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Geologia e petrologia da formação Irati (Permiano) no estado de São Paulo
Autor
Amaral, Sérgio Estanislau do
Institución
Resumen
The results of geological, petrographic and sedimentologic studies on the Irati Formation (Permian of the Paraná Basin, Brazil) are presented in this paper. It was possible to formulate some hypothesis concerning the environmental and climatic conditions of the formation, based on field and laboratory studies. The Rio Claro - Piracicaba - Laranjal region, State of São Paulo, afforded more detailed studies thanks to the occurrence of several dolomite quarries of Irati Formation. Macroscopic descriptions of this formation are presented from outcrops of São Paulo, Paraná, Santa Catarina and Rio Grande do Sul States. Large and small structures were also studied. In São Paulo State the Irati Formation is commonly represented by a dolomitic bank at the base (or very near the base), with 2 - 3 meters thick. This bank is followed by a sequence of rythmic layers of dolomite and black shale 20 - 30 meters thick. Each one of the individual layers has about 10 to 20 centimeters thick. In the southern part of Brazil the lithology is the same, but with irregular distribution and varied thickness. Fine grained pyrite and chert nodules are present in the dolomites and black shales. The Irati Formation occurring in the central part of the Paraná Basin, as known from drilling cores, has also the same lithology, and the thickness is between 10 to 50 meters. The beds dip slightly basinward, indicating the existence of one lake, whose former limits are not far from the outcrops of Irati Formation. This can be infered by the abundance of Gymnosperm bisaccate spores in the calcareous rocks. Between Limeira and Laranjal (São Paulo State) the general strike of the beds is N 35º E, dipping 1º 20' to NW. The main tectonic structures consist in normal faults, occuring however atectonic structures represented by small and rare fo ds due to underwater slumping. These are also responsable by the formation of one to theree layers (10 to 30 cm thick) of intraformational breccia in the basal dolomitic bank. The chert of Irati Formation was originated by several processes in different occasions. One of the processes occurred at the time of the diagenesis of limestones, so, it is syngenetic. It is probable that the origin of silica was related with dissolution and remobilization of spicules of sponges. The do omitization was in part probably early, soon after sedimentation. It is also possible that in other cases dolomitization also occurred as an epigenetic fenomena. Primary dolomitization was confirmed by some structural aspects of the intraformational breccia. The optalic metamorphism of carbonatic rocks, due to diabase intrusions, caused an increase of the granulation. The new formed minerals are: diopside, graphite, apophyllite and hidromagnesite. However, they are not common. The black shales changed the black color sometimes to greenish or to white colors and lost the fissibilit. The carbonatic rocks are generally a microgranoblastic in mosaic, and the crystals are commony 5 to 10 microns large. Sometimes the texture is typical of calcarenites, with oolithic or semispherical grains without internal structures. So, it predominates by far the tipes which caracterize the .ow grade energy environment. This agrees with the tectonic tranquillity of the deposition of Irati Formation. The insoluble residue of the carbonatic rocks consists mainly of fine grained chalcedony, sometimes coalesced in a spongy skeleton. Clay is very uncommon among the unsoluble residue. Sometimes abundant bisaccate spores of Gymnospermae occur, sometimes inside some black nodules of syngenetic chert associated with black share. Monaxonic spicules of silicisponge are extremely rare. Irati Formation was formed by the deposition of fine grained calcareous or clayey sediments, in a lake stablished in a low plane, tectonically stable area. Due to the water stagnation an euxinic environment was developed. The nickel content in ashes of betuminous material and the boron of shales, plus the presence of spicules of sponge led the Author to conclude that the lake had somewhere connections with the sea. It is admited that the climate was warm and dry during the first stages of the sedimentation, at least in the State of São Paulo. In the subsequent stages the climate changed to alternating phases of cold and rainy seasons to warm and dry ones. No presente trabalho a Formação Irati é estudada sob o ponto de vista geológico, petrográfico e sedimentológico. Partindo dos estudos de gabinete e das observações de campo, foram eventadas algumas hipóteses sobre as condições gerais, inclusive climáticas, em que se teriam depositado os sedimentos desta formação geológica. Dedicamos especial atenção à faixa existente entre Rio Claro, Piracicaba e Laranjal onde o estudo do Irati é facilitado pela existência de diversas pedreiras que exploram as rochas calcárias da base da citada formação. Foi feita a descrição macroscópica das rochas do Irati, desde as ocorrências do Estado de São Paulo até às do Rio Grande do Sul. A seguir foram descritos os traços gerais da estrutura desta formação, para depois nos determos nas pequenas feições estruturais e nos estudos petrográficos mais pormenorizados. No Estado de São Paulo a Formação Irati costuma mostrar-se constituída por um banco dolomítico de 2,5 a 4 metros de espessura, ora junto à base da formação, ora próximo a ela, tendo por cima cerca de 20 a 30 metros de um pacote constituído de camadas decimétricas alternadas de folhelho preto e calcário, mais comumente dolomítico. O Irati existente nas partes centrais da bacia, conhecido através de sondagens, possui espessura heterogênea, variando de 10 a 50 metros, em média, segundo os relatórios da Petrobrás. Segundo estes mesmos relatórios, a litologia é muito semelhante à dos aforamentos, com exceção do banco basal, presente apenas na área correspondente à borda pouco profunda da bacia. As camadas mergulham suavemente para o interior da bacia, indicando a existência pretérita de um único lago, cujas margens correspondem aproximadamente aos locais onde atualmente aflora o Irati. No Estado de São Paulo, entre Limeira e Laranjal, as camadas do Irati têm direção N 35º E, com mergulho de 1º 20' para NW. As principais estruturas tectónicas do Irati consistem em falhamentos, enquanto que as atectônicas consistem em pequenas e localizadas dobras produzidas por escorregamentos subaquáticos, que foram também responsáveis pela formação de brechas calcárias existentes ora em um, ora em três a quatro níveis pouco espessos de brecha calcária intraformacional, existente no banco da base da formação em estudo. O sílex existente no Irati formou-se por vários processos e em diferentes tempos . Um deles se verficou antes da diagênese dos canários, sendo portanto singenético. Acreditamos que o sílex singenético se formou a partir da dissolução de espículas silicosas de esponja. A dolomitização foi em grande parte singenética, sendo provável ter-se dado também a dolomitização epigenética. A dolomitização primária é em parte provada por aspectos estruturais da brecha intraformacional, fato abordado no respectivo capítulo. O metamorfismo térmico das rochas calcárias (decorrente da intrusão de corpos de diabásio) é evidenciado pela recristalização e conseqüente aumento da granulação. Os raros minerais metamórficos encontrados são os seguintes: diopsídio, grafita, apofilita e hidromagnesita. Foram pequenas as transformações sofridas pelos folhelhos, que ùnicamente perderam o caráter folheado e a coloração preta. A textura mais comum das rochas calcárias do Irati é a microgranofrástica em mosaico, sendo de 5 a 10 microns o tamanho mais comum dos cristais de dolomita ou calcita. Ocorrem subordinadamente cacarenitos de grãos eolíticos ou simplesmente ovóides ou esféricos, sem estrutura interna. Assim sendo, predominam largamente os tipos que caracterizam os ambientes de baixo grau de energia, fato compatível com o ambiente tectónico tranquilo durante toda a época de deposição do Irati. O resíduo insolúvel dos calcários consiste mais comumente em calcedonia finamente disseminada, por vezes coalescida num esqueleto esponjoso. De um modo geral é rara a presença de argila no citado resíduo. São ocasionalmente encontrados, e às vezes abundantes, esporos alados de gimnospermas junto ao resíduo insolúvel dos calcários, bem como, no interior de certos nódulos de sílex associados aos folhelhos pirobetuminosos. Podem ser também encontrados fragmentos de espículas silicosas monoaxônicas de esponjas, sendo contudo extremamente raros. A Formação Irati originou-se da deposição de sedimentos finos, ora calcários ora argilosos, em um grande lago situado em região aplainada e tectônicamente estável. Graças à estagnação das águas gerou-se um ambiente redutor, conservando-se parcialmente a matéria orgânica. O teor de níquel das cinzas do betume, mais o teor de boro nos folhelhos, além da presença de espículas de esponja e ainda outros argumentos adicionais nos levaram à conclusão de que êste lago se comunicava com o mar, não sabemos em que parte da bacia. O clima parece ter sido quente e pouco chuvoso durante a fase inicial do Irati no Estado de São Paulo, passando posteriormente a frio e chuvoso alternado com épocas quentes e sêcas.