UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
DIRETORIA DE PESQUISA
PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA – PIBIC: CNPq, CNPq/AF, UFPA, UFPA/AF, PIBIC/INTERIOR, PRODOUTOR, PIBIT E FAPESPA
RELATÓRIO TÉCNICO-CIENTÍFICO PERÍODO: Agosto/2016 a fevereiro/2017
(X) PARCIAL ( ) FINAL
IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO
Título do Projeto de Pesquisa (ao qual está vinculado o Plano de Trabalho):
Magmatismo, evolução crustal e metalogênese da Amazônia. INCT GEOCIAM Nome do Orientador: Afonso César Rodrigues Nogueira
Titulação do Orientador: Doutor Faculdade: Faculdade de Geologia
Instituto/Núcleo: Instituto de Geociências
Título do Plano de Trabalho: Análise microfossilífera e teor de carbono orgânico de pelitos carbonosos da sucessão manganesífera da Mina do Igarapé Azul, Paleoproterozoico da Serra dos Carajás.
Nome do Bolsista: Sabrina Liza Athayde Silva Tipo de Bolsa: (x) PIBIC/CNPq
( ) PIBIC/ CNPq – AF
( ) PIBIC/CNPq – Cota do Pesquisador ( ) PIBIC/UFPA
( ) PIBIC/UFPA/AF ( ) PIBIC/INTERIOR ( ) PIBIC/PRODOUTOR
( ) PIBIC/PE-INTERDISCIPLINNAR ( ) PIBIC/FAPESPA
( ) PIBIC/PIBIT
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 3
2. JUSTIFICATIVA ... 4
3. OBJETIVOS... 4
4. CONTEXTO GEOLÓGICO ... 6
4.1. O Cráton Amazônico ... 6
4.2. Província Carajás ... 7
4.3. Formação Águas Claras ... 8
5. MATERIAIS E MÉTODOS ... 9
6. RESULTADOS ... 10
7. ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES ... 11
8. CONCLUSÃO ... 11
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 12
3 1. INTRODUÇÃO
A Província Carajás (3,0-2,5 Ga) é a província mineral mais importante do Brasil, com depósitos de Fe, Cu, Au, Mn, Al e Ni. Foi estudada pela Rio Doce Geologia e Mineração S.A (DOCEGEO) e é explorada pela Vale – então Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) – desde 1985 (Beisiegel, 2006; Hasui, 2012). Parte da Província Carajás, o depósito de Mn da Mina do Azul está associado aos pelitos ricos em matéria orgânica da Formação Águas Claras, que constitui uma sequência sedimentar localizada na porção central da Serra dos Carajás (Dardenne e Schobbenhaus, 2003).
Ao longo dos anos, a idade da Formação Águas Claras tem sido objeto de debate.
Autores como Araújo e Maia (1991), Dias et al. (1996) e Mougeot et al. (1996)posicionam a Formação no Neoarqueano; entretanto, autores como Bernadelli e Beisiegel (1978), Valarelli et al. (1978), Hirata et al. (1982), Nogueira et al. (1995) e Fabre et al. (2011) indicam idade Paleoproterozoica.
O período entre o Neoarqueano e o Paleoproterozoico registra a transição entre uma atmosfera empobrecida em oxigênio para atmosfera oxigenada (Barley et al., 2005). Pufahl e Hiatt (2012) definem o Grande Evento de Oxigenação (GOE), ocorrido no Paleoproterozoico (2.4 e 2.3 Ga), como uma das mais significativas mudanças na composição química do sistema atmosfera-hidrosfera, como a evolução de vida multicelular e o intemperismo químico por oxidação (Eriksson et al., 2005). Associado a isso, a atuação do oxigênio como agente controlador da precipitação de Mn tornou possível a formação de depósitos desse metal.
A formação de depósitos de Mn ocorreu em três grandes períodos em escala mundial (Maynard, 2010): Paleoproterozoico (2.3-1.8 Ga), Neoproterozoico (0.8-0.6 Ga) e Oligoceno (28 Ma); a presença de depósitos expressivos de Mn pós 2.4 Ga no registro geológico reflete a associação entre disponibilidade significativa de oxigênio na atmosfera e a gênese desses depósitos (Maynard, 2010; Johnson et al., 2016).
Como o entendimento faciológico e paleoambiental dos depósitos de Mn da Província Carajás ainda é incipiente, a caracterização da matéria orgânica de pelitos carbonosos da Formação Águas Claras contribuirá em uma melhor compreensão da estratigrafia e evolução paleobiológica da Província Carajás.
4 2. JUSTIFICATIVA
Os depósitos de manganês da Mina do Azul estão associados à porção da Formação Águas Claras que é constituída por siltitos, argilitos e folhelhos (Bernardelli e Beisiegel, 1978). Tais rochas constituem unidades manganesíferas primárias e são compostas por rodocrosita (30-50%), quartzo (15-30%), filossilicatos e feldspatos que ocorrem em matriz carbonática rica em matéria orgânica (Sampaio e Penna, 2002).
A presença de matéria orgânica em rochas sedimentares é produto da interação entre quantidade de matéria orgânica disponível para a acumulação e o grau de preservação durante a diagênese (Tissot e Welte, 1984). Para a caracterização da quantidade e qualidade dessa matéria orgânica, se utiliza, respectivamente, a porcentagem de carbono orgânico total (COT) e a classificação por palinologia da matéria orgânica (Trigüis e Araújo, 2001).
A partir da quantificação da matéria orgânica pelo teor de COT, pode-se fazer inferências em relação as características do ambiente deposicional, como o efeito da quantidade de oxigênio disponível sobre a quantidade de matéria orgânica preservada no sedimento (Didyk et al., 1978).
A classificação da matéria orgânica com a utilização da microscopia leva ao reconhecimento de palinofácies que, ao serem interpretadas, geram parâmetros que refletem as variações sutis no ambiente de sedimentação e podem levar ao conhecimento do estágio de preservação da matéria orgânica precursora (Tyson, 1993).
Assim sendo, os resultados obtidos pela análise da matéria orgânica contida nas amostras, tanto a partir de teor de carbono orgânico total quanto por estudos palinológicos podem auxiliar na reconstituição paleoambiental e contribuir com o posicionamento temporal do Formação Águas Claras.
3. OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivos a obtenção dos valores de teor de carbono orgânico total presentes em seis amostras de rochas pelíticas provenientes de furos de sondagem localizados na porção central da Serra dos Carajás (Figura 01), assim como a confecção de lâminas palinológicas para a caraterização e classificação da matéria orgânica presente nas amostras.
5 Figura 01. Mapa geológico simplificado da parte norte da Província Carajás. Os furos de amostragem PMC-AN10-DH0001 e PMC-AN10-DH0002 encontram-se na porção SE da Formação Águas Claras (A4ac). Shapefiles disponíveis em: <http://geobank.cprm.gov.br/>, <http://www.dnit.gov.br> e <http://mapas.ibge.gov.br/>.
6 4. CONTEXTO GEOLÓGICO
4.1. O Cráton Amazônico
O Cráton Amazônico, localizado na porção setentrional da Plataforma Sul-Americana, abrange uma área de aproximadamente 4.3 × 10⁵ km² e é dividido em dois escudos pré- cambrianos, Guaporé e Guiana, separados pela Bacia do Amazonas (Tassinari e Macambira, 1999).
As propostas de compartimentação do Cráton Amazônico podem ser agrupadas em dois modelos principais. No primeiro, que considera dados geofísicos e estruturais, o cráton seria uma massa continental estável, constituída por doze blocos formados no arqueano e retrabalhada por eventos colisionais; as margens dos blocos são marcadas por faixas de cisalhamento (Santos, 2003; Hasui, 2012).
No segundo modelo, a evolução do cráton é pensada a partir de um núcleo antigo, formado de rochas do Arqueano e Paleoproterozoico, que foi cenário de três eventos de reativação de plataforma após o Ciclo Transamazônico (Amaral, 1974; Tassinari, 1996;
Hasui, 2012). Esse modelo foi construído com base em dados geocronológicos, trends estruturais e evidências geofísicas e vem sendo continuamente aperfeiçoado através de novas datações pelos métodos K-Ar, Rb-Sr, U-Pb e Pb-Pb, apresentados em Tassinari e Macambira (1999) e Santos (2003). A versão mais recente desse modelo, utilizada nesse relatório, encontra-se em Tassinari e Macambira (2004).
Tassinari e Macambira (1999, 2004) descreveram seis províncias geocronológicas dentro do Cráton Amazônico, baseados em trends estruturais, datações geocronológicas e evidências geofísicas: Amazônia Central (>2.3 Ga); Maroni-Itacaiúnas (2.2–1.95 Ga);
Ventuari-Tapajós (1.95-1.55); Rio Negro-Juruena (1.8-1.55 Ga); Rondoniana-San Ignácio (1.55-1.3 Ga) e Sunsás (1.25-1.0 Ga) (Figura 02).
A Província Amazônia Central é constituída por uma porção mais antiga da crosta continental que foi sujeita à expressivos eventos magmáticos e sedimentares no Paleoproterozoico. Diversas unidades geológicas compõem o embasamento da Província Amazônia Central, que é dividida nos blocos Carajás-Iricoumé e Roraima (Tassinari e Macambira, 1999). O primeiro bloco compreende a Província Carajás, descrita a seguir.
7 Figura 02. Províncias geocronológicas do Cráton Amazônico. Da direita para a esquerda: Província Amazônia Central, Maroni-Itacaiúnas, Ventuari-Tapajós, Rio Negro-Juruena, Rondoniana – San Ignacio e Sunsás. Fonte:
Tassinari e Macambira (1999).
4.2. Província Carajás
Formada e estabilizada tectonicamente no Arqueano e apresentando estruturação disposta segundo WNW-ESE (Tassinari e Macambira, 1999; Santos, 2003), a Província Carajás (3,0-2,5 Ga) está localizada no sudeste do estado do Pará, e é constituída por greenstone belts, unidades metavulcanossedimentares e sedimentares que são subdivididas nos domínios tectônicos Rio Maria e Carajás.
O Domínio Rio Maria é constituído por terrenos granito-greenstone de idade Mesoarqueana e o Domínio Carajás, por sua vez, é composto pelo embasamento mesoarqueano (greenstone belts), além de sequências metavulcanossedimentares e granitoides
8 do Neoarqueano (Santos, 2003). Os sedimentos da Formação Águas Claras parecem ter sido depositados em uma Bacia Intracratônica Plataformal (Vasquez et al., 2008), localizada acima dos greenstone belts da Serra dos Carajás.
4.3. Formação Águas Claras
A Formação Águas Claras, redefinida e formalizada por Nogueira et al. (1995), encontra-se na porção central do Sistema Transcorrente Serra dos Carajás, apresentando contato basal discordante com a Formação Igarapé Pojuca e com o Grupo Grão Pará, composto por metavulcânicas e formações ferríferas bandadas das formações Parauapebas e Carajás; seu contato superior com a Formação Gorotire é inferido (Figura 03). Ela contém a jazida manganesífera da Mina do Azul (Dardenne e Schobbenhaus, 2003; Teixeira e Lindenmayer, 2012).
Com espessuras de até 1.500 m, a Formação Águas Claras consiste em uma sucessão de arenitos e pelitos que caracterizam uma sucessão progradante, na qual depósitos de plataforma marinha dominada por tempestades são sobrepostos por depósitos formados sob influência de maré e depósitos fluviais (Nogueira, 1995).
Os depósitos marinhos e fluviais da Formação Águas Claras podem ser subdivididos em dois membros, levando em consideração a razão pelito/arenito. Na porção inferior da unidade há a presença de siltitos, pelitos e arenitos muito finos que apresentam estruturas como laminação plano-paralela, marcas onduladas e estratificação cruzada hummocky, sendo tais camadas associadas à depósitos de offshore. A parte superior é constituída principalmente por arenitos finos a grossos, ortoconglomerados e pelitos que apresentam estruturas como estratificação plano-paralela, estratificação cruzada hummocky e estratificação cruzada tabular; tais depósitos são associados a condições deposicionais litorâneas e fluviais (Nogueira et al., 1995).
A idade da Formação Águas Claras ainda é debatida, e autores como Araújo e Maia (1991), Dias et al. (1996), Mougeout et al., (1996) e Vasquez et al. (2008) a posicionam no Neoarqueano; Bernadelli e Beisiegel (1978), Bonhomme et al. (1982), Hirata et al. (1982), Tassinari et al. (1982), Cordani et al. (1984), Cunha et al. (1984) e Fabre et al. (2011) atribuem idade paleoproterozoica para a Formação Águas Claras.
Dias et al. (1996) e Costa et al. (2005) indicam a existência de sills e diques de metagabros que cortam as rochas da Formação Águas Claras; dados geocronológicos obtidos
9 a partir da datação de zircões demonstram que os metagabros possuem idade mínima de 2.645 Ma, o que os posicionam no Neoarqueano. Mougeout et al. (1996) a partir da utilização do método U-Pb em zircão, obtiveram idade de aproximadamente 2.7 Ga.
Entretanto, Tassinari et al. (1982), Cordani et al. (1984) e Cunha et al. (1984) utilizando os métodos Rb-Sr e K-Ar, indicam idade Proterozoica Média para os diques básicos. Além disso, Bonhomme et al. (1982) posicionam os pelitos da Mina do Azul no Paleoproterozoico (idades entre 1,65 a 1,55 Ga), utilizando dados de datação K-Ar. Fabre et al. (2011), a partir de análises isotópicas de pirita diagenética encontrada em arenitos da Formação Águas Claras, indicam idade deposicional de 2.1 Ga, posicionando a mesma no Paleoproterozoico. Essa idade coincide com o aumento de oxigênio na atmosfera ocorrido entre 2.4 e 2.3 Ga, essencial para a formação de grandes depósitos de Mn (Maynard, 2010;
Johnson et al., 2016) como o depósito associado à Formação Águas Claras.
Figura 03. Esquema estratigráfico da Província Carajás. Fonte: Pinheiro e Holdsworth (2000).
5. MATERIAIS E MÉTODOS
A matéria orgânica contida em rochas sedimentares é constituída de querogênio, fração insolúvel em solventes orgânicos, e betume, fração conhecida como matéria orgânica solúvel (Trigüis e Araújo, 2001). A abundância de matéria orgânica em uma rocha é
10 quantificada através da porcentagem de carbono orgânico total (COT = % de carbono orgânico/peso de amostra de rocha) (Tissot e Welte, 1984).
A determinação do teor de COT foi efetuada através da fragmentação e pulverização da rocha, com o seu posterior tratamento com ácido clorídrico, para a eliminação da porção carbonática presente nas amostras. Após ao tratamento com ácido clorídrico, o material foi seco em estufa, para a eliminação do carbono inorgânico. O teor foi calculado pela diferença entre as concentrações de carbono total e carbono orgânico que resultou das fases de pulverização, acidificação e secagem.
As análises foram realizadas em seis amostras provenientes dos furos de sondagem PMC-AN10-DH0001, PMC-AN10-DH0002 e GT58-FD2 e o teor de carbono orgânico total presente nas amostras foi calculado pela diferença entre a massa insolúvel pela quantidade de massa inicial da amostra. O equipamento utilizado foi o AEC da Leco Corporation, modelo SC 632 e para a construção das curvas de calibração foram empregados os padrões primários 502-308 da LECO Corporation e B2150 da Elemental Microanalysis.
6. RESULTADOS
As amostras da Formação Águas Claras foram coletadas em furos de sondagem localizados na porção central da Serra dos Carajás e apresentaram valores de COT entre 0.34 e 0.93% (Tabela 01).
Tabela 01. Resultados de teores de carbono orgânico total para as amostras da Formação Águas Claras. Dados em % peso.
AMOSTRA % CARBONO
DH001-1 0.56
DH001-6 0.93
DH001-11 0.65
DH002-1 0.85
DH002-4 0.76
GT52-FDZ-3 0.34
11 7. ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES
Nos próximos meses as atividades desenvolvidas estarão relacionadas à classificação da matéria orgânica disseminada nas amostras de pelitos da Formação Águas Claras. Nessa etapa, ocorrerá a preparação química das amostras, confecção de lâminas palinológicas e a análise das mesmas, que será feita com a utilização de microscópio petrográfico. Caso haja a ocorrência de microfósseis, os mesmos serão detalhados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As etapas citadas acima estão representadas no cronograma de atividades a seguir.
ATIVIDADES AGO SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL
Revisão Bibliográfica Análise de COT
Preparação química das amostras
Confecção de lâminas palinológicas
Descrição palinológica Análise de difração de raios x e microscopia eletrônica de varredura
Interpretação de resultados e entrega do relatório final
8. CONCLUSÃO
A preservação de matéria orgânica em sedimentos depende do tipo de atividade biológica presente no ambiente deposicional; ambientes de baixa energia, como mares interiores, tendem a acumular elevadas quantidades de matéria orgânica associadas à sedimentos finos, o que permite a melhor preservação do material. Ambientes anóxicos também favorecem a preservação e acumulação de matéria orgânica (Didyk et al., 1978;
Trigüis e Araújo, 2001).
As amostras analisadas da Formação Águas Claras, pelitos de coloração escura, são indicativos de deposição em ambientes de baixa energia e com pouca quantidade de oxigênio, condições propícias à acumulação e preservação de matéria orgânica.
12 Os valores de COT encontrados nas amostras analisadas, abaixo de 1%, provavelmente resultam da presença de diques e sills de rochas básicas que ocorrem ao longo da Formação Águas Claras (Dias et al., 1996; Costa et al., 2005); a presença de magmatismo pode levar à eliminação de carbono orgânico, devido ao calor emitido dos corpos intrusivos (Tissot e Welte, 1984). Entretanto, os valores obtidos nas amostras DH001-6 e DH002-1 podem ser promissores indicativos da presença de conteúdo microfossilífero.
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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