. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS REPRESENTATIVAS DOS BASALTOS. ... 66
TABELA 2. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS REPRESENTATIVAS DOS BASALTOS. ... 66
TABELA 3. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS REPRESENTATIVAS DOS ANDESITOS E DAS ÁCIDAS DO TIPO ATP. ... 67
TABELA 4. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS REPRESENTATIVAS DAS ÁCIDAS DO TIPO ATP E ATC. ... 67
TABELA 5. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DA OLIVINA E MAGNETITAS. ... 68
TABELA 6. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DOS PIROXÊNIOS RICOS EM CÁLCIO (AUGITAS) E DOS PIROXÊNIOS POBRES EM CÁLCIO (PIGEONITAS). ... 68
TABELA 7. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DOS PLAGIOCLÁSIOS. ... 69
TABELA 8. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE BALANÇO DE MASSA E AJUSTE DOS ELEMENTOS-TRAÇO PARA AS COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DAS ROCHAS DA ASSOCIAÇÃO BASÁLTICA DE BAIXO TITÂNIO (BASALTOS DO TIPO GRAMADO,
ESMERALDA E RIBEIRA), ALÉM DE ANDESITOS. (1) = FO85-GRAMADO1* + 1AUG + 1PIG + AN77 + 1MAG, (2) = 1AUG + 1PIG + AN77 + 1MAG, (3) = 2AUG + 2PIG + AN70 + 1MAG, (6) = 1AUG + AN77 + 1MAG. ... 69
TABELA 9. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE BALANÇO DE MASSA E AJUSTE DOS ELEMENTOS-TRAÇO PARA AS COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DAS ROCHAS DA ASSOCIAÇÃO INTERMEDIÁRIA (ANDESITO EVOLUINDO PARA ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO ATP DE BAIXO TITÂNIO). (4) = 4AUG + 3PIG + AN63 + 3MAG. ... 70
TABELA 10. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE BALANÇO DE MASSA E
AJUSTE DOS ELEMENTOS-TRAÇO PARA AS COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DAS ROCHAS DA ASSOCIAÇÃO INTERMEDIÁRIA (ANDESITO EVOLUINDO PARA ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO ATP DE ALTO TITÂNIO). (4) = 4AUG + 3PIG + AN63 + 3MAG, (5) = 4AUG + AN63 + 3MAG. ... 71
TABELA 11. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE BALANÇO DE MASSA E
AJUSTE DOS ELEMENTOS-TRAÇO PARA AS COMPOSIÇÕES QUÍMICAS MÉDIAS DAS ROCHAS DA ASSOCIAÇÃO ÁCIDA (ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO ATP DE ALTO TITÂNIO EVOLUINDO PARA ATP DE BAIXO TITÂNIO). (4) = 4AUG + 3PIG + AN63 + 3MAG, (5) = 4AUG + AN63 + 3MAG, (8) = 5AUG + AN40 + 4MAG, (9) = 5AUG + AN56 + 4MAG. ... 72
TABELA 12. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE BALANÇO DE MASSA E
ix
TABELA 13. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS DO GUARAPUAVA SUBTRAINDO 5, 10 E 15% DE
PLAGIOCLÁSIO (AN63) E 5% DE PLAGIOCLÁSIO (AN63) DAS ROCHAS DO TIPO TAMARANA. ... 76
TABELA 14. COMPOSIÇÕES QUÍMICAS DO TAMARANA SUBTRAINDO 10 E 15% DE
PLAGIOCLÁSIO (AN63) E 5, 10 E 15% DE PLAGIOCLÁSIO (AN63) DAS ROCHAS DO TIPO OURINHOS. ... 77
TABELA 15. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE CRISTALIZAÇÃO
FRACIONADA A 5, 10 E 15%, DOS BASALTOS ALTO-TI (PITANGA E PARANAPANEMA) PARA GUARAPUAVA. (10) = 3AUG + AN56 + 2MAG. ... 77
TABELA 16. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE CRISTALIZAÇÃO
FRACIONADA A 5, 10 E 15%, DOS BASALTOS ALTO-TI (PITANGA E PARANAPANEMA) PARA TAMARANA. (10) = 3AUG + AN56 + 2MAG. ... 78
TABELA 17. RESULTADOS OBTIDOS POR MEIO DE CÁLCULOS DE CRISTALIZAÇÃO
FRACIONADA A 5, 10 E 15%, DOS BASALTOS ALTO-TI (PITANGA E PARANAPANEMA) PARA OURINHOS. (10) = 3AUG + AN56 + 2MAG... 78
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
ATC Rochas ácidas do tipo Chapecó
ATP Rochas ácidas do tipo Palmas
LILE Elementos litófilos de grande raio iônico (large íon lithophile elements)
PMP Província Magmática do Paraná
PR Estado do Paraná
RS Estado do Rio Grande do Sul
SC Estado de Santa Catarina
SP Estado de São Paulo
Perfil KJS Perfil entre as cidades de Jaguari – Santiago
Perfil KPE Perfil do Perau
Perfil KSM Perfil entre as cidades de Santa Maria – Júlio de Castilhos Perfil KSO-1 Perfil entre as cidades de Candelária – Sobradinho Perfil KSO-2 Perfil entre as cidades de Sobradinho – Salto do Jacuí
Perfil KSE Perfil entre as cidades de Sobradinho – Barros Cassal Perfil KLS Perfil entre as cidades de Lajeado – Soledade Perfil KFC Perfil entre as cidades de Nova Petrópolis – Feliz
Perfil KBM Perfil entre as cidades de Barra do Ouro – São Francisco de Paula Perfil KTA Perfil entre as cidades de Terra de Areia – Aratinga Perfil KPC Perfil entre as cidades de Praia Grande – Cambará do Sul Perfil KRA Perfil entre as cidades de Turvo – Timbé do Sul Perfil KGB Perfil entre as cidades de Guatá – Bom Jardim da Serra
x
Perfil KMA-2 Perfil entre as cidades de Clevelândia – Mangueirinha Perfil KMA-3 Perfil entre as cidades de Clevelândia – Mangueirinha Perfil KMA-4 Perfil entre as cidades de Clevelândia – Mangueirinha Perfil KMA-5 Perfil entre as cidades de Clevelândia – Mangueirinha Perfil KMA-6 Perfil entre as cidades de Clevelândia – Mangueirinha Perfil KMA-7 Perfil entre as cidades de Clevelândia – Mangueirinha
Perfil KPA Perfil entre as cidades de Palmas – Mangueirinha Perfil KCA Perfil na cidade de Campina da Alegria
Perfil PU Perfil entre as cidades de Pinhão – Bituruna Perfil HI Perfil entre as cidades de União da Vitória – Horizonte Perfil KPM Perfil entre as cidades de União da Vitória – Matos Costa
Perfil KJC Perfil na cidade de São Jerônimo da Serra
xi
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO... 1
2. GEOLOGIA REGIONAL ... 2
2.1 Bacia do Paraná ... 2
2.2 Província Magmática do Paraná ... 3
2.2.1 ROCHAS BÁSICAS E INTERMEDIÁRIAS ... 4
2.2.2 ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS (ATP) e DO TIPO CHAPECÓ (ATC) ... 5
3. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 7
4. METODOLOGIA ... 10
4.1 Pesquisa Bibliográfica ... 10
4.2 Trabalho de Campo ... 10
4.3 Organização das Amostras e dos Dados ... 10
4.4 Localização das Amostras no Google Earth ... 11
4.5 Análises Químicas e Petrográficas ... 13
4.6 Construção das Seções Colunares, dos Perfis Topográficos e dos Mapas ... 13
4.7 Tratamento dos Dados ... 14
5. GEOQUÍMICA DAS ROCHAS VULCÂNICAS ÁCIDAS ... 15
5.1 Rochas do tipo Palmas ... 15
5.2 Rochas do tipo Chapecó ... 23
6. PETROGRAFIA ... 29
6.1 Quantidade média de Fenocristais ... 29
7. ESTRATIGRAFIA ... 34
7.1 Localização das Amostras ... 35
7.2 Litoestratigrafia ... 47
7.3 Quimioestratigrafia ... 49
7.3.1 PORÇÃO SUL DA PMP ... 49
7.3.2 PORÇÃO CENTRAL DA PMP... 53
7.3.3 PORÇÃO NORTE DA PMP ... 56
7.4 Perfis Topográficos ... 59
8. PETROGÊNESE ... 65
8.1 Cristalização Fracionada em Equilíbrio ... 65
8.1.1 BASALTOS E ANDESITOS ... 74
8.1.2 ÁCIDAS DO TIPO PALMAS ... 74
xii 8.2 Cristalização Fracionada Rayleigh ... 75
9. CONCLUSÕES ... 80
1
1. INTRODUÇÃO
A Província Magmática do Paraná (PMP) foi gerada por um volumoso vulcanismo continental no Cretáceo Inferior, que precedeu a fragmentação do supercontinente Gondwana. No Brasil, na Bacia do Paraná, as rochas de natureza vulcânica estão agrupadas na Formação Serra Geral, caracterizada predominantemente por basaltos e subordinadamente por rochas de composição ácida-intermediária. Embora pesquisas sobre esta Província sejam expressivas, o entendimento referente às rochas de natureza ácida ainda é incipiente e aspectos relativos à sua origem, evolução, extrusão e quimioestratigrafia ainda continuam em aberto necessitando de estudos mais detalhados.
As rochas ácidas são divididas em dois tipos, diferentes entre si sob muitos aspectos. As do tipo Palmas (ATP) são afíricas, ocorrem associadas a basaltos toleíticos de baixo-Ti e a andesitos toleíticos, possuem minerais formados em temperaturas elevadas (acima de 1050 oC) e são empobrecidas em elementos incompatíveis tipo LILE (elementos litófilos de grande raio iônico). As do tipo Chapecó (ATC) são fortemente porfiríticas, associam-se a basaltos toleíticos com alto-Ti, (SiO2 62%), com mineralogia anidra formada à altas temperaturas (da ordem de 1000º C) e enriquecidas em elementos incompatíveis LILE (Bellieni et al., 1984, 1986).
O objetivo principal deste trabalho foi estabelecer a lito e quimioestratigrafia das rochas ácidas, ATP e ATC entre si com os basaltos e andesitos associados. Para isso, foram escolhidos 28 perfis representativos para a ocorrência das rochas ácidas e por conterem o maior número de litotipos conhecidos na área de estudo, localizados nos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e na porção sudoeste do estado de São Paulo.
2
2. GEOLOGIA REGIONAL
2.1 BACIA DO PARANÁ
A Bacia do Paraná representa uma imensa região intracratônica localizada na placa Sul-americana caracterizada por uma sucessão essencialmente sedimentar, que atinge até 6000m de espessura, com idades desde o Neo-Ordoviciano até o Neocretáceo. Inclui porções territoriais do Brasil, Paraguai oriental, nordeste da Argentina e norte do Uruguai, numa área total que ultrapassa 1.500.000 quilômetros quadrados. No Brasil a Bacia do Paraná recobre grande parte dos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e São Paulo, além das regiões sudeste do Mato Grosso do Sul, a porção meriodional dos estados de Mato Grosso e Goiás e o a região sudoeste de Minas Gerais.
Estudos recentes, como o de Milani et al. (2007), interpretam o registro sedimentar e ígneo da Bacia do Paraná como um conjunto de seis superseqüências separadas entre si por três descontinuidades. A primeira superseqüência, denominada Rio Ivaí, se inicia no neo-Ordoviciano e se estende até o Eosiluriano; a segunda, denominada Paraná de idade devoniana; a terceira denominada Gondwana I tem início no Neocarbonífero prosseguindo até o Neopermiano; a quarta denominada Gondwana II, compreende o meso e o Neotriássico; a quinta denominada supersequência Gondwana III, que corresponde ao Grupo São Bento caracterizado pelos arenitos eólicos neojurássicos da Formação Botucatu e as rochas vulcânicas eocretácias da Formação Serra Geral. A sexta e última supersequência, é denominada de Bauru de idade cretácica.
A Formação Serra Geral observada na Bacia do Paraná é resultado de uma das maiores manifestações de vulcanismo em crosta continental observada na superfície da Terra. Segundo Peate et al. (1992), de maneira generalizada, a Formação Serra Geral é dominada em termos petrológicos por basaltos toleíticos e andesitos basálticos, ocorrendo subordinadas quantidades de riolitos e riodacitos. Para Bellieni et al. (1986) e Nardy et al. (2002) as rochas básicas-intermediárias representam 97% de todo volume magmático, enquanto que as ácidas dos tipos Palmas representam 2,5% do volume e as do tipo Chapecó 0,5% do volume; em área 57.000 km² e 6.617 km², respectivamente. De acordo com Assine et al. (2004) o contato entre as formações Botucatu e Serra Geral é concordante e marcado na base do primeiro derrame vulcânico. Camadas do topo da Formação Botucatu recorrem entre as camadas inferiores dos basaltos da Formação Serra Geral, mostrando que os primeiros derrames de lavas foram contemporâneos à deposição das areias eólicas do deserto Botucatu.
3
enquanto que as porções mais altas são representadas por riodacitos e riolitos (ATP com espessuras de 60-400m). As rochas intermediárias tendem a ser mais abundantes entre as porções mais baixas (básicas) e altas (ácidas) da suíte.
2.2 PROVÍNCIA MAGMÁTICA DO PARANÁ
A atividade ígnea que originou a PMP ocorreu no EoCretáceo, sendo principalmente representada por derrames de lava de composição básica, abrangendo a porção meridional do Brasil (PICCIRILLO & MELFI, 1988).
A PMP é considerada de grande importância, pois representa uma das maiores manifestações vulcânicas de caráter básico em área continental do mundo. Possui cerca de 800.000 km3 de lavas que recobriram aproximadamente 75% de toda superfície da Bacia do Paraná (MACHADO et al., 2005, 2007). No continente sul-americano estima-se que estão 95% de todo o volume de magma produzido (MELFI et al., 1988).
É constituída por rochas extrusivas e intrusivas de natureza toleítica. As rochas vulcânicas da PMP ocorrem como uma sucessão de derrames de lava, formando pacotes com espessura total variável, cuja média é da ordem de 650 m (MARQUES & ERNESTO, 2004). Segundo Piccirillo & Melfi (1988), as intrusões aflorantes de diques do Cretáceo Inferior ocorrem predominantemente no embasamento cristalino pré-Devoniano da região nordeste da Bacia do Paraná. Segundo Quintas et al. (1997), as intrusões de sills do Cretáceo Inferior ocorrem por toda Bacia do Paraná e nos sedimentos Paleozóicos de diferentes níveis estratigráficos. Em geral, sills possuem uma espessura variável entre 2 e 200m e são formados por basaltos toleíticos. Para Almeida et al. (2012), os derrames são essencialmente sub-horizontais, com inclinação média de 5° ou menores, em direção ao centro da Bacia do Paraná.
As rochas são compostas principalmente por derrames basálticos e subordinadamente por efusivas ácidas, com vulcânicas intermediárias muito pouco abundantes. A provável gênese das rochas ácidas pode ser pela fusão de basaltos, de baixo e alto titânio, aprisionados na base da crosta, originando respectivamente rochas ATP e ATC. Por meio de datações 40Ar/39Ar associadas a resultados paleomagnéticos foi possível indicar que a migração do magmatismo ocorreu de sul para norte (ERNESTO et al., 1999, 2002; PICCIRILLO et al., 1988).
4
facilmente distinguíveis em dois tipos principais, chamadas de Palmas e Chapecó (PICCIRILLO & MELFI, 1988).
Segundo Machado (2003), a observação macroscópica das rochas vulcânicas da Formação Serra Geral permite individualizar três tipos petrográficos principais, facilmente reconhecíveis. O primeiro deles, majoritário, corresponde ao do basalto que se apresenta predominantemente com textura intergranular. Os outros dois são representados por rochas de natureza ácida, denominados de Membro Palmas e Membro Chapecó, sendo as do primeiro grupo maciças e afíricas e as do segundo, porfiríticas.
Os dois grupos, basaltos e ácidas associadas, de alto e de baixo titânio, ocorrem preferencialmente em áreas geográficas distintas, possibilitando dividir a PMP em duas regiões com características diferentes: (1) a subprovíncia sul, caracterizada pela predominância de basaltos baixo-Ti, intermediárias e ácidas ATP; (2) subprovíncia norte, caracterizada por um grande volume de basaltos alto-Ti, ausência de rochas vulcânicas intermediárias e pequena proporção de ácidas ATC (PICCIRILLO et al., 1988; MARQUES et al.,1989; PEATE et al., 1992). Também ocorre a subprovíncia central, caracterizada pela ocorrência de basaltos tanto de alto quanto de baixo-Ti, além de ácidas tanto do tipo ATP quanto do tipo ATC.
As rochas vulcânicas da PMP possuem idades variando entre 133,6 e 131,5 Ma em sua porção norte e de 134,6 e 134,1 Ma na porção sul (RENNE et al., 1992a, b; 1996; TURNER
et al., 1994; ERNESTO et al., 1999, 2002; MINCATO et al., 2003; THIEDE &VASCONCELOS, 2010; PINTO et al., 2010 e JANASI et al., 2011), o que fornece um intervalo de duração do vulcanismo da ordem de 3 Ma, compatível com os dados paleomagnéticos reunidos em Marques & Ernesto (2004).
2.2.1 ROCHAS BÁSICAS E INTERMEDIÁRIAS
De acordo com Bellieni et al. (1984), os basaltos e os andesitos possuem afinidade toleítica. Apresentam coloração cinza escura a negra, são maciços ou vesiculares, subfaneríticos de granulação variando de média a densa, sendo predominante a textura intergranular.
5
< Sr < 450ppm; Ti/Y> 330 e 4%<Zr/Y<7). A maioria dos sills é constituída por rochas básicas com altos teores de Ti. O grupo baixo titânio é subdividido em 3 subgrupos, denominados Gramado (0,75% < TiO2 < 1,9%, 140ppm < Sr < 450ppm; Ti/Y < 300 e 3,5 < Zr/Y < 6,5%), Esmeralda (1,1% < TiO2 < 2,3%, Sr < 250ppm; Ti/Y < 330 e 2 < Zr/Y < 5) e Ribeira (1,5% < TiO2 < 2,3%, 200ppm < Sr < 3750ppm; Ti/Y < 300 e 3,5 < Zr/Y < 7).
Segundo Piccirillo & Melfi (1988) basaltos de baixo titânio dominam na região sul da Bacia do Paraná, enquanto que basaltos de alto titânio dominam na região norte. Sequências com espessuras mistas nas quais alto e baixo titânio dominam, podem ser encontradas na parte central da Bacia do Paraná.
2.2.2 ROCHAS ÁCIDAS DO TIPO PALMAS (ATP) e DO TIPO
CHAPECÓ (ATC)
Segundo Nardy et al. (2003, 2008), as rochas vulcânicas ácidas da Bacia do Paraná recobrem uma área de 64.000 km2 e representam 2,5% do volume total de rochas da Formação Serra Geral, o que corresponde a 14.500 km3.
Rochas ATC correspondem a dacitos, riodacitos, quartzo latitos e riolitos, são porfiríticas com fenocristais de plagioclásio imersos em matriz vítrea. A coloração é predominantemente cinza esverdeada a castanho avermelhada. As rochas ácidas do tipo Chapecó evoluem para solos mais espessos, argilosos, enriquecidos em ferro, cálcio e potássio e, portanto, exibem cobertura vegetal muito mais densa do que aquelas do tipo Palmas. Ocorrem em platôs na região norte e central da Bacia. As rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó apresentam-se de forma mais representativa na região central da Bacia do Paraná. Já as rochas do tipo ATP são afíricas, gradam para termos hipohialinos (mais de 60% de vidro), ocorrem principalmente nos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul. São caracterizadas por riodacitos e riolitos, com coloração cinza clara a cinza amarelada. De maneira geral possuem forte desplacamento ígneo e ocorrem em platôs bem definidos. Em toda a extensão onde ocorre o Membro Palmas, este assenta-se exclusivamente sobre os basaltos da unidade inferior, cujo contato é concordante e abrupto (MACHADO, 2003).
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= 995 ± 26°C, P = 1,8 ± 0,9 kbar). A aplicação do geotermobarômetro de Putirka (2005) nos fenocristais de plagioclásio revelou que os valores de pressão e temperatura foram parecidos com aqueles obtidos nos piroxênios, porém com pressões maiores para as rochas do tipo ATC (ATP: T = 1043 ± 5°C, P = 1,9 ± 1 kbar; ATC: T = 1033 ± 14°C, P = 3,2 ± 1 kbar). Foi possível estimar a concentração de água associada à temperatura de cristalização do plagioclásio em valores da ordem de 1% para ambos os casos.
Estudos de Bellieni et al. (1986), Peate et al. (1992), Garland et al. (1995) e Nardy et al. (2008) sobre a geoquímica das rochas ácidas do tipo ATP revelaram que elas não são homogêneas, podendo ser reconhecidos dois grandes grupos. O primeiro, baixo em Ti (TiO20,87%), é formado por dois subgrupos ou subtipos distintos, denominados Santa Maria (P2O50,19%) e Clevelândia (0,19%<P2O50,23%). O segundo grupo, alto em Ti (TiO2≥0,90%) é representado por três subgrupos denominados Caxias do Sul (0,91%<TiO2<1,03% e 0,25%<P2O5<0,28%), Anita Garibaldi (1,06%<TiO2<1,25% e 0,32%<P2O5<0,36%) e Jacuí (1,05%<TiO2<1,16% e 0,28%<P2O5<0,31%). Já as rochas do tipo ATC são caracterizadas por dois grupos principais denominados de Ourinhos (TiO21,29%) e Guarapuava (TiO2≥1,47%), além do Tamarana, que representa um tipo intermediário entre os outros dois.
Do ponto de vista geoquímico, as rochas vulcânicas ácidas do tipo ATC são enriquecidas em Ba, Nb, La, Ce, Zr, P, Nd, Y, Yb, Lu e K e empobrecidas em Rb, Th e U em comparação com aquelas do tipo ATP. O forte enriquecimento de alguns elementos traços indica que foram formados por fontes magmáticas diferentes e que passaram por processos de contaminação crustal, evidenciados pela relação Rb/Ba (0,27 a 0,31 para as ATP e 0,09 a 0,11 para as ATC). Há uma forte relação entre o quimismo das rochas de natureza ácida e a sua distribuição superficial (NARDY et al., 2008).
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3. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A área de estudo compreende a Formação Serra Geral da PMP, que cobre boa parte dos estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e uma porção a sudoeste do Estado de São Paulo, Figura 3.1.
De acordo com Piccirillo et al. (1988), sob o ponto de vista litogeoquímico, a PMP pode ser subdividida em três porções principais: sul, central e norte. A região sul corresponde à região sul do lineamento do rio Uruguai; a região central corresponde à região entre os lineamentos dos rios Uruguai e Piquiri e a região norte acima do lineamento do rio Piquiri. Na Figura 3.1, destaca-se a localização dessas diferentes regiões, bem como a localização das amostras utilizadas neste trabalho.
Figura 3. 1. Divisão regional da PMP nas três porções, segundo Piccirillo et al. (1988). Os círculos coloridos correspondem às amostras que foram coletadas de cada perfil.
No mapa geológico da Formação Serra Geral, Figura 3.2, estão destacados os vinte e oito perfis que foram utilizados neste trabalho. No mapa litogeoquímico, Figura 3.3, é destacada a distribuição espacial das unidades ácidas divididas em seus subtipos pelos estados do RS, SC, PR e sudoeste de SP.
8 Figura 3. 2. Mapa geológico da Formação Serra Geral com a localização dos perfis, modificado de
9 Figura 3. 3. Mapa litogeoquímico das rochas vulcânicas ácidas da Formação Serra Geral, modificado
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4. METODOLOGIA
A metodologia empregada neste trabalho foi constituída por pesquisa bibliográfica, trabalho de campo, organização das amostras e dos dados, localização das amostras no
Google Earth, análises químicas e petrográficas, construção das seções colunares, dos perfis topográficos e dos mapas geológico e litogeoquímico, além do tratamento dos dados; cada uma destas etapas é descrita a seguir.
4.1 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA
A pesquisa bibliográfica foi realizada durante todas as etapas de trabalho a fim de auxiliar no entendimento das rochas ácidas da PMP. As informações adquiridas estas pesquisas serviram de base para a realização de todas as etapas.
O levantamento bibliográfico foi realizado por meio do serviço do Virtual Private Network (VPN) / Rede Virtual Privada oferecido pela biblioteca da Universidade Estadual Paulista - Unesp, Campus de Rio Claro. Esse serviço propicia o acesso à Rede da Universidade (unespNET) a partir de computadores conectados à Internet, permitindo o acesso a E-books e periódicos online, além dos principais bancos de dados nacionais e internacionais disponíveis na internet.
Para a pesquisa bibliográfica, foram procurados artigos cujas palavras-chave eram rochas vulcânicas ácidas da Bacia do Paraná, PMP e rochas vulcânicas ácidas do tipo Palmas e do tipo Chapecó.
4.2 TRABALHO DE CAMPO
Um trabalho de campo foi realizado entre os dias 18 e 25 de julho de 2014. As cidades escolhidas para serem visitadas se localizam nos estados do RS, SC e PR, são elas: Chapecó (SC), Palmas (PR), Salto do Jacuí (RS), Sobradinho (RS) e Candelária (RS). Durante as atividades de campo, foram realizadas coletas de amostras para posteriores análises, tanto petrográficas quanto químicas.
4.3 ORGANIZAÇÃO DAS AMOSTRAS E DOS DADOS
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Foram utilizados dois conjuntos de amostras para este trabalho; o primeiro grupo possuía 325 amostras, que correspondem às amostras pertencentes aos perfis escolhidos para serem feitos as respectivas seções colunares e o segundo grupo, com 1109 amostras, que corresponde a todas as amostras que foram coletadas em trabalhos de campo realizados na região em estudos anteriores, bem como as que foram coletadas no último trabalho de campo realizado, citado anteriormente. Este conjunto de amostras mais completo foi utilizado para o estudo da distribuição espacial de cada subtipo de rocha pela bacia. As amostras correspondem a basaltos, andesitos e riodacitos-riolitos.
Esse conjunto de dados é caracterizado por amostras frescas (sem a presença de minerais secundários) e livres de amígdalas ou vesículas, ou seja, trata-se de um conjunto de dados que tende a se aproximar da composição química da lava que deu origem às rochas ora estudadas.
Esta etapa teve início com a organização dos dados presentes nas cadernetas de campo obtidas de estudos anteriores, a partir dos quais, foi possível construir os perfis e realizar as análises químicas e petrográficas.
4.4 LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS NO
GOOGLE EARTH
Os valores das latitudes e longitudes dos pontos presentes nas cadernetas de campo, quando plotados no Google Earth geraram as Figuras 4.1 e 4.2, na qual é possível saber a localização exata dos pontos onde as amostras foram coletadas, representados com círculos coloridos. Na Figura 4.1 estão localizadas as amostras utilizadas na construção das seções colunares das Figuras 7.12 a 7.15. Já na Figura 4.2 estão todas as amostras que foram coletadas, tanto neste último trabalho de campo, quanto nos anteriores, utilizadas para estabelecer a estratigrafia dos diferentes tipos de rochas da Formação Serra Geral.
12 Figura 4. 1. Localização no Google Earth das amostras utilizadas na construção das seções colunares.
Figura 4. 2. Localização no Google Earth de todas as amostras coletadas tanto neste último trabalho de campo, quanto nos anteriores.
As cotas foram medidas em campo por meio de barômetro e/ou GPS. Ao transferir os dados das latitudes e longitudes das cadernetas para o Google Earth, foi possível verificar a cota real do ponto e assim corrigir a diferença existente entre os valores presentes na caderneta de campo e o novo valor apresentado no Google Earth. Os valores atualizados das cotas foram utilizados para a construção das seções colunares, explicada no sub-item 4.6 deste capítulo.
Em alguns afloramentos foi possível utilizar no Google Earth a ferramenta Street
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4.5 ANÁLISES QUÍMICAS E PETROGRÁFICAS
Foram utilizadas as análises de 325 amostras, sendo que os resultados destas análises já se encontravam disponíveis para este trabalho, pois haviam sido realizadas em estudos anteriores feitos na região. Nesta etapa foi necessário ordenar os resultados obtidos de forma que facilitasse a identificação de cada amostra.
As análises químicas foram realizadas por meio de fluorescência de raios X dos elementos maiores (SiO2, Al2O3, Fe2O3T, MgO, CaO, Na2O, K2O), menores (TiO2, MnO, P2O5), traços (Cr, Cu, Ni, Zn, Ba, Rb, Sr, La, Ce, Zr, Y, Nb), além da perda ao fogo ou LOI (loss of ignition), empregando-se pastilhas de pó fundido em meio borato, para elementos maiores e menores e prensadas, para elementos traços. Todas as análises foram feitas no Laboratório de Geoquímica do Departamento de Petrologia e Metalogenia da UNESP, campus Rio Claro (SP).
As lâminas petrográficas utilizadas neste trabalho foram confeccionadas no Laboratório de Laminação do Departamento de Petrologia e Metalogenia da UNESP, campus Rio Claro (SP). Foram analisadas por meio de microscopia óptica convencional a fim de se obter dados referentes à quantidade média de fenocristais existentes em cada subtipo de rocha ácida. Algumas lâminas foram fotografadas a fim de caracterizar visualmente a variação na quantidade de fenocristais; esta parte do trabalho foi realizada no Laboratório de Microscopia do Departamento de Petrologia e Metalogenia da UNESP, campus Rio Claro (SP), por meio do “Microscópio de Aquisição de Imagens Leica”.
4.6 CONSTRUÇÃO DAS SEÇÕES COLUNARES, DOS PERFIS
TOPOGRÁFICOS E DOS MAPAS
A partir das siglas das amostras, cotas retiradas do Google Earth e caracterização dos magmas tipo das amostras, foi possível separá-las em vinte e oito perfis, cada um contendo amostras com a mesma sigla.
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Terra de Areia – Aratinga (KTA), Guatá – Bom Jardim da Serra (KGB), Ourinhos (KNO), Lages – São Joaquim (KSJ) e São Jerônimo da Serra (KJC). Para grande parte dos perfis os contatos foram inferidos.
As amostras foram separadas em grupos: Formação Botucatu, basaltos (Gramado, Esmeralda, Paranapanema, Pitanga e Urubici), andesitos, rochas vulcânicas ácidas do tipo Chapecó (Tamarana, Guarapuava e Ourinhos) e rochas vulcânicas ácidas do tipo Palmas (Salto Jacuí, Anita Garibaldi, Caxias do Sul, Clevelândia e Santa Maria). A escolha das cores utilizadas para cada litotipo foi explicada no sub-item 4.4 deste capítulo.
As seções colunares e os perfis topográficos foram construídos a partir dos dados obtidos em campo, da quantidade de sílica presente nas amostras, das cores para identificar cada litotipo e da escolha das amostras mais representativas de cada perfil. As seções colunares, Figuras 7.12 a 7.15, foram esquematizadas no Software CorelDraw e ajudaram na interpretação dos dados referentes à espessura das camadas, altitude dos contatos, bem como na estratigrafia dos tipos de rochas envolvidas. Já para os perfis topográficos, Figuras 7.16 a 7.18, foram utilizados os Softwares Google Earth (perfil de elevação) e o CorelDraw; facilitaram a visualização da distribuição de cada litotipo pelo relevo e na interpretação da estratigrafia dos diferentes litotipos.
4.7 TRATAMENTO DOS DADOS
A partir dos mapas de pontos (Figuras 4.1 e 4.2), perfis topográficos (Figuras 7.16 a 7.18), seções colunares (Figuras 7.12 a 7.15) e diagramas que foram realizados no freeware
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5. GEOQUÍMICA DAS ROCHAS VULCÂNICAS ÁCIDAS
Baseados nos aspectos petrográficos e geoquímicos das rochas vulcânicas ácidas Bellieni et al. (1984 e 1986) identificaram dois tipos principais denominados de Palmas (afíricos) e Chapecó (porfiríticos). Posteriormente, Garland et al. (1995), Peate (1997) e Nardy et al. (2008), detalharam a geoquímica dessas rochas definindo-as em subgrupos para que pudessem caracterizá-las melhor.
De maneira geral as rochas ácidas do tipo ATP e ATC foram divididas em subgrupos segundo a geoquímica. As ácidas do tipo ATP são divididas em baixo e alto-Ti. O grupo baixo-Ti (TiO20,87%) é formado por dois subgrupos distintos, Santa Maria (P2O50,19%) e Clevelândia (0,19%<P2O50,23%). O outro grupo, alto-Ti (TiO2≥0,90%) é representado por Caxias do Sul (0,91%<TiO2<1,03% e 0,25%<P2O5<0,28%), Anita Garibaldi (1,06%<TiO2<1,25% e 0,32%<P2O5<0,36%) e Salto do Jacuí (1,05%<TiO2<1,16% e 0,28%<P2O5<0,31%). Já as rochas do tipo ATC são caracterizadas por três litotipos, Ourinhos (TiO21,29%), Guarapuava (TiO2≥1,47%) e Tamarana, que representa um tipo intermediário entre os outros dois.
5.1 ROCHAS DO TIPO PALMAS
16 Figura 5. 1. Diagrama de variação de TiO2 x P2O5 para as rochas ácidas do tipo Palmas.
No diagrama do tipo TAS (sílica x álcalis total), Figura 5.2, pode-se observar que as rochas do grupo baixo-Ti-P são mais enriquecidas em álcalis e sílica do que as do grupo altoTi-P, de modo geral o grupo baixo-Ti-P possui valores de sílica entre 65 e 70% e o alto-Ti-P possui valores maiores que 70%. O grupo baixo-alto-Ti-P aparece no campo dos riolitos e o alto-Ti-P, nos dacitos.
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Quando as concentrações de álcalis, Fe2O3 e MgO, são calculadas em termos de A-F-M, verifica-se que ambos os grupos de rochas ATP apresentam caráter subalcalino toleítico, localizados acima da linha de Le Bas et al. (1986), Figura 5.3. Porém, aquelas pertencentes ao grupo baixo-Ti-P, mostram-se mais enriquecidas em A (álcalis) do que as demais. O grupo alto-Ti-P possui valores de álcalis entre 40 e 50%, enquanto o baixo-Ti-P possui de 50 a 60%.
Figura 5. 3. Diagrama A-F-M das rochas ácidas do tipo Palmas. A linha cheia e mais grossa do diagrama representa a divisão entre o campo toleítico (mais enriquecido em F) e o cálcio-alcalino,
segundo Le Bas et al. (1986).
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Os resultados de ETRs e alguns traços incompatíveis das rochas ácidas do tipo Palmas representados em diagramas do tipo Spider, Figuras 5.6 e 5.7, mostram que todas elas apresentam anomalias fortemente negativas de Ba, Nb, Sr e Ti e positivas de K e Pb. As rochas do grupo baixo-Ti-P são mais enriquecidas dos elementos incompatíveis, possuindo anomalias tanto positivas quanto negativas que são mais evidentes que a do grupo alto-Ti-P.
22 Figura 5. 7. Diagrama do tipo Spider dos padrões de distribuição de ETRs e alguns traços
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5.2 ROCHAS DO TIPO CHAPECÓ
Caracterizam-se por dois grupos principais, baixo-Ti, representado pelas rochas do tipo Ourinhos e alto-Ti pelo tipo Guarapuava. Há também um terceiro grupo, Tamarana, que possui concentrações de Ti intermediárias entre os dois tipos anteriores e cuja área de ocorrência situa-se entre os dois tipos, Figura 5.8.
Figura 5. 8. Diagrama de variação de TiO2 x P2O5 para as rochas ácidas do tipo Chapecó.
No diagrama do tipo TAS (sílica x álcalis total), Figura 5.9, as rochas se distribuem entre os campos do traquitos e dacitos. O Tamarana possui os menores valores de sílica, por volta de 63%, o Guarapuava possui valores intermediários, de 64 a 67% e o Ourinhos, os maiores, de 66 a 69%.
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Quando as concentrações de álcalis, Fe2O3 e MgO são calculadas em termos de A-F-M, verifica-se que todos os grupos de rochas ATC apresentam caráter subalcalino toleítico, localizados acima da linha de Le Bas et al. (1986), Figura 5.10. Porém, as do tipo Ourinhos mostram-se mais enriquecidas em A (álcalis) e as do tipo Guarapuava as menos enriquecidas. O Guarapuava possui entre 45 e 50% de álcalis, o Tamarana possui valores intermediários entre os outros dois tipos, de 48 a 50% e o Ourinhos possui de 50 a 53%.
Figura 5. 10. Diagrama A-F-M das rochas ácidas do tipo Chapecó. A linha cheia e mais grossa do diagrama representa a divisão entre o campo toleítico (mais enriquecido em F) e o cálcio-alcalino, seg.
Le Bas et al. (1986).
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27 Figura 5. 12. Diagramas de Harker de elementos traços das rochas do tipo ATC.
28 Figura 5. 13. Diagrama do tipo Spider dos padrões de distribuição de ETRs e alguns traços
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6. PETROGRAFIA
6.1 QUANTIDADE MÉDIA DE FENOCRISTAIS
Foram feitas análises petrográficas de 113 amostras, deste total de lâminas analisadas, 99 correspondem a amostras ácidas do tipo ATP e 14, a ácidas do tipo ATC. Das análises de ATP, 39 referem-se ao tipo Santa Maria, 31 de Caxias do Sul, 4 de Anita Garibaldi, 10 de Salto do Jacuí e 15 de Clevelândia; das ATC, foram 3 de Tamarana, 2 de Ourinhos e 9 de Guarapuava.
Estas análises constaram de um levantamento quanto à diferença da quantidade de fenocristal existente entre os subtipos das rochas ácidas, calculando a média de fenocristais existentes em cada um deles. Os fenocristais foram analisados quanto à quantidade em relação à matriz; desconsiderando a separação por tipo mineral. Os cálculos da média foram feitos segundo a fórmula da média simples. O objetivo de se calcular a quantidade média de fenocristais foi, além de saber a diferença da concentração de fenocristais em cada subgrupo das ácidas, também observar a variação da quantidade existente quando a PMP é dividida por região.
Considerando os dois grandes grupos das ácidas sem separar por subtipos, as análises das seções delgadas de ATP tiveram uma quantidade média de fenocristais de 1,07%, enquanto que as do tipo ATC, 8,36%. Portanto, as ácidas do tipo ATC possuem maiores quantidades de fenocristais.
Quanto às ácidas do tipo Palmas, pode-se dizer que são compostas quase que majoritariamente pela matriz, formada por uma trama de quartzo e feldspato alcalino. Petrograficamente a diferença entre as ácidas do tipo ATP e as do tipo ATC pode ser observada pelo fato das rochas ácidas do tipo ATP ser afíricas, enquanto que as do tipo ATC, porfiríticas.
Quando separadas por tipo, em ordem decrescente quanto à quantidade de fenocristais, nas seções delgadas referentes ao tipo Caxias do Sul, a média da quantidade de fenocristais é de 2,16% e a da matriz é de 97,84%. Já para as do tipo Salto do Jacuí, a média dos fenocristais é de 1,90% e a da matriz é de 98,10%. Para as lâminas do tipo Santa Maria a quantidade de fenocristal é de 0,21% e de 99,79% para a matriz. Para as seções delgadas correspondentes aos tipos Clevelândia e Anita Garibaldi, foi observado que não possuem fenocristais, são compostas exclusivamente de matriz.
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seções delgadas nas quais foram encontradas as menores quantidades de fenocristais, enquanto que as Figuras 6.1.b e 6.2.b referem-se àquelas com maiores quantidades.
Em ordem decrescente quanto à quantidade de fenocristais observada nas ácidas do tipo ATP, o subtipo Caxias do Sul apresenta maior quantidade de fenocristais. A variação na quantidade de fenocristais neste subtipo pode ser vista na Figura 6.1. Na fotomicrografia à esquerda é possível verificar que a amostra não apresenta fenocristais, enquanto que a da direita apresenta uma porcentagem estimada de 5%.
Figura A. Amostra KTA-1390 Figura B. Amostra KTA-1062
Figura 6. 1. Fotomicrografias de amostras do tipo Caxias do Sul.
O subtipo Salto do Jacuí aparece em seguida. A variação na quantidade de fenocristais neste subtipo pode ser vista na Figura 6.2. Na fotomicrografia à esquerda é possível verificar que a amostra não apresenta fenocristais, enquanto que a da direita apresenta uma porcentagem estimada de 1%.
Figura A. Amostra KSO-1372 Figura B. Amostra KSO-1094
Figura 6. 2. Fotomicrografias de amostras do tipo Salto do Jacuí.
31 Figura 6. 3. Fotomicrografia da amostra do tipo Santa Maria, KJS-1034.
Conforme dito anteriormente, os subtipos Anita Garibaldi e Clevelândia não possuem fenocristais, sendo compostas exclusivamente pela matriz. As fotomicrografias 6.4 e 6.5 a seguir ilustram a inexistência de fenocristais.
Figura 6. 4. Fotomicrografia da amostra
KPM-1163 – Anita Garibaldi Figura 6. 5. KCA-1169 - ClevelândiaFotomicrografia da amostra Os perfis analisados para as amostras das ácidas do tipo ATP foram o KLS, KSO-1, KSO-2, KTA, KJS, KSM, KPE, KCA, KMA e KPM. As amostras de Santa Maria, Salto do Jacuí e Caxias do Sul são pertencentes à região sul da Bacia, enquanto que as do tipo Clevelândia e Anita Garibaldi, à região central.
Portanto pode-se afirmar que no caso das ATP, a ácida do tipo Caxias do Sul corresponde ao litotipo que apresenta maior porcentagem de fenocristais enquanto que as do tipo Clevelândia e Anita Garibaldi não possuem fenocristais. Outra conclusão que pode ser feita a partir dos resultados acima obtidos é que as amostras de ATP pertencentes ao sul da Bacia possuem maior quantidade de fenocristais em relação às pertencentes à região central, que não possuem fenocristais.
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As amostras analisadas pertencem aos perfis KJC, KNT, KNM, KNO, KCA, KMA, KC e PU, além de 5 amostras que não pertencem a nenhum perfil especificamente. Estas amostras também foram analisadas petrograficamente quanto à quantidade média de fenocristais. As amostras de Tamarana e Ourinhos são pertencentes à região norte da Bacia, enquanto que as do tipo Guarapuava, da central.
Quando separadas por tipo, em ordem decrescente quanto à quantidade de fenocristais, nas lâminas correspondentes ao tipo Guarapuava, a média da quantidade de fenocristais é de 11,11% e a da matriz é de 88,89%. Já para as do tipo Tamarana, a média dos fenocristais é de 4% e a da matriz é de 96%. No Ourinhos, subtipo que possui a menor quantidade de fenocristais, a média é de 2,5%, e a média da matriz é de 97,5%.
As Figuras 6.6 a 6.8 mostram as variações nas quantidades de fenocristais encontradas dentro de cada subtipo das rochas ácidas do tipo ATC. As Figuras 6.6.a a 6.8.a referem-se às seções delgadas nas quais foram encontradas as menores quantidades de fenocristais, enquanto que as Figuras 6.6.b a 6.8.b referem-se àquelas com maiores quantidades.
Em ordem decrescente quanto à quantidade de fenocristais observada nas ácidas do tipo ATC, o subtipo Guarapuava apresenta maior quantidade de fenocristais. A variação na quantidade de fenocristais neste subtipo pode ser vista na Figura 6.6. Na fotomicrografia à esquerda, a porcentagem estimada para a quantidade de fenocristais foi de 10%, enquanto que para a da direita, a quantidade estimada foi de 15%.
Figura A. Amostra KC-486 Figura B. Amostra PU-1060
Figura 6. 6. Fotomicrografias de amostras do tipo Guarapuava.
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Figura A. Amostra KNM-141 Figura B. Amostra KNT-453
Figura 6. 7. Fotomicrografias de amostras do tipo Tamarana.
O subtipo Ourinhos corresponde ao que possui menor quantidade de fenocristais. A variação na quantidade de fenocristais neste subtipo pode ser vista na Figura 6.8. Na fotomicrografia à esquerda, a porcentagem estimada para a quantidade de fenocristais foi de 1%, enquanto que para a da direita, a quantidade estimada foi de 2%.
Figura A. Amostra KNO-442 Figura B. Amostra KNO-441
Figura 6. 8. Fotomicrografias de amostras do tipo Ourinhos.
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7. ESTRATIGRAFIA
Para esta monografia a estratigrafia das rochas vulcânicas ácidas foi um dos focos do estudo; para isso foi realizado um levantamento dos dados obtidos em trabalhos anteriores. Foram utilizadas informações de 325 amostras referentes aos diferentes litotipos e os dados referentes aos perfis geológicos considerados mais representativos das diferentes regiões da Formação Serra Geral.
Com o desenvolvimento do trabalho, foi percebido que para uma visão mais ampla da distribuição das amostras e dos tipos de rochas pela superfície da Bacia do Paraná esta quantidade de amostras seria insuficiente por associarem-se a um número de perfis muito limitado. Com isso, foram utilizados dados de projetos anteriores, o que permitiu compor um conjunto maior de dados, com 1109 amostras, para melhor representação dos tipos e subtipos de rochas distribuídas pela área estudada. As amostras são compostas por basaltos (Gramado, Esmeralda, Ribeira, Paranapanema, Urubici e Pitanga) e por rochas ácidas dos tipos Palmas (Caxias do Sul, Anita Garibaldi, Santa Maria, Clevelândia e Jacuí) e Chapecó (Ourinhos, Tamarana e Guarapuava).
35 Figura 7. 1. Localização das regiões norte, central e sul.
A parte sul da Bacia é constituída por 15 perfis, sendo que 11 deles localizam-se do extremo oeste ao extremo leste, os outros 4 localizam-se na costa leste, em direção à parte central da Bacia. A parte central é representada por 12 perfis e a parte norte é composta por dois.
A partir dos dados de cada perfil que foram obtidos em trabalhos de campo, como o tipo da litologia presente, altitude do ponto e coordenadas, foi possível construir seções colunares referentes a cada perfil.
A fim de obter as seções colunares com dados mais próximos da realidade, as três regiões chamadas de norte, central e sul, foram recortadas do Mapa Geológico apresentado neste trabalho, Figura 3.1. A etapa seguinte constou em rebater a localização de cada perfil no Mapa na seção colunar, assim a distância existente entre cada seção demonstra a distância real que ocorre no Mapa.
7.1 LOCALIZAÇÃO DAS AMOSTRAS
36 Figura 7. 2. Localização das amostras ácidas do tipo ATP e ATC.
Na Figura 7.3 há a localização das amostras de basaltos e andesitos. Os basaltos distribuem-se de forma dispersa pelas três regiões da Bacia, parecendo não ter preferência por nenhum local específico, porém há uma quantidade mais expressiva de amostras na região sul. Já os andesitos ocorrem predominantemente na região sul, parecendo seguir a ocorrência dos basaltos.
Figura 7. 3. Localização das amostras de basaltos e andesitos.
37 Figura 7. 4. Localização dos basaltos, andesitos, ácidas do tipo Chapecó e do tipo Palmas.
38 Figura 7. 5. Localização das amostras de ácidas do tipo Palmas.
39 A - Salto do Jacuí. B - Caxias do Sul.
C - Santa Maria. D - Anita Garibaldi.
E - Clevelândia.
40
As ácidas do tipo Salto do Jacuí aparecem na parte sul da Bacia, a centro-leste, no Estado do Rio Grande do Sul, Figura 7.6a. O tipo Caxias do Sul corresponde à rocha com maior ocorrência na área; localiza-se na parte sul da Bacia, a centro-leste, no Estado do Rio Grande do Sul, também aparecendo a sudoeste de Santa Catarina, Figura 7.6b. O Santa Maria ocorre na parte sul da Bacia, a centro-oeste, no Rio Grande do Sul, Figura 7.6c. O Anita Garibaldi ocorre nas regiões sul e central da Bacia, sendo predominante em Santa Catarina e de ocorrência mais restrita no Rio Grande do Sul, Figura 7.6d. Clevelândia corresponde à ocorrência mais restrita do Palmas na região, aparece somente na parte central da Bacia, com maior frequência a sul do Estado do Paraná e com menor representatividade em Santa Catarina, Figura 7.6e.
41 Figura 7. 7. Localização das amostras de ácidas do tipo Chapecó.
42 A - Ourinhos. B - Guarapuava.
C - Tamarana.
Figura 7. 8. Localização das ácidas do tipo Chapecó no Google Earth, separados por subtipo.
As ácidas do tipo Ourinhos aparecem somente na parte norte da Bacia, na fronteira dos estados de São Paulo e Paraná, próximo à cidade que cede o nome a este tipo de rocha, Figura 7.8a. O Guarapuava aparece preferencialmente na região central da Bacia, no estado de Santa Catarina e sul do Paraná e com menor expressão a norte do Rio Grande do Sul; corresponde à maior ocorrência do Chapecó na área, Figura 7.8b. O Tamarana ocorre somente na parte norte da Bacia, no norte do estado do Paraná, Figura 7.8c.
43 Figura 7. 9. Localização das amostras de basaltos.
44 A - Basalto do tipo Paranapanema. B - Basalto do tipo Pitanga.
C - Basalto do tipo Ribeira. D - Basalto do tipo Urubici.
E - Basalto do tipo Esmeralda. F - Basalto do tipo Gramado.
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O basalto do tipo Paranapanema ocorre preferencialmente nas regiões central e norte da Bacia, respectivamente nos Estados de Santa Catarina, Paraná e porção sudoeste de São Paulo e em menor quantidade no Rio Grande do Sul, Figura 7.10a. O Pitanga ocorre em maior quantidade nas regiões norte e central da Bacia, nos Estados do Paraná e em menor quantidade em Santa Catarina e no Rio Grande do Sul, Figura 7.10b. O Ribeira corresponde ao basalto que tem ocorrência mais restrita na área; aparece nas regiões sul e norte, nos estados do Rio Grande do Sul e do Paraná, Figura 7.10c. O Urubici ocorre em maior quantidade nas regiões sul e central da Bacia, nos estados de Santa Catarina e do Paraná e mais restritamente na parte norte, a norte do Paraná, Figura 7.10d. O Esmeralda ocorre preferencialmente nas partes sul e central da Bacia, nos estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina e em menor quantidade no Paraná, Figura 7.10e. O Gramado corresponde ao basalto com maior ocorrência na área, aparecendo de forma mais dispersa; encontra-se em maior quantidade nas regiões sul e central, nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina e em menor frequência na região norte, no Paraná, Figura 7.10f.
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7.2 LITOESTRATIGRAFIA
Para a litoestratigrafia foram usados 8 perfis pertencentes à região central da Bacia. As amostras pertencentes a estes perfis litológicos não foram analisadas quimicamente, pois ou eram fortemente amigdaloidais ou estavam muito alteradas, não sendo possível classificá-las quanto ao tipo, portanto possuem uma classificação mais genérica quando em comparação com as amostras utilizadas nas outras seções colunares que foram classificadas quimicamente e separadas por subtipos. Estes perfis foram utilizados para auxiliar na caracterização da estratigrafia dessas rochas e na visualização da altitude dos contatos.
48 Figura 7. 12. Mapa Geológico com a localização das seções colunares litológicas representativas da
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Dos oito perfis apresentados na Figura 7.12, somente nos perfis KMA-4 e no KMA-6 é possível observar a presença dos três tipos de rochas existentes na região (ATC, ATP e basaltos). Estes dois perfis são considerados essenciais para uma discussão acerca das relações estratigráficas existentes na região; por meio deles é possível afirmar que as ácidas do tipo Palmas correspondem às rochas ácidas mais antigas da região e as do tipo Chapecó às rochas mais recentes. Localmente, há presença de basaltos sobrepostos às rochas do tipo Chapecó.
7.3 QUIMIOESTRATIGRAFIA
7.3.1 PORÇÃO SUL DA PMP
O mapa da Figura 7.4 mostra a distribuição do conjunto de amostras utilizado para a caracterização da quimioestratigrafia das rochas vulcânicas ácidas.
50 Figura 7. 13. Mapa Geológico com a localização das seções colunares dos perfis representativos da
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A Formação Botucatu ocorre na base de grande parte das seções apresentadas na Figura 7.13, fazendo contato predominantemente com andesitos e basaltos Gramado. O contato com andesitos e a Formação Botucatu ocorre nas porções extremas da área, a oeste, nos perfis KJS e KSM e a leste, nos perfis KBM, KPC, KRA e KSJ; este contato aparece entre as altitudes de 155m no perfil KJS e a 310m no KRA. Já a altitude do contato entre a Formação Botucatu e basaltos Gramado é variável, conforme mostram os perfis KPE, KSO-1, KLS, KFC, KTA e KGB, entre 40m no perfil KTA e 900m no KGB, podendo indicar que a região deve ter sido afetada por tectonismo intenso, provavelmente falhamentos com deslocamento vertical.
Na região sul da PMP, o basalto do tipo Gramado corresponde ao que possui maior área de distribuição. Na Figura 7.10f é possível perceber que o Gramado situa-se preferencialmente nas porções topograficamente mais baixas, em contato com os arenitos da Formação Botucatu, em especial na região sul da Província, conforme pode ser visto nos perfis levantados para esta região, Figura 7.13.
Os basaltos possuem espessuras variáveis ao longo da região sul, sendo menos expressivos na porção oeste da área, ausentes nos perfis KJS, KSM, KSO-2 e KSE. As espessuras tornam-se maiores na parte leste da Bacia, como por exemplo, no perfil KGB, onde atinge 400m, com duas pequenas intercalações de andesitos. A leste, as camadas de basaltos, andesitos e ácidas são muito interrompidas, nos perfis KRA e KPC há 5 intercalações em basaltos e nas rochas ácidas. A espessura do basalto Gramado é muito variável, de 5m nos perfis KFC e KGB a 190m no KTA. O basalto Paranapanema ocorre de forma restrita, aparece em um perfil a oeste, KPE com espessura de 20m. Nessa região as duas ocorrências de Esmeralda aparecem em perfis a leste. A primeira ocorrência se localiza no perfil KBM, onde possui uma espessura de 150m, já no perfil KSJ é de 40m. O basalto Urubici ocorre em dois perfis a leste, KGB e KSJ, nestes dois perfis o Urubici aparece intercalado por uma camada de andesito, a espessura varia de 20m no perfil KGB a 100m no KSJ.
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Os andesitos ocorrem por toda a porção sul da área, de oeste a leste, e a sua espessura varia de 5m no perfil KGB até 200m no perfil KPC; pode-se dizer que a espessura é maior na parte central da área, enquanto que as menores ocorrem a leste, Figura 7.13.
As rochas de natureza ácida que ocorrem nesta região são exclusivamente do tipo Palmas, representadas predominantemente pelo tipo Santa Maria e Caxias do Sul, e subordinadamente pelos tipos Anita Garibaldi e Salto do Jacuí. Encontram-se diretamente sobre os basaltos e andesitos. As altitudes desses contatos também variam, ocorrendo à cerca de 270m no perfil KJS e a 1420m no KGB. As espessuras dessas rochas aumentam no sentido inverso da altura do contato, 30m no perfil KSJ para 270m no KLS; espessura máxima observada para essas rochas na região sul da PMP, Figura 7.13. Nos perfis estudados, não foram observados derrames de basaltos de topo sobrepondo as rochas ácidas do tipo Palmas.
As do tipo Santa Maria, ocorrem exclusivamente nos perfis a oeste, nos perfis KJS, KPE, KSM, KSO-1, KSO-2, KSE e KLS. Os contatos entre Santa Maria e basaltos/andesitos ocorrem a altitudes que variam de 270m no perfil KJS até 620m no perfil KLS. A espessura varia de 20m no perfil KPE a 260m no KSO-1.
As rochas do tipo Jacuí possuem uma distribuição mais ampla pela porção sul da Bacia, sendo observadas nos perfis KSO-2 e KSE. Atingem espessura máxima de 160m no perfil KSO2 e possuem ocorrências de menor expressão, no perfil KBM com 12m e no perfil KRA com 20m de espessura, intercalada ao basalto do tipo Gramado.
O Caxias do Sul está presente praticamente por toda a porção sul da Bacia, ocorrendo, na maioria das vezes, intercalado em basaltos do tipo Gramado e andesitos, como nos perfis KLS, KTA, KPC, KRA e KGB. Este tipo ocorre somente na região sul da Bacia. A espessura do Caxias varia de 20m no KFC a 270m no KLS.
O Anita Garibaldi ocorre somente no perfil KGB, possui 30m de espessura e está associado a basaltos dos tipos Gramado e Urubici. Este tipo de rocha ácida passa a ter maior representatividade volumétrica à medida que se caminha em direção à região central da Bacia.
Um maior número de tipos de ácidas ocorre nas partes central e leste da Bacia, aparecem dois tipos em cada perfil, conforme pode ser observado nos perfis KSO-2, KSE, KLS, KRA e no KGB.
As ocorrências de ácidas na parte oeste e central tendem a não possuir muitas intercalações, enquanto que as ocorrências nos perfis localizados mais a leste chegam a possuir até três intercalações, perfil KPC. A ácida do tipo Caxias do Sul corresponde ao tipo que é mais intercalado.
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exceto nos perfis KSO-2 e KSE nos quais o Santa Maria se sobrepõe ao Jacuí. No perfil KLS o Santa Maria é mais jovem em comparação com o Caxias do Sul. O Jacuí se sobrepõe a basaltos do tipo Esmeralda no perfil KBM e no KRA aparece no topo da pilha vulcânica, a 1170m de altitude, recobrindo andesitos. O Caxias ocupa o topo da pilha vulcânica nos perfis KTA, KPC e KSJ. Pelo fato do Caxias estar sotoposto aos demais tipos de rochas ácidas, seria o mais antigo em comparação com o Santa Maria (KLS), Jacuí (KRA) e Anita Garibaldi (KGB).
7.3.2 PORÇÃO CENTRAL DA PMP
54 Figura 7. 14. Mapa Geológico com a localização das seções colunares dos perfis representativos da
