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Estratigrafia rasa da Ilha Comprida (SP): um exemplo de aplicação do GPR/ Shallow stratigraphy of Ilha Comprida -SP by ground penetrating radar survey

Gandolfo, Otávio C. B.; Souza, Luiz A. P.; Tessler, Moysés G.; Rodrigues, Marcelo
2001-12-01

Resumo em português A estratigrafia rasa da Ilha Comprida, localizada no litoral sul do Estado de São Paulo, foi analisada em detalhe através de perfis de radar solo penetrante (GPR), executados ao longo da estrada que corta transversalmente a ilha em sua porção extremo sudeste. O GPR constitui-se num método geofísico de alta resolução, com vasta aplicação em estudos de áreas costeiras. Registros de excelente qualidade obtidos neste estudo possibilitaram a visualização de caract (mais) erísticas da estratigrafia rasa da Ilha Comprida, que foram correlacionadas ao modelo evolutivo descrito para a área. A interpretação dos dados revelou a ocorrência de três unidades estratigráficas, separadas por contatos bastante conspícuos identificados nos registros. As duas unidades superiores corresponderiam a depósitos holocênicos, formados em eventos transgressivo e regressivo, sendo este último responsável pela formação de cordões arenosos claramente identificados nos registros. Estes depósitos encontram-se superpostos, em contato erosivo, a sedimentos associados a variações do nível médio do mar no Pleistoceno. Os resultados mostram uma evidente correlação entre as unidades identificadas nas seções de GPR e o modelo evolutivo sedimentar proposto por Suguio & Martin (In Rabassa, J. (Ed.) Quarternary of S. America and Antartica Península, 1978), baseado nas variações do nível médio do mar no Quaternário, para a região sul da Ilha Comprida. Resumo em inglês The shallow stratigraphy of Ilha Comprida-SP was analised based on ground penetrating radar (GPR) profiles, that allowed to identify some important geological characteristics of southern São Paulo State coast. GPR is a very high resolution geophysical method applied in shallow investigations providing excellent results in several geologic environments. The interpretation of the data revealed the occurrence of three main stratigraphic units separated by strong electromagn (mais) etic reflectors. The two superior units can be correlated to the holocenic deposits, formed in transgressive and regressive events. The deeper unit is related to the sandy ridges formation, clearly identified in the registers. These deposits overlap, in erosive contact, the sediments associated with sea level changes in the Pleistocene. These results show an evident correlation between the stratigraphic units identified in the GPR sections and the sedimentary evolutive model, proposed by Suguio & Martin (In Rabassa, J. (Ed.) Quaternary of S. America and Antartica Peninsula, 1978), based in the sea level changes during the Quaternary, for the southern region of the Ilha Comprida.

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Estratigrafia da sucessão sedimentar Pós-Barreiras (Zona Bragantina, Pará) com base em radar de penetração no solo/ Stratigraphy of the Pós-Barreiras sedimentary succession (Bragantine Zone, Pará) based on ground penetrating radar

Rossetti, Dilce F.; Góes, Ana M.; Souza, Lena S. B.
2001-08-01

Resumo em português Investigação pioneira aplicando Radar de Penetração no Solo (GPR) na área da Praia do Atalaia, norte do Brasil, nos permitiu caracterizar, pela primeira vez, fácies e estratigrafia dos depósitos conhecidos informalmente como Sedimentos Pós-Barreiras (Plioceno e mais recente). Esta sucessão sedimentar recobre discordantemente o embasamento miocênico, representado pelas formações Pirabas/Barreiras. Três unidades estratigráficas foram reconhecidas. A Unidade 1, (mais) inferior, consiste em um intervalo com 6 m de espessura média dominado por reflexões pobremente definidas e de baixa amplitude, e que intergradam com reflexões de média escala dos tipos tangencial, obliquo e hummocky. A Unidade 2, intermediária, possui cerca de 9 m de espessura e inclui, principalmente, reflexões oblíquas de larga escala, cujas configurações variam de paralela, tangencial, sigmoidal a sigmoidal-complexa. A Unidade 3, superior, corresponde a um intervalo entre 3,5 e 9 m de espessura, sendo dominada por reflexões hummocky, seguidas por reflexões de média escala dos tipos oblíquo, paralelo a sub-paralelo, e em corte-e-preenchimento. A análise da configuração das reflexões internas e geometria das reflexões nos leva a propor que a unidade correspondente aos Sedimentos Pós-Barreiras é mais variável faciologicamente que inicialmente imaginado, incluindo depósitos eólicos (dunas costeiras), bem como depósitos de cordão litorâneo, planície de maré, canal e mangue. Além disto, o mapeamento das três unidades descritas acima é importante para desvendar a complexidade de sedimentação versus erosão durante o Neógeno tardio no norte do Brasil. Resumo em inglês Ground penetrating radar (GPR) is a geophysical method that consists in the emission of electromagnetic waves of high frequency (between 10-2500 Mhz). This equipment has been increasingly applied for mapping of physical properties and chemical compositions of rocks at shallow depth, as well as for stratigraphic and facies analysis. The application of this methodology in Brazil is still reduced to a few studies, mostly emphasizing soil stratigraphy and eolian paleoenvironm (mais) ents. However, previous studies undertaken in northern Brazil have demonstrated that, in combination with traditional studies using outcrop data, the GPR might be a powerful additional tool to help correlating sedimentary successions and reconstruct depositional environments throughout the Neogene in the Bragantina Zone. In this paper, we will document a pioneer investigation applying a SYR-2 GPR system (Geophysical Survey Systems Inc.) in the Praia do Atalaia area, Salinópolis, northern Brazil, which allowed us to characterize, for the first time, facies and stratigraphy of the deposits known informally as Pós-Barreiras Sediments (Pliocene and younger). The equipment was operated using a 200 Mhz monostatic antenna in continuous mode. The acquired sections were processed using the RADANWIN software in order to increase the reflection resolution and thus allow a refined interpretation of the sections. Based on this procedure, it was noticed that the studied sedimentary succession overlies unconformably the Miocene basement, represented by the Pirabas/Barreiras formations. Three stratigraphic units were also distinguished. The lowermost Unit 1 consists of an interval up to 6 m thick dominated by poorly-defined, low amplitude reflections, which intergrade with medium-scale, tangential oblique and hummocky reflections. This unit revealed to be discontinuous throughout the studied radar sections, occurring mainly where the Miocene basement is depressed. The middle Unit 2 is circa 9 m thick and mostly includes large-scale oblique reflections varying in style from parallel, tangential, sigmoidal to sigmoidal-complex. The two latter ones might reach up to 7 m thick. A strong, high amplitude and laterally continuous reflection marks the top of Unit 2, forming a bounding surface having local depressions of up to 40 m in relief. The uppermost Unit 3 corresponds to an interval ranging from 3.5 to 9 m thick, which is dominated by hummocky reflections, followed by medium-scale oblique, parallel to sub-parallel and cut and fill reflections. The GPR data allows the interpretation that the Pós-Barreiras Sediments were unconformably deposited over the Miocene deposits, as revealed by the mapping of an erosional bounding surface at the base of Unit 1. In addition, the analysis of internal reflection configurations and reflection geometries led us to propose that the Pós-Barreiras Sediments is more variable in terms of facies than previously thought, including eolian deposits (coastal dunes), as well as beach ridge, tidal flat, channel and mangrove deposits. Furthermore, the mapping of the three stratigraphic units described above is important to unravel the complexity of sedimentation versus erosion during the latest Neogene in northern Brazil. The conclusions obtained from the GPR data lead to suggest a drop in relative sea level after the end of the Miocene-lower Pliocene in the Bragantina Zone, which was followed by a transgression and deposition of Unit 1 along embayments and adjacent eolian dunes and/or beach ridges. Renewed phase of relative sea level drop took place, which led to erosion of the uppermost portions of Unit 1, forming a bounding surface that is locally cut by fluvial channel scouring. Large-scale eolian dunes laterally intergraded with tidal flat, filling the depressions formed by channel erosion during a subsequent transgressive phase. At least one more drop in relative sea level appears to have taken place in the study area, as revealed by the discontinuity surface between units 2 and 3, which is in turn mantled by modern sedimentation along mangroves, tidal channels and coastal dune environments.

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Estruturação "em rosário" dos depósitos de quartzo hidrotermal do Morro do Juá (Gouveia, MG)

Chaves, Mario Luiz de Sá C.; Karfunkel, Joachim; Tupinambá, Miguel
2003-03-01

Resumo em português Veios de quartzo hidrotermal ocorrem na área a oeste do Morro do Juá (Gouveia-MG), definindo uma forma típica "em rosário", controlada pela estratigrafia e estruturas da área. Os veios, normalmente zonados, ocorrem em quartzitos grossos da Formação São João da Chapada (Supergrupo Espinhaço), que sobrepõem xistos do Supergrupo Rio Paraúna e são capeados por metabasitos. Apresentam atitudes preferenciais com pólos centralizados em N05ºE/73ºNW e N18&o (mais) rdm;E/74ºSE, os quais indicam, respectivamente, suas prováveis direções de condução e alojamento. A gênese desses veios condiciona-se à formação de zonas de cisalhamento durante o Ciclo Brasiliano. Resumo em inglês Hydrothermal quartz veins occur west of the Juá Hill (Gouveia-MG). They form a typical "rosario"- shape structure, which is controlled by the stratigraphy and tectonic setting of the area. The veins are usually zoned and have been observed emplaced in quartzites of the São João da Chapada Formation (Espinhaço Supergroup). The latter covers mica-schists of the Rio Paraúna Supergroup and is overlain by a sill of metabasic rock. Main attitude of the quartz veins (around (mais) N05ºE/73ºNW e N18ºE/74ºSE) indicate possible conduction direction and emplacement. Genetically these veins are related to the formation of shear zones during the Brasiliano Cycle.

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Interações entre evolução sedimentar e ocupação humana pré-histórica na costa centro-sul de Santa Catarina, Brasil/ Interactions between sedimentary evolution and prehistoric human occupation in the south-central coast of Santa Catarina, Brazil

Giannini, Paulo César Fonseca; Villagran, Ximena Suarez; Fornari, Milene; Nascimento Junior, Daniel Rodrigues do; Menezes, Priscila Melo Leal; Tanaka, Ana Paula Burgoa; Assunção, Danilo Chagas; DeBlasis, Paulo; Amaral, Paula Garcia Carvalho do
2010-04-01

Resumo em português Desde o começo da ocupação humana no litoral centro-sul de Santa Catarina, Brasil, a articulação entre processos naturais e antrópicos modelou uma paisagem fortemente domesticada, marcada pela construção massiva de concheiros de dimensões monumentais e pela permanência milenar. Na planície costeira entre Passagem da Barra (município de Laguna) e lago Figueirinha (município de Jaguaruna), 76 sambaquis foram mapeados, dos quais 48 possuem datação. O levantame (mais) nto sistemático de sítios e datações permitiu identificar padrões de distribuição espacial nos sambaquis da região, quanto a contexto sedimentar da época de construção, estratigrafia e idade. Desse modo, reconheceram-se nos sítios da região: cinco contextos geológico-geomorfológicos de localização; três padrões estratigráficos; e quatro fases de ocupação sambaquieira baseadas na quantidade de sítios e no tipo de padrão construtivo dominante. O modelo integrado de evolução sedimentar e distribuição tempo-espacial de sambaquis indica que estes sítios eram construídos em áreas já emersas e pouco alagáveis, e que sítios interiores, afastados dos corpos lagunares, podem não se ter preservado ou não estarem expostos devido ao processo de assoreamento contínuo que caracterizou a região após a máxima transgressão holocênica. O cruzamento de dados aqui proposto evidencia a importância de abordagens integradas entre arqueologia e geociências no estudo da evolução das paisagens. Resumo em inglês Since the beginning of the human occupation in the south-central coast of Santa Catarina State, in Brazil, the articulation between natural and anthropic processes modeled a strongly domesticated landscape, shaped by the massive construction of shell mounds of monumental dimensions and millenarian permanence. In the coastal plain between Passagem da Barra (Laguna District) and Figueirinha Lake (Jaguaruna District), 76 sambaquis were mapped, 48 of which have been dated. Sy (mais) stematic site surveys and radiocarbon datings allowed identifying patterns of spatial distribution in sambaquis according to the sedimentary context at the time of construction, stratigraphy and age. Based on these criteria, the following groups were recognized: five geological-geomorphological contexts of location; three stratigraphic patterns; and four phases of sambaqui occupation in the area, based on site number and type of constructive pattern. The model for sedimentary evolution and time-space distribution of sambaquis shows that sites were built in already emerged areas and that inland sites, away from the lagoons, may have not be preserved or they are not exposed due to the continuous sedimentary filling that characterized this region after the maximum Holocene transgression. The crossing of data, here proposed, shows the importance of integral approaches between archaeology and geosciences for the study of landscape evolution.

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O método transiente eletromagnético (tem) aplicado ao imageamento geoelétrico da bacia de resende (RJ, Brasil)

Santos, Hans Schmidt; Flexor, Jean Marie
2008-12-01

Resumo em português Este trabalho aborda a aplicação do método geofísico Transiente Eletromagnético (TEM - no domínio do tempo) na região da Bacia de Resende, Rio de Janeiro, Brasil. Nesta bacia, foi efetuado em 2001, um levantamento geofísico de 88 sondagens visando contribuir para o conhecimento do potencial hidrogeológico da região. Como esta área é densamente povoada e industrializada, a presença de ruído eletromagnético tende a dificultar a utilização do método. Os dad (mais) os foram interpretados utilizando um algoritmo de inversão 1-D, que exprime o decaimento da voltagem induzida em termos de resistividade com a profundidade. Os valores da resistividade mostram a existência de camadas superficiais altamente condutivas (~5Ω.m) e o valor de 200Ω.m para uma resistividade de transição que corresponde ao embasamento geoelétrico, sendo adotada com base em dados litológicos e estratigráficos da bacia com um ajuste fino calibrado na inversão 3-D de dados gravimétricos. A partir das inversões 1-D foi construída uma imagem geoelétrica da geometria do embasamento. Apesar das propriedades físicas envolvidas (densidade e resistividade) não terem nenhuma relação física entre si, a topografia do embasamento gravimétrico foi utilizada para obter, por interpolação, profundidades que não foram atingidas pelo sinal produzido no método TEM. A superfície geoelétrica final tem uma topografia que pode ser considerada como representativa do embasamento da bacia. Deste modo, a utilização do método TEM na Bacia de Resende permitiu estimar os limites laterais e propor também limites em profundidades para o embasamento geoelétrico. Além disso, o imageamento geoelétrico resultante mostra distintamente a existência de três áreas: um alto estrutural central ladeado por dois baixos estruturais (depocentros), um ao leste e outro ao oeste da bacia. Resumo em inglês This work presents an application of the Transient Electromagnetic geophysical method in the area of Basin of Resende, Rio de Janeiro, Brazil. ln this basin, it was made in 2001, a geophysical survey of 88 soundings seeking to contribute for the knowledge of the hydrogeological potential of the area. This area is densely industrialized, so noise tends to hinder the use of the method. The data were interpreted using an 1-D inversion algorithm where the resistivity in depth (mais) is estimated from the induced voltage time decay. Surface shows highly conductive layers (~5Ω.m) and the value of 200Ω.m for the transition resistivity coresponding to the geoelectric basement was suggested from lithology and stratigraphy data of the basin together with a fine adjustment gauged in the 3-D gravity model of the basin. From the 1-D inversion we built up a pseudo-3D geoelectric image of the basement geometry. Despite the physical properties involved (density and resistivity) does not have any relationship between them, the topography of a previous gravity basement was used to estimate depths that were not reached by the TEM signal. The resulting surface has a topography which is assumed be representative of the basin's basement. So, the use the TEM method in Basin of Resende allowed to estimate the lateral limits of the basin and to propose limits in depth. Three areas can be depicted: a structural high flanked by two structural lows (depocenters), one to east and the other to west of the basin.

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Investigações geofísicas de superfície e de poço no sítio controlado de geofísica rasa do IAG-USP

Porsani, Jorge Luís; Borges, Welitom Rodrigues; Elis, Vagner Roberto; Diogo, Liliana Alcazar; Hiodo, Francisco Yukio; Marrano, Antonio; Birelli, Carlos Alberto
2004-12-01

Resumo em português Este trabalho sintetiza os resultados de investigações geofísicas de superfície e de poço realizadas no Sítio Controlado de Geofísica Rasa do IAG-USP, visando caracterizar os sedimentos e o topo do embasamento. A área é constituída por sedimentos areno-argilosos da Bacia de São Paulo (Formações São Paulo e Resende) sobrepostos ao embasamento granito-gnáissico com diferentes graus de intemperização. Na área de estudos, também denominada de campo de prova (mais) s do IAG, foram perfurados três poços para pesquisas geológicas e geofísicas (pioneiros no Brasil), visando verificar a litoestratigrafia, coleta de amostras de calha, calibrar os resultados e realizar as perfilagens geofísicas. Foram utilizados os seguintes métodos: sísmica rasa (reflexão e refração), eletrorresistividade (caminhamento elétrico e sondagem elétrica vertical) e GPR-Ground Penetrating Radar. A integração dos resultados mostrou uma excelente concordância e permitiu elaborar um modelo geológico-geofísico para este ponto da Bacia Sedimentar de São Paulo, bem como testar, em condições controladas de campo, os diversos métodos geofísicos usados rotineiramente em estudos geológicos, geotécnicos e ambientais. Resumo em inglês This paper presents the results obtained from surface and borehole geophysical investigations carried out at the Shallow Geophysical Test Site of IAG-USP. The main objective was to characterize the sediments and the top of basement. The area is constituted by sandy-clay sediments of São Paulo Basin (São Paulo and Resend Formations) on the granite-gneiss basement with different degrees of weathering. In the area of studies, three boreholes were drilled for geological and (mais) geophysical research purposes (pioneer in Brazil). These boreholes were used to verify the stratigraphy, to collect the sample for laboratory measurements, to calibrate the results of surface geophysics and to carry out well logging. The surface methods used were: seismic (reflection and refraction), electric-resistivity (profiling and vertical electric sounding) and GPR-Ground Penetrating Radar. The integration of results show excellent agreement and allow constructing a geological-geophysical model for the site which is at the border of São Paulo sedimentary basin. Moreover, the various geophysics methods, commonly used in geological, geotechnical and environmental researches, have been tested under controlled conditions.

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Homogeneização da Cartografia Geológica do Cenozóico da Área Metropolitana de Lisboa (AML)/ Homogenization of the Cenozoic Geological Mapping of the Lisbon Metropolitan Area (AML)

Dias, Rúben; Pais, João
2009-01-01

Resumo em português Neste trabalho procura identificar-se alguns dos problemas relacionados com a cartografia do Cenozóico da Área Metropolitana de Lisboa (AML) na sequência do protocolo de colaboração entre a Junta Metropolitana de Lisboa, Instituto Geológico e Mineiro e a Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa destinado a enquadrar o desenvolvimento da Cartografia Geológica na AML. A região da AML integra-se na Bacia do Baixo Tejo, que se e (mais) stende, com direcção aproximadamente NE-SW, desde o litoral ocidental (Península de Setúbal), até à área de Placência, em Espanha. Este protocolo, que teve como principal objectivo a revisão e actualização da cartografia geológica de base e produção de cartografia geológica temática para a região da AML, permitiu que se efectuasse a normalização e homogeneização das unidades litostratigráficas representadas na carta geológica, estabelecer correlações entre elas (Tabela I) e a elaboração de mapas de conjunto a várias escalas. Resumo em inglês The main aspects related with the geological mapping of the Cenozoic units of the “Lisbon Metropolitan Area” (AML) are presented. The mapped area makes part of the “Lower Tagus Basin” which extends from the littoral western part of the Setúbal Peninsula and crosses the Portugal/Spain border in the Castelo Branco region. The basin was differentiated during the Eocene and evolved up to the present. The mapped unities are integrated in the evolution of the basin and ref (mais) lect the different infill stages under different sedimentary contexts. Taking into account the relations between the sediments infill and their genetic environments, the basin can be subdivided in 3 sectors: the distal one, with alternating marine and continental deposits in the Lisboa area and always marine in most of the Setúbal Peninsula; the middle sector with continental environments and some brackish episodes during high sea levels; and the proximal sector with exclusively continental sedimentation. In the distal sector, high-resolution stratigraphy could be achieved for the Neogene deposits; fifteen lithostratigraphic units have been characterized for the Lisboa region, twelve for the Almada area and eight for the remaining Setúbal Peninsula region. In the middle sector, that occupies great part of Ribatejo and Alto Alentejo provinces, it was possible to characterize just five units for the same time interval. In some areas, a number of units were merged due to their lithological similarity. The AML project allowed to normalize and homogenize the mapped lithostratigraphic units and to establish some correlations between them. These facts are reflected in the presentation of general maps from which the 1/100 000 scale map is an example. The lithostratigraphic units and symbols are also presented as well as the old units used in the geological maps at the 1/50 000 scale.

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Argilominerais da Formação Codó (Aptiano Superior), Bacia de Grajaú, nordeste do Brasil/ Clay Minerals From The Upper Aptian Codó Formation, Grajaú Basin, Northeastern Brazil

Gonçalves, Daniele Freitas; Rossetti, Dilce de Fátima; Truckenbrodt, Werner; Mendes, Anderson Conceição
2006-07-01

Resumo em português A Formação Codó, exposta no leste e sul da Bacia de Grajaú, consiste em sistemas deposicionais dos tipos lacustre e sabkha-salt pan, respectivamente, cujos depósitos incluem evaporito, folhelho negro betuminoso, folhelho cinza-esverdeado e calcário organizados em ciclos de arrasamento ascendente. Neste trabalho, foram realizadas análises de difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura em rochas predominantemente argilosas desta (mais) unidade, objetivando a caracterização da assembléia de argilominerais e o registro de sua variabilidade vertical ao longo dos ciclos deposicionais, a fim de discutir sua origem e verificar sua aplicabilidade como indicadores paleoclimático e paleoambiental. Os resultados indicam uma assembléia de argilominerais dominada por esmectita, seguida por ilita, caulinita e interestratificados irregulares ilita/esmectita. A esmectita é, em sua maioria, detrítica e caracterizada por palhetas crenuladas e/ou esgarçadas dispostas em arranjo paralelo ou caótico, sendo dominantes na porção inferior dos ciclos deposicionais. Quando pura, a esmectita mostra cristalinidade boa, tendo sido classificada como dioctaédrica e pertencente à espécie montmorillonita. Para o topo dos ciclos de arrasamento ascendente, ocorre aumento relativo de caulinita e ilita, estas com hábitos que revelam, pelo menos em parte, contribuição autigênica. A constatação de origem detrítica para o maior volume de argilominerais presentes nos depósitos estudados tornou possível sua utilização com propósitos de interpretação paleoambiental e paleoclimática. De forma geral, o domínio de esmectitas detríticas revela deposição a partir de suspensões em praticamente toda a extensão do sistema deposicional, sendo condizente com ambientes calmos, típicos de sistemas lacustres e complexos de sabkha-salt pan, como proposto para as áreas de estudo através de dados faciológicos. O domínio de argilas revela bacia com topografia, no geral, plana, sendo a espécie montmorillonita típica de áreas continentais. Além disto, mesmo tendo sido constatada origem autigênica para a caulinita e ilita, a coincidência sistemática de suas maiores ocorrências com o topo dos ciclos de arrasamento ascendente, sugere formação condicionada a mudanças paleoambientais específicas. Assim, propõe-se um modelo onde esmectitas detríticas teriam sido introduzidas em grande volume para áreas deprimidas durante períodos de nível de base elevado. À medida que o influxo e, conseqüentemente, o nível de base diminuiu, reduzindo a lâmina d´água, houve alternância de sedimentação clástica e química sob condições alternadamente subaquosas e subaéreas. A formação de caulinita e ilita como produto de substituição da esmectita detrítica pode ter ocorrido por influência de freqüentes exposições subaéreas e pedogênese. Estudos futuros são ainda necessários para melhor entender a origem destes minerais autigênicos. Porém, a ocorrência de ambos minerais em mesmo horizonte estratigráfico associado com fácies lacustres marginais do topo dos ciclos de arrasamento ascendente da área de estudo sugere possível influência climática. Desta forma, a formação da ilita ocorreria sob condições de maior evaporação (períodos mais secos), enquanto que a caulinita teria se formado sob condições de maior lixiviação por águas freáticas com pH baixo (períodos mais úmidos). O domínio de esmectita detrítica do tipo montmorillonita é condizente com condições de lixiviação e intemperismo intermediários em solos temperados com boa drenagem e pH neutro ou solos pobremente drenados e alcalinos de zonas áridas. Estas características, aliadas à vasta ocorrência de evaporitos na região estudada, confirmam tendência de clima quente e semi-árido durante o Neoaptiano da Bacia de Grajaú. Resumo em inglês This work combines facies, stratigraphy, X-ray diffraction, SEM and petrographic analyses in order to investigate argillaceous rocks of the Codó Formation exposed in the Codó and Grajaú areas, northeastern Brazil (Fig. 1). The main goal is to characterize the clay mineral assemblage and record its variability along the depositional cycles in the attempt to discuss its origin and test its applicability as paleoclimatic and paleoenvironmental proxy indicators. The Codó (mais) Formation records the Upper Aptian deposition of the Grajaú Basin, a tectonically subsiding structure originated during the early stages of rifting that culminated with the opening of the South Atlantic Ocean along the Equatorial Brazilian Margin (Aranha et al., 1990). This basin has been interpreted as a unique structure consisting of an intracontinental semi-graben, which was formed by combination of pure shear stress and strike-slip deformation (Góes and Rossetti, 2001). The sedimentary successions of this basin include three depositional sequences, designated as S1, S2 and S3 (Rossetti, 2001; Fig. 2), with the first including the Codó Formation studied herein. The Codó Formation records a depositional system dominated by closed and hypersaline lakes and sabkhasalt pan complex (Paz, 2000; Paz & Rossetti, 2001; Paz & Rossetti, 2005a). In the Codó area, these deposits encompass a 25 m-thick prograding lacustrine succession arranged as shallowing-upward cycles that are attributed to central, transitional, and marginal lake facies associations. Central lake deposits include mostly evaporites and bituminous black shales. Transitional lake deposits consist of green to grey shales interbedded with limestones (lime-mudstone, laminated to massive peloidal wackestone to packstone and sparstone) formed in more oxygenated waters relative to the central lake deposits. Marginal lake deposits include massive and indurated pelite with brownish-red colours, fenestral calcarenite of calcite grains, ostracodal wackestone/ grainstone, pisoidal packstone, rhythmite of ostracodal wackestone/grainstone, shale and microbial mats. These deposits show an abundance of features (i.e., paleosols, karstic features, fenestrae, meteoric cements, vadose pisoids) that are typically developed under exposure to subaerial conditions and/or meteoric waters. In the Grajaú area, evaporites dominate over the other facies, being represented by laminated gypsum and gypsare-nite/gypsrudite. The muddy lithofacies used in this study included black shale with high organic matter content, green to grey shale with low organic matter content, lime-mud-stone, rhythmite of carbonate and shale, and massive pelite. The black shales and the green to grey shales show a clay mineral assemblage composed of smectite (Fig. 3a and b) and, subordinately, illite (Fig. 3b), kaolinite (Fig. 3c) and irregularly interstratified illitesmectite. The smectite is, in general, detrital in nature, being characterized by crenulated flakes with parallel or chaotic arrangements (Figs. 3a and b). The smectite, when pure, exhibits high crystallinity and has been classified as dioctaedral montmorillonite. Authigenic smectite is locally found and arranged as crystals averaging 2 μm that show a honey-comb morphology, which usually drape ostracode shells in rhythmites. Kaolinite occurs as pseudohexagonal and equidimensional crystals averaging 1 μm in diameter that replaces smectite, and as booklets averaging 8 μm that fill pores (Fig. 3c). Its occurrence is substantially increased in marginal lake deposits, more specifically in the massive pelite facies. Illite occurs as hair-like crystals (Fig. 3b, arrows) in transitional lake deposits as replacement of smectite. However, it is possible that part of this mineral is detrital; in this case, it is characterized by a morphology in flakes that can hardly be differentiated from detrital smectites. The lime-mudstone consists of calcite, sulphates, quartz grains and clay minerals similar to the ones found in the other sedimentary facies analysed in this study (Fig. 3d). The rhythmite of black shale/mudstone, typical of the marginal lake facies association, consists of parallel and laterally continuous laminae of microbial mats and/or green-grey shale that alternate with mudstone to ostracodal packstone/grainstone that locally display ostracod shells arranged parallel to bedding (Fig. 3e and f). The dominant clay mineral in this facies is also smectite, which occurs either as parallel flakes with ragged margins or as honeycomb crystals (Fig. 3g). The massive pelite (Fig. 3h, i), typical of marginal lake deposits, is composed by calcite, clay minerals and quartz grains (Fig. 3h). The clay minerals include smectite flakes with ragged margins, as well as hairy illite and booklets of kaolinites that are up to 12 μm of length (Fig. 3i). Analysis of the X-ray diffractograms revealed that mixed illite/smectite interlayers are also present in the deposits characterized above (Fig. 4). The distribution of smectite and illite/smectite throughout the studied profiles shows an upward decrease relative to the amount of kaolinite and illite (Figs. 5 and 6). This tendency was also observed in some individual shallowing-upward cycles. Thus, central and transitional lacustrine deposits, located at the base of the successions, exhibit relatively increased amounts of smectite relative to kaolinite and illite, while the transitional and marginal deposits at the top show an inverse behavior. The large volume of detrital clay minerals allowed their use for discussing depositional paleoenvironment and paleoclimate. The dominance of detrital smectites revealed deposition from suspensions throughout the depositional setting, supporting low energy flows, typical of lacustrine and sabkha-salt pan complex, as proposed for the study area with basis on facies analysis. The presence of clays as the only clastics reveals a basin located in a region with low topography, and the species montmorillonite (Tabelas 1, 2 and 3) attests to continental areas. Despite the authigenic origin, the occurrence of the highest volumes of kaolinite and illite systematically at the top of the shallowing-upward cycles suggests influence of the depositional setting. Hence, a model is proposed where detrital smectites were introduced in large volumes into depressed areas during periods of high base level. As the inflow, and consequently, the base level dropped, the water level decreased, promoting alternation of clastic and chemical deposition under fluctuating subaqueous and subaerial conditions. A semi quantitative study applying EDS revealed that smectites from the black shales contain higher Al relative to Mg, as well as significant values of K (Fig. 7). In addition, the green-grey shales and massive pelite display smectites with Si occupying a tetrahedric position (Tabelas 2 and 3). The octahedric position is occupied by Al, Mg, Fe3+ and, secondarily, Ti. The excess of K confirms the presence of an illitic composition, associated with interestratified illite/smectite. The formation of kaolinite and illite from detrital smectites would have occurred under influence of subaerial exposure and pedogenesis. Further studies are still needed in order to better understand the origin of these authigenic minerals. However, the occurrence of both minerals in a same stratigraphic horizon, associated with marginal lacustrine facies from the top of shallowing upward cycles led to invoke a possible climatic influence. Hence, the formation of illite would have occurred under increased evaporation (drier periods), while the kaolinite would have formed due to the influence of phreatic waters having low pH (relatively more humid periods). The dominance of detrital montmorillonite suggests its formation as a consequence of weathering in continental arid areas. These characteristics, added to the vast presence of evaporites in the study areas, led to indicate a prevailing hot, arid to semi-arid climate during the Late Aptian of the Grajaú Basin.

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