Bacias Sedimentares Brasileiras

Bacias Sedimentares Brasileiras

(Parte 1 de 8)

55Geologia, Tectônica e Recursos Minerais do Brasil L. A. Bizzi, C. Schobbenhaus, R. M. Vidotti e J. H. Gonçalves (eds.) CPRM, Brasília, 2003.

Summary

The on-shore Phanerozoic Basins of Brazil are preserved within large Paleozoic syneclises (Acre, Amazonas, Solimões, Parnaíba and Paraná) and in Mesozoic intracratonic grabens and aulacogens (Brito Neves, 2002). The sedimentary fill of these basins consists of six cratonic super sequences (Alfa, Beta, Gama, Delta/Delta-A, Epsilon and Zeta) in the Amazonas, Parnaíba and Paraná syneclises (Soares et al. 1978). Petrobras studied seven of these interior basins (e.g. several papers published in the Bol. Geoc. PETROBRAS, vol. 8, no. 1, 1994) and proposed their division into supersequences separated by major unconformities, essentially similar to the former division, which is still adopted (e.g. Almeida et al. 2000; Brito Neves, 2002). These basins may be classified as of Interior Fracture (IF), Interior Sag (IS), Marginal Sag (MS), Marginal Sag-Interior Sag (MSIS) and Strike-Slip (L) types (Kingston et al. 1983).

In the Northern Amazon Province there is a succession of IS- or IF/IS-type sedimentary basins along the Solimões/Amazonas river. The westernmost IS-type Acre Basin is interpreted as a retro arc foreland basin related to the Andean orogenesis (Jordan, 1995). Continental sediments filled a syneclisis from the Carboniferous until the Jurassic, with rocks of marine to continental environment followed by a flexure in the Cretaceous and Tertiary. East of this basin and separated from it by the Iquitos Arch, the Solimões Basin is internally divided in two by the Carauari Arch. It covers some 400.0 km2 and its sedimentary fill range from the Ordovician to the Permian, grouped into three sequences. The sedimentary environment of these rocks is in general marine, with brief intervals of continental sedimentation. East of this basin, separated from it by the Purús Arch, is the IF/IS-type Amazonas Basin. Ordovician to Cretaceous rocks fill this basin, with a sedimentation environment ranging from marine to deltaic, fluvial and lacustrine. The northernmost basin of the province is the Tacutu Basin. This IF-type basin is an intracontinental rift system that straddles the border between Brazil and Guyana, covering some 4,500 km2 of the Brazilian territory. Its sedimentary fill comprises a Jurassic super-sequence that contains the pre-rift rocks such as basaltic flows and lacustrine sediments. The rift rocks are lacustrine and fluvio-deltaic sediments with conglomerates from the rift border. The basin is interpreted as an aulacogen related to the opening of the Atlantic Ocean. IS-type Cenozoic fluvial and lacustrine clastics of the Solimões and Boa Vista basins were unconformably deposited above these basins. The former basin occupies a wide area of the Western Amazonia and the latter surrounds the Tacutu Basin.

Capítulo I

Bacias Sedimentares Paleozóicas e Meso-Cenozóicas Interiores Paleozoic and Meso-Cenozoic Sedimentary Basins

Augusto J. Pedreira da Silva, Ricardo da Cunha Lopes, Antônio Maurílio Vasconcelos, Ruy B. C. Bahia CPRM – Serviço Geológico do Brasil

Parte I – Geologia56

In the Southern Amazon Province there are the IF/IS-types Alto Tapajós and Parecis basins. The former lies immediately south of the Amazonas Basin and is filled by Proterozoic to Triassic sediments and Cretaceous diabases. Silurian rift sequences with fluvial sediments are followed by alternating marine and continental sedimentary rocks. The Parecis Basin is divided into three domains separated by the Vilhena and Serra Formosa arches. The westernmost domain comprises an intracratonic rift system filled by Silurian rocks of alluvial fan, deltaic and lacustrine environments followed by glacial sediments. The syneclises host Devonian to Cretaceous sediments of transitional, marine, fluvial and peri-glacial environments. The Cenozoic Guaporé Basin unconformably overlies the basement of these basins in the border of Brazil and Bolivia. The easternmost Parecis Basin is dovetailed to the Cenozoic IS-type Alto Xingu and Bananal continental basins.

The Parnaíba Province covers some 600,0 km2 and is composed by four successive basins/cycles. First the IF/IS-type Parnaíba

Basin that has been filled by Ordovician to Early Triassic sediments, mostly of marine environment, but also fluvio-deltaic and desertic. Second, the IF-type Alpercatas Basin of Jurassic to Cretaceous age that encompasses fluvial-lacustrine and eolian sedimentary rocks alternated between basaltic flows. At last, the Grajaú and Espigão Mestre basins, both of Cretaceous age. The former is filled with sedimentary rocks deposited in closed marine environments whilst the latter is filled with eolian sandstones of the northern extension of the Urucuia domain (Sanfranciscana Basin).

The Paraná Province is comprised of three successive basins/cycles. The IF/MSIS-type Paraná Basin began in the Ordovician (IF).

In the Silurian-Devonian it reverted to a passive margin (MS) and after being closed by the Andean Orogenesis it was transformed into an Interior Sag (IS) basin from the Late Carboniferous (Westphalian) up to the Early Triassic. The depositional environments were essentially marine with two glacial incursions (Late Ordovician and Late Carboniferous-Early Permian) and a few regressions, when continental environments dominated. Overlying the Paraná Basin is the IF-type Serra Geral Basin (1,200,0 km2), where the deposition of eolian sandstones was followed by rifting between South America and Africa and the formation of one of the Greatest Igneous Provinces of the World (Saunders et al. 1992; Scherer, 2002). The IS-type Bauru Basin unconformably overlies the Serra Geral Basin, with sediments deposited by gravitational and eolian processes.

The Atlantic Shield hosts the Borborema, São Francisco, Mantiqueira and Tocantins structural provinces. The sedimentary basins, scattered in this domain, range from the Neoproterozoic I-Early Cambrian to the Cenozoic. The Early Cambrian-Ordovician basins in the Borborema Province (Jaibaras, Jaguarapi, Cococi/Rio Jucá, São Julião, and São Raimundo Nonato basins) are intracontinental rifts that continue underneath the Parnaíba Basin. In the southeastern sector of the province the Palmares and Juá foreland and piggyback basins are associated to the Sergipano Belt (Brito Neves, 1998). In the Mantiqueira Province strike-slip (L) type basins such as Castro, Camarinha and Guaratubinha contrast the Campo Alegre and Camaquã rifts (IF) and the Itajaí foreland (IS) basin, all of which have been filled up by volcano-sedimentary strata of the Alpha Sequence of Soares et al. (1978). The São Francisco Basin has Paleozoic sequences in the pre-rift phase of the Recôncavo-Tucano-Jatobá basins and Paleozoic-Mesozoic strata of the Delta, Epsilon and Zeta sequences of Soares et al. (1978). Mesozoic sediments occur scattered in the Borborema and São Francisco Provinces. In the Borborema Province the Araripe Basin is filled up by Gamma, Delta-A and Epsilon sequences and contains strata of continental and marine environmens. The Iguatu and Rio do Peixe are strike-slip (L) type basins that comprise the following sub-basins: Iguatu, Malhada Vermelha, Lima Campos and Icó in Iguatu; and Brejo das Freiras, Sousa and Pombal in Rio do Peixe. Their sedimentary rocks are of alluvial fan, both braided and meandering, and lacustrine systems. An outstanding feature of the Brejo das Freiras and Sousa sub-basins is the presence of dinosaur footprints (Leonardi and Carvalho, 2000). Cenozoic deposits occur scattered over the Atlantic Shield both as sedimentary basins and as unconsolidated cover, mostly as gravels, sands, clays and, occasionally limestones, deposited by fluvial and lacustrine systems. The Boa Vista Basin in the Borborema Province comprises conglomeratic and fine-grained sandstones, and claystones, overlain by basaltic flows and tuffs of Eocene to Oligocene age. Conglomeratic sands of the Capim Grosso Formation crop out in the São Francisco Province, as do sands of inactive eolian dunes of the Middle São Francisco domain. In the Mantiqueira Province, east of the Iron Quadrangle, the Gandarela, Fonseca and Aiuruoca Basins are filled by arkoses and immature sediments followed by conglomerates and shales. At the southeastern coast of Brazil the Volta Redonda, Resende, Taubaté, São Paulo and Curitiba Cenozoic basins were deposited in grabens formed by neotectonic reactivation. Finally, in the Tocantins Province the Pantanal basin is a wide alluvial plain containing coarsely bedded conglomerates, sands and silts.

I. Bacias Sedimentares Paleozóicas e Meso-Cenozóicas Interiores57

Introdução

As bacias interiores do paleozóico e meso-cenozóico distribuemse por todo o País, como mostra a Fig. I.1. Essas bacias podem ser classificadas de acordo com o Sistema Global de Classificação de Bacias de Kingston et al. (1983). Neste sistema, existem diversos tipos básicos de tectônica formadora das bacias, dos quais os tipos abaixo se aplicam ao Brasil: 1.Fraturas Interiores, produzidas por esforços distensivos (IF); 2.Depressão Interior, causada por movimentos verticais (IS);

3.Depressão Marginal semelhante à anterior, porém com uma das margens abrindo-se para o mar (MS); 4.Depressão Marginal, passando a Depressão Interior devido à obstrução da margem aberta (MSIS); e 5.Transcorrência no interior do continente (L).

As bacias interiores do Brasil podem ser classificadas de acordo com os seguintes tipos: Intracratônica, Strike-Slip, Antepaís e Riftes Abortados (Aulacógenos), representados, esquematicamente, na Fig. I.2.

Figura I.1 – Principais bacias sedimentares fanerozóicas interioresdo Brasil Figure I.1 – Main Brazilian Phanerozoic interior sedimentary basins

Parte I – Geologia58

Bacias Intracratônicas

As bacias intracratônicas fanerozóicas do Brasil estão situadas no interior continental da Plataforma Sul-Americana (Almeida et al. 2000), região de história geológica longa e complexa, onde se depositaram espessas seqüências de rochas sedimentares paleozóicas e mesozóicas, algumas com intenso magmatismo básico e alcalino associado. Essas rochas sedimentares afloram em área superior a 3.500.0 km2, remanescente de superfície primitivamente muito maior, cujos sítios deposicionais foram condicionados por estruturas herdadas do Ciclo Brasiliano-Pan-Africano (Milani e Thomaz Filho, 2000).

No Brasil elas abrangem tanto as sinéclises paleozóicas, conforme esses autores, como as bacias mesocenozóicas e cenozóicas, em alguns casos, superpostas às sinéclises. Sua evolução consiste em uma combinação e sucessão de diversos processos de formação de bacias, que incluem: 1) extensão continental; 2) subsidência termal sobre grande área; e 3) ajuste isostático posterior (Klein, 1995).

Em geral, elas estão superpostas a riftes, têm contorno oval ou arredondado, forma de pires em seção; sua sedimentação é continental ou marinha. De acordo com o Sistema

Global de Classificação de Bacias (Klein et al. 1983), podem ser dos tipos IF/IS, IS, MS e MSIS.

Bacias Strike-Slip

Este tipo de bacia comumente forma-se em áreas com regime de tectônica de placas mutantes, com alternância de transcorrências e falhamentos normais (Nilsen e Sylvester, 1995). Entre os diversos tipos de bacia strike-slip, descritos por esses autores, estão as bacias pull-apart, formadas como calhas extensionais (Kearey e Vine, 1996), e as bacias polihistóricas, formadas inicialmente como bacias rifte desenvolvidas sob extensão regional, convertidas para strikeslip por transcorrência posterior (Nilsen e Sylvester, 1995).

As bacias strike-slip que estão situadas no Nordeste do

Brasil são intracratônicas, distribuídas ao longo de uma faixa de direção SW–NE e foram denominadas por Castro (1999) de “Bacias Rifte do Vale do Cariri” (Fig. I.13). Elas formaram-se em meio-grábens resultantes do regime extensional ao longo de linhas de falhas neoproterozóicas, reativadas durante o quebramento do Gondwana. Este tectonismo iniciou-se no

Figura I.2 – Representação esquemática dos principais tipos debacias fanerozóicas interiores do BrasilFigure I.2 – Schematic representation of the major types of the interior Brazilian Phanerozoic basins

I. Bacias Sedimentares Paleozóicas e Meso-Cenozóicas Interiores59

Jurássico Médio com tafrogênese, seguida de subsidência lenta que se prolongou até o Cretáceo Médio. O seu preenchimento foi inicialmente continental, passando a marinho apenas no Albiano. Na classificação de Kingston et al. (1983), são do tipo L.

Bacias de Antepaís Retroarco

As Bacias de Antepaís Retroarco são estruturas de grande escala e longa duração: centenas de quilômetros de largura, milhares de quilômetros de extensão, muitos quilômetros de espessura e 10–100 milhões de anos de duração (Jordan, 1995). Elas formam-se ao longo dos flancos de cinturões orogênicos de margem continental, do lado voltado para o interior do continente. Sua sedimentação é dominada por depósitos não-marinhos e marinhos rasos. São mais comumente ligadas à tectônica thin-skinned, isto é, sem envolvimento do embasamento. De acordo com Jordan (1995), este envolvimento é pouco comum nesse tipo de bacia. Podem ser classificadas como do tipo IS (Kingston et al. 1983). A única bacia mesozóica deste tipo conhecida no Brasil é a Bacia do Acre. Ela faz parte do sistema de Bacias de Antepaís Retroarco formadas ao longo do flanco oriental da Cordilheira dos Andes, juntamente com as bacias de Bermejo (Jordan, 1995), Neuquén, Llanos-Barinas-Apure e Madre de Diós-Beni-Chaco (Milani e Thomaz Filho, 2000). Já as bacias paleozóicas tanto podem ser retroarco como periféricas, isto é, formarem-se do lado oposto à zona de subducção.

Aulacógenos e Grábens

Quando a fragmentação de um continente ocorre pela concatenação de uma série de junções triplas tipo rifte-rifterifte, o ramo não utilizado na ruptura fica preservado dentro do continente como um rifte abortado ou aulacógeno (Kearey e Vine, 1996). Os aulacógenos referidos neste texto estão ligados aos processos de ruptura do Gondwana e à formação do Oceano Atlântico, tanto no seu setor equatorial, como meridional (Fig. I.3). Sua classificação corresponde a Fraturas Interiores (IF; Kingston et al. 1983).

Figura I.3 – Aulacógenos desenvolvidos nas margens do oceano Atlântico, como resultado da ruptura do Gondwana. Encarte: Situação préderiva, mostrando os principais aulacógenos: T = Tacutu; B = Benue; R = Recôncavo; A = Argentina

Figure I.3 – Aulacogens developed around the Atlantic Ocean as result of Gondwana break-up.Inset: Predrift situation, showing the main aulacogens: T = Tacutu; B = Benue; R = Recôncavo; A = Argentina

Parte I – Geologia60

Classificação das Bacias Interiores do Brasil e seu Preenchimento Sedimentar

A classificação utilizada neste texto segue, de modo geral, a adotada por Milani e Thomaz Filho (2000) (e.g. Parecis e Alto Tapajós), introduzindo, entretanto, as seguintes modificações: 1) foram acrescentadas descrições de bacias intracratônicas não-abordadas anteriormente; 2) as bacias do Parnaíba e Paraná foram desmembradas, sendo descritas as sub-bacias tectonicamente distintas que as compõem*; 3) foram acrescentadas as descrições das bacias strike-slip do Nordeste do Brasil e dos grábens do Sudeste, além das bacias e coberturas cenozóicas.

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