Estratigrafia de alta resolução de sistemas eólicos durante períodos de icehouse, Formação Piauí, Bacia do Parnaíba

Os campos de dunas são sistemas deposicionais complexos cuja construção, acumulação e preservação resultam da combinação entre fatores autogênicos oriundos da dinâmica de processos eólicos e da interação com os sistemas deposicionais adjacentes, e fatores alogênicos como o clima. Períodos glaciais ou icehouse são comumente considerados ideais para o desenvolvimento dos campos de dunas. Através da análise estratigráfica de alta resolução da sucessão superior da Formação Piauí, esta tese buscou entender a influência da glaciação do Pensilvaniano na sedimentação eólica. A sucessão superior da Formação Piauí é caracterizada por três intervalos estratigráficos: (i) O primeiro intervalo estratigráfico (IS-1) é dominantemente constituído por depósitos fluviais recobertos por estratos eólicos no topo; (i) O IS-2 é composto por depósitos lacustres silicificados, em contato abrupto com os depósitos sotopostos e sobrepostos; e por fim (iii) o IS-3 é essencialmente caracterizado por estratos eólicos nos quais a identificação de supersuperfícies permitiu identificar três ciclos sedimentares relacionados às fases de expansão e contração do campo de duna. A mudança de depósitos fluviais na base para essencialmente eólicos no topo indica uma progressiva aridificação na Bacia do Parnaíba durante o Pensilvaniano. No entanto, o registro sedimentar das bacias posicionadas em paleolatitudes mais elevadas indica que o Pensilvaniano foi um período caracterizado por uma das glaciações mais significativas do Carbonífero. Com base na revisão dos modelos de circulação atmosféricos durante o Pensilvaniano, o presente estudo comprovou a simultaneidade entre a presença de cobertura de gelo nas altas latitudes e a intensificação da aridez nas médias latitudes. Além do mais, foi possível demonstrar que as mudanças climáticas associadas à alternância entre períodos glaciais e interglaciais controlaram a dinâmica do campo de duna, ocasionando as fases de expansão e contração.Dune fields are complex depositional systems in which the construction, accumulation and preservation result from a combination of autogenic factors, which arise from the dynamics of aeolian processes and its interaction with adjacent depositional systems, and allogeneic factors such as the climate. Icehouse periods are usually considered ideal for the development of dune fields. Through high- resolution stratigraphic analysis of the upper succession of the Piauí Formation, this thesis aimed to understand the influence of Pennsylvania glaciation on aeolian sedimentation. The upper Piauí Formation is characterized by three stratigraphic intervals: (i) the first stratigraphic interval (SI-1) is predominantly constituted by fluvial deposits overlain by eolian strata at the top; (i) the SI-2 is composed of silicified lacustrine deposits, in sharp contact with underlying and overlapping deposits; and finally (iii) the SI-3 is essentially characterized by eolian strata. Within this later stratigraphic unit, the identification of supersurfaces allowed for the interpretation of three sedimentary cycles related to phases of expansion and contraction in the dune field. The shift from fluvial deposits at the base to essentially eolian strata at the top indicates a progressive aridification in the Parnaíba Basin during the Pennsylvanian period. Although, the sedimentary record of basins located in higher paleolatitudes indicates that the Pennsylvanian was a period characterized by one of the main glaciations of the Carboniferous. Detailed analysis of atmospheric circulation during the Pennsylvanian suggests simultaneity between the presence of ice cover in high latitudes and the intensification of aridification in mid-latitudes. Furthermore, we demonstrate that climate change associated with the alternation between glacial and interglacial periods controlled the dynamics of the dune field, triggering expansion and contraction fases

Mixed carbonate-siliciclastic sedimentation in a mesoproterozoic storm-dominated ramp : depositional processes and stromatolite development

Records of shallow-marine ramps with the mixing of carbonate and siliciclastic sediments are common throughout the geological time. All these records have pure carbonate and pure siliciclastic deposits as end members, occurring contemporaneously in distinct depositional regions along the ramp, and transitional hybrid facies between them. The two end member can mix in different scales and can alternate in time due to climatic changes and regressions and transgressions. This work presents a detailed reconstruction of a Mesoproterozoic storm-dominated mixed carbonate-siliciclastic ramp composed of hybrid sediments and whithout the presence of pure siliciclastic or carbonate deposits, a rare example in the geological record. Based on a high resolution logged section (in 1:20 scale) and qualitative thin sections, eleven lithofacies were identified and grouped into three lithofacies associations (offshore, offshore transition and shoreface), which are stacked vertically forming a transgressive–regressive cycle. This faciological distribution indicates a low relief ramp with wide microbial colonization from shallow to relatively deep waters (below storm-wave base level). In offshore low-energy distal areas, microbial mats spread laterally over large distances with little or no interference from currents, while in the offshore transition the morphology of the bioherms is shaped by currents induced by waves. In turn, the high wave energy in the shoreface inhibits the formation of stromatolites, restricting their occurrence to thin layers of microbial carpets or intraclastic lags. The mixing occurs in compositional scale and is relatively homogeneous along the whole logged interval, independent of the shifts in lithofacies or lithofacies associations. This compositional homogeneity is linked to the wide distribution and regularity in the input of siliciclastic sediments during the sedimentary accumulation. Strong currents induced by storms allow the transport and mixing of siliciclastic sediments with carbonate grains generated in the basin during fair-weather periods

Sedimentology of the proximal portion of a large-scale, Upper Jurassic fluvial-aeolian system in Paraná Basin, southwestern Gondwana

Upper Jurassic sedimentary rocks of Guará Formation record the environmental and geotectonic changes of the early break-up stages in the southwestern portion of Gondwana. Newly-described occurrences of this formation allow the expansion of its areal distribution to the central part of the Paraná Basin, Brazil. Four vertical sections are presently described in Paraná State, Brazil. Nineteen lithofacies were grouped in five facies associations, through the classical method of facies analysis. The facies analysis included Guará Formation and the adjacent portions of the underlying Pirambóia Formation and the overlying Botucatu Formation. The depositional system of Pirambóia Formation was wet aeolian fluvial-influenced and is composed by aeolian dunes, aeolian sandsheets/interdunes and ephemeral fluvial deposits facies associations. The Guará Formation is composed of multistorey fluvial facies association constituting a highly amalgamated perennial fluvial system. It is overlaid by the Botucatu Formation, characterized as a dry aeolian system formed by aeolian dune deposits. The stratigraphic units are separated by regional unconformities marked by a shift in facies and depositional systems that reflect climatic changes. The Guará Formation depositional model, established in correlation with southern sections, represents a broad fluvial system with aeolian interaction deposited in a wide basin with more than 800 km in extension. This large depositional paleoenvironment, together with other Upper Jurassic records in southwestern Gondwana, represents the early rift stage of Gondwana break-up

Estratigrafia de alta resolução dos estágios iniciais de rifteamento, Bacia De Sergipe-Alagoas, Brasil.

A transição entre as duas primeiras fases de rifteamento é caracterizada por um aumento da atividade tectônica e uma reestruturação da bacia. Na Bacia de Sergipe-Alagoas, essa passagem é marcada pela mudança dos sistemas deposicionais e das direções de paleocorrentes entre as Formações Serraria e Feliz Deserto. A sucessão sedimentar estudada pode ser subdividida em três unidades deposicionais que denotam contextos paleogeográficos diferentes. A unidade I, equivalente ao topo da Formação Serraria, é caracterizada por corpos arenosos amalgamados de canais fluviais entrelaçados. A unidade II, correspondente à base da Formação Feliz Deserto, é caracterizada pela intercalação entre associações de fácies de canais fluviais anastomosados e planície de inundação. A unidade III, equivalente à maior parte da Formação Feliz Deserto, é caracterizada por depósitos deltaicos. Os dados de paleocorrentes da unidade I indicam que o depocentro da bacia nessa fase está localizado provavelmente fora dos limites dos atuais estados de Sergipe e Alagoas e a unidade III apresenta um padrão de paleocorrentes polimodal sugerindo influxo sedimentar a partir de vários flancos A baixa quantidade de medidas de paleocorrentes da unidade II não permite tirar conclusões sobre a localização exata do depocentro. A mudança de sistema deposicional e de direção das paleocorrentes sugere que as unidades descritas foram depositadas em diferentes estágios evolutivos de rifte. As unidades I e II foram depositadas em uma ampla bacia rasa durante o Trato de Sistema Tectônico de Início de Rifte (Kuchle e Scherer, 2010) caracterizado por baixa taxa de criação de espaço de acomodação e baixa atividade tectônica. Pode se inferir que esses parâmetros aumentam levemente na unidade II pela preservação de sedimentos finos externos ao canal. A unidade III por sua vez sugere um contexto de bacias mais profundas com alta taxa de criação de espaço de acomodação associada à fragmentação da ampla bacia em meio-grábens distintos. Esse estágio é denominado de Trato de Sistema Tectônico de Desenvolvimento de Meio-Gráben (Kuchle e Scherer, 2010). O contato entre os dois tratos é marcado por uma superfície de inundação indicando que a transição é extremamente rápida e marcada por uma mudança radical na geometria da bacia.The transition between the first two stages of rifting is characterized by an increase in tectonic activity and a restructuring of the basin. In the Sergipe-Alagoas Basin, this passage is marked by the change of depositional systems and of paleocurrent directions between Serraria and Feliz Deserto formations. The sedimentary succession studied can be subdivided into three depositional units denoting different paleogeographic contexts. Unit I, equivalent to the top of Serraria Formation, is characterized by multy-storey and multi-lateral amalgamated sandstone bodies of braided fluvial channel facies association. Unit II, which corresponds to the base of Feliz Deserto Formation, is characterized by the intercalation between anastomosed fluvial channel and floodplain facies associations. Unit III, equivalent to the major part of Feliz Deserto Formation, is characterized by delta deposits. The paleocurrent direction of unit I indicates that the basin depocenter during this fase was probably located outside the limits of the actual states of Sergipe and Alagoas and unit III displays a polymodal paleocurrent pattern suggesting sedimentary influx from several flanks The low amount of paleocurrent measurement of unit II does not allow drawing conclusions about the exact location of the depocenter. The change of depositional system as well as paleocurrent direction suggests that the described units were deposited in different evolutionary stages of rifting. Units I and II were deposited in a wide shallow basin during the Rift Initiation System Tract (Kuchle and Sherer, 2010) characterized by low rate of accommodation space creation and low tectonic activity. It can be inferred by the preservation of fine sediments external to the channel that, in unit II, these parameters increase slightly. Unit III in turn suggests a context of deeper basins with high rate of accommodation space creation associated with the fragmentation of the wide basin in distinct half-grabens. This phase is called Half-Graben Development System Tract (Kuchle and Sherer, 2010). The contact between these two stages is marked by a flooding surface indicating that the transition is extremely rapid and marked by a radical restructuration in the geometry of the basin

Estratigrafia de alta resolução dos estágios iniciais de rifteamento, Bacia De Sergipe-Alagoas, Brasil.

A transição entre as duas primeiras fases de rifteamento é caracterizada por um aumento da atividade tectônica e uma reestruturação da bacia. Na Bacia de Sergipe-Alagoas, essa passagem é marcada pela mudança dos sistemas deposicionais e das direções de paleocorrentes entre as Formações Serraria e Feliz Deserto. A sucessão sedimentar estudada pode ser subdividida em três unidades deposicionais que denotam contextos paleogeográficos diferentes. A unidade I, equivalente ao topo da Formação Serraria, é caracterizada por corpos arenosos amalgamados de canais fluviais entrelaçados. A unidade II, correspondente à base da Formação Feliz Deserto, é caracterizada pela intercalação entre associações de fácies de canais fluviais anastomosados e planície de inundação. A unidade III, equivalente à maior parte da Formação Feliz Deserto, é caracterizada por depósitos deltaicos. Os dados de paleocorrentes da unidade I indicam que o depocentro da bacia nessa fase está localizado provavelmente fora dos limites dos atuais estados de Sergipe e Alagoas e a unidade III apresenta um padrão de paleocorrentes polimodal sugerindo influxo sedimentar a partir de vários flancos A baixa quantidade de medidas de paleocorrentes da unidade II não permite tirar conclusões sobre a localização exata do depocentro. A mudança de sistema deposicional e de direção das paleocorrentes sugere que as unidades descritas foram depositadas em diferentes estágios evolutivos de rifte. As unidades I e II foram depositadas em uma ampla bacia rasa durante o Trato de Sistema Tectônico de Início de Rifte (Kuchle e Scherer, 2010) caracterizado por baixa taxa de criação de espaço de acomodação e baixa atividade tectônica. Pode se inferir que esses parâmetros aumentam levemente na unidade II pela preservação de sedimentos finos externos ao canal. A unidade III por sua vez sugere um contexto de bacias mais profundas com alta taxa de criação de espaço de acomodação associada à fragmentação da ampla bacia em meio-grábens distintos. Esse estágio é denominado de Trato de Sistema Tectônico de Desenvolvimento de Meio-Gráben (Kuchle e Scherer, 2010). O contato entre os dois tratos é marcado por uma superfície de inundação indicando que a transição é extremamente rápida e marcada por uma mudança radical na geometria da bacia.The transition between the first two stages of rifting is characterized by an increase in tectonic activity and a restructuring of the basin. In the Sergipe-Alagoas Basin, this passage is marked by the change of depositional systems and of paleocurrent directions between Serraria and Feliz Deserto formations. The sedimentary succession studied can be subdivided into three depositional units denoting different paleogeographic contexts. Unit I, equivalent to the top of Serraria Formation, is characterized by multy-storey and multi-lateral amalgamated sandstone bodies of braided fluvial channel facies association. Unit II, which corresponds to the base of Feliz Deserto Formation, is characterized by the intercalation between anastomosed fluvial channel and floodplain facies associations. Unit III, equivalent to the major part of Feliz Deserto Formation, is characterized by delta deposits. The paleocurrent direction of unit I indicates that the basin depocenter during this fase was probably located outside the limits of the actual states of Sergipe and Alagoas and unit III displays a polymodal paleocurrent pattern suggesting sedimentary influx from several flanks The low amount of paleocurrent measurement of unit II does not allow drawing conclusions about the exact location of the depocenter. The change of depositional system as well as paleocurrent direction suggests that the described units were deposited in different evolutionary stages of rifting. Units I and II were deposited in a wide shallow basin during the Rift Initiation System Tract (Kuchle and Sherer, 2010) characterized by low rate of accommodation space creation and low tectonic activity. It can be inferred by the preservation of fine sediments external to the channel that, in unit II, these parameters increase slightly. Unit III in turn suggests a context of deeper basins with high rate of accommodation space creation associated with the fragmentation of the wide basin in distinct half-grabens. This phase is called Half-Graben Development System Tract (Kuchle and Sherer, 2010). The contact between these two stages is marked by a flooding surface indicating that the transition is extremely rapid and marked by a radical restructuration in the geometry of the basin

Significado estratigráfico do contato entre as formações Serraria e Feliz Deserto (Bacia de Sergipe-Alagoas) : inferências sobre os estágios iniciais do rifteamento

O presente trabalho tem por objetivo realizar uma caracterização faciológica e estratigráfica do topo da Formação Serraria e da base da Formação Feliz Deserto, correspondentes respectivamente aos Tratos de Sistemas Tectônico de Início de Rifte (TTIR) e Desenvolvimento de Meio-gráben (TTDMG) (Kuchle e Scherer, 2010), visando entender a assinatura estratigráfica da passagem entre estes dois tratos de sistemas. A partir do levantamento de um perfil colunar foi possível descrever as fácies e interpretar as associações de fácies e sistemas deposicionais. As evidencias como corpos arenosos formando ciclos granodecrescentes, a ausência de pelito e a dominância de barras de acresção frontais permitiram interpretar que o topo da Formação Serraria é caracterizado por um sistema fluvial entrelaçado. A formação Formação Feliz Deserto foi interpretada como composta por sistemas deltaicos devido a espessos pacotes de pelitos e ciclos de progradação. A mudança de sistemas deposicionais deve-se à reestruturação da bacia na transição entre o TTIR e TTDMG: A presença de sistemas deltaicos indica um aumento na geração de espaço de acomodação quando comparado ao TTIR, sugerindo um incremento da atividade tectônica, possivelmente com o desenvolvimento de sistemas de meio-grábens bem definidos. O limite entre os depósitos fluviais e deltaicos é marcado pelo desenvolvimento de paleosolo e pelo contato abrupto entre arenitos de canais fluviais e pelitos de pró-delta indicando exposição subárea seguido de uma rápida inundação. Estas informações permitiram determinar que durante o TTIR se forma uma ampla bacia rasa devido à tectônica incipiente, mas, no TTDMG, esta bacia fragmenta-se em várias sub-bacias mais profundas onde o basculamento dos blocos propicia exposição subaérea dos sedimentos fluviais e posterior inundação destes por depósitos lacustres. Esta interpretação é confirmada pelos dados de poço da bacia que mostram claramente um aumento brusco no valor de raio gama no limite entre a Formação Serraria e Feliz Deserto.This study aims to perform a facies and stratigraphic characterization of the top of Serraria Formation and the base of Feliz Deserto Formation, corresponding respectively to the Rift Initiation Tectonic System Tract (TTIR) and Half-graben Development (TTDMG) (Kuchle and Scherer, 2010), in order to understand the stratigraphic signature of the passage between these two systems tract. Through the construction of a vertical graphic it was possible to describe the facies and to interpret facies associations and depositional systems. Evidences such as sandstone bodies forming finingupward cycles, the lack of mudstones and dominance of bars accretion allowed to interpret the top of the Serraria Formation as characterized by a braided river system. The Feliz Deserto Formation was interpreted as a composition of deltaic systems due to thickness of mudstones packages and progradation cycles. The change of depositional systems is due to the restructuring of the basin in the transition between the TTIR and TTDMG: The presence of deltaic systems indicates an increase in the generation of accommodation space when compared to TTIR, suggesting an increase in tectonic activity, possibly with the development of well defined half grabens systems. The boundary between the river and deltaic deposits is marked by the development of paleossol and the abrupt contact between sandstones of fluvial channels and mudstone of pro-delta indicates subarea exposure followed by a rapid flood. These informations allowed to determine that during the TTIR was formed a wide shallow basin due to incipient tectonics, but in TTDMG, this basin is fragmented into several deep sub-basins where the tilting of the blocks provided subaerial exposure of river sediments and subsequent flooding by lacustrine deposits. This interpretation is confirmed by the well data of the basin that clearly shows a sharp increase in gamma ray values at the boundary between the Serraria and Feliz Deserto formations

Significado estratigráfico do contato entre as formações Serraria e Feliz Deserto (Bacia de Sergipe-Alagoas) : inferências sobre os estágios iniciais do rifteamento

O presente trabalho tem por objetivo realizar uma caracterização faciológica e estratigráfica do topo da Formação Serraria e da base da Formação Feliz Deserto, correspondentes respectivamente aos Tratos de Sistemas Tectônico de Início de Rifte (TTIR) e Desenvolvimento de Meio-gráben (TTDMG) (Kuchle e Scherer, 2010), visando entender a assinatura estratigráfica da passagem entre estes dois tratos de sistemas. A partir do levantamento de um perfil colunar foi possível descrever as fácies e interpretar as associações de fácies e sistemas deposicionais. As evidencias como corpos arenosos formando ciclos granodecrescentes, a ausência de pelito e a dominância de barras de acresção frontais permitiram interpretar que o topo da Formação Serraria é caracterizado por um sistema fluvial entrelaçado. A formação Formação Feliz Deserto foi interpretada como composta por sistemas deltaicos devido a espessos pacotes de pelitos e ciclos de progradação. A mudança de sistemas deposicionais deve-se à reestruturação da bacia na transição entre o TTIR e TTDMG: A presença de sistemas deltaicos indica um aumento na geração de espaço de acomodação quando comparado ao TTIR, sugerindo um incremento da atividade tectônica, possivelmente com o desenvolvimento de sistemas de meio-grábens bem definidos. O limite entre os depósitos fluviais e deltaicos é marcado pelo desenvolvimento de paleosolo e pelo contato abrupto entre arenitos de canais fluviais e pelitos de pró-delta indicando exposição subárea seguido de uma rápida inundação. Estas informações permitiram determinar que durante o TTIR se forma uma ampla bacia rasa devido à tectônica incipiente, mas, no TTDMG, esta bacia fragmenta-se em várias sub-bacias mais profundas onde o basculamento dos blocos propicia exposição subaérea dos sedimentos fluviais e posterior inundação destes por depósitos lacustres. Esta interpretação é confirmada pelos dados de poço da bacia que mostram claramente um aumento brusco no valor de raio gama no limite entre a Formação Serraria e Feliz Deserto.This study aims to perform a facies and stratigraphic characterization of the top of Serraria Formation and the base of Feliz Deserto Formation, corresponding respectively to the Rift Initiation Tectonic System Tract (TTIR) and Half-graben Development (TTDMG) (Kuchle and Scherer, 2010), in order to understand the stratigraphic signature of the passage between these two systems tract. Through the construction of a vertical graphic it was possible to describe the facies and to interpret facies associations and depositional systems. Evidences such as sandstone bodies forming finingupward cycles, the lack of mudstones and dominance of bars accretion allowed to interpret the top of the Serraria Formation as characterized by a braided river system. The Feliz Deserto Formation was interpreted as a composition of deltaic systems due to thickness of mudstones packages and progradation cycles. The change of depositional systems is due to the restructuring of the basin in the transition between the TTIR and TTDMG: The presence of deltaic systems indicates an increase in the generation of accommodation space when compared to TTIR, suggesting an increase in tectonic activity, possibly with the development of well defined half grabens systems. The boundary between the river and deltaic deposits is marked by the development of paleossol and the abrupt contact between sandstones of fluvial channels and mudstone of pro-delta indicates subarea exposure followed by a rapid flood. These informations allowed to determine that during the TTIR was formed a wide shallow basin due to incipient tectonics, but in TTDMG, this basin is fragmented into several deep sub-basins where the tilting of the blocks provided subaerial exposure of river sediments and subsequent flooding by lacustrine deposits. This interpretation is confirmed by the well data of the basin that clearly shows a sharp increase in gamma ray values at the boundary between the Serraria and Feliz Deserto formations

High resolution stratigraphy of initial stages of rifting, Sergipe-Alagoas Basin, Brazil

ABSTRACT: The present work aims to characterize the Neo-Jurassic to Neocomian succession of the Sergipe-Alagoas Basin, located in northeast region of Brazil, in order to discover the influence of tectonics on sedimentation in detailed scale and thus separating this sedimentary succession in tectono-stratigraphic units. Fieldwork observations and stratigraphic sections analysis allowed subdividing this rift succession into three depositional units that indicate different paleogeographic contexts. Unit I, equivalent to the top of Serraria Formation, is characterized by braided fluvial channel deposits, with paleocurrent direction to SE; unit II, corresponding to the base of Feliz Deserto Formation, is composed of anastomosed fluvial channel and floodplain facies associations; and unit III, equivalent to the major part of Feliz Deserto Formation, is characterized by delta deposits with polymodal paleocurrent pattern. The changes of depositional system, as well as paleocurrent direction, suggest that the previously described units were deposited in different evolutionary stages of rifting. Units I and II represent the record of a wide and shallow basin associated with the first stage of rifting. Unit I is characterized by incipient extensional stress generating a wide synclinal depression, associated to the low rate of accommodation and low tectonic activity. These two parameters progressively increase in unit II. The paleocurrent direction of unit I indicates that the depocenter of this wide basin was located at SE of the studied area. No conclusion could be done on paleocurrent from unit II because of the low amount of measurements. Unit III suggests a second stage marked by a deeper basin context, with a high rate of accommodation space associated with the lateral connection of faults and individualization of the half-graben. The scattering in the paleocurrent direction in this unit indicates sedimentary influx coming from several sectors of the half-graben. The boundary between these two stages is marked by a flooding surface that indicates an extremely fast transition and suggests a radical change in geometric characteristics of the basin due to the increase of tectonic activity