Proveniência sedimentar métodos e técnicas analíticas aplicadas

8/2/2019 Provenincia sedimentar mtodos e tcnicas analticas aplicadas

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Revista Brasileira de Geocincias Marcus Vinicius Dorneles Remus et al. 38(2 - suplemento): 166-185, junho de 2008

Arquivo digital disponvel on-line no site www.sbgeo.org.br166

Provenincia sedimentar: mtodos e tcnicas analticas aplicadas

Marcus Vinicius Dorneles Remus1, Rogrio Schiffer Souza2, Jos Antonio Cupertino3,Luiz Fernando De Ros1, Norberto Dani1 & Maria Lidia Vignol-Lelarge1

Resumo A anlise da provenincia sedimentar uma ferramenta crescentemente utilizada na anlise de baciase particularmente na explorao de reservatrios de hidrocarbonetos. A composio original das areias controla

diretamente os tipos e a intensidade dos processos diagenticos de reduo e gerao de porosidade nos arenitos.

Por isso, estudos de provenincia capazes de identicar a distribuio espacial e temporal da composio origi-nal das areias so fundamentais para a predio da qualidade de potenciais arenitos-reservatrio. A anlise de

provenincia permite identicar a composio mineralgica e litolgica das reas-fonte, inferir sua localizaogeogrca, clima e relevo, determinar as principais rotas de distribuio das areias, e estimar a distncia e tempode transporte. A diversidade de minerais pesados encontrada em arenitos e a ocorrncia de paragneses diagnsti-

cas de rochas-fonte particulares torna a anlise de minerais pesados a tcnica mais sensvel e robusta aplicada na

anlise de provenincia. A combinao de anlises de minerais pesados detrticos com a petrograa de rocha-total,composio de feldspatos, tipologia de quartzo e tipos de fragmentos de rocha permitem estabelecer a complexa

histria do sedimento desde a rea-fonte at o sitio de deposio. Alm disso, as tcnicas analticas modernas de

microanlise permitem a determinao precisa, da composio qumica de gros detrticos individuais por meio

de microssonda eletrnica (p.ex. granadas e turmalinas), das idades de zirco, monazita e titanita via SHRIMP(Sensitive High Resolution Ion Microprobe) ou ICPMS LA (Inductively-Coupled Plasma Mass Spectrometry

by Laser Ablation). Estes dados conectam diretamente os gros nos arenitos com a composio ou idade das ro-

chas gneas ou metamrcas dos terrenos-fonte. Adicionalmente, estudos de traos de sso em zirco e apatitasdeterminam as principais idades de soerguimento e eroso dos terrenos-fonte. Estudos integrados da provenincia

de arenitos de setores particulares de diversas bacias marginais brasileiras estudadas (Santos, Campos, Esprito

Santo, Jequitinhonha e Pelotas,) permitiram identicar as principais reas-fonte e rotas de disperso das areiasdestas bacias. Estes trabalhos devem contribuir substancialmente, juntamente com estudos de diagnese, para a

reduo dos riscos envolvidos na explorao por reservatrios clsticos nas bacias marginais brasileiras.

Palavras-chave: provenincia, tcnicas analticas, minerais pesados, bacias costeiras brasileiras, qualidade dereservatrios.

Abstract Sedimentary provenance: methods and analytical techniques. The analysis of sedimentaryprovenance is a tool increasingly used in basin analysis and particularly in the exploration for clastic hydrocarbon

reservoirs. The original sand composition directly controls the types and intensity of the diagenetic processes promot-

ing porosity reduction and generation in the sandstones. Therefore, provenance studies identing the distribution ofthe original sands composition in time and space are fundamental for the prediction of potential sandstone reservoirs.

Provenance analysis provides the mineralogic and lithologic composition of the source areas, infering their geo-

graphic location, climate and topography, determining the main routes of sand distribution, and the distance and time

of transportation. The diversity of detrital heavy minerals occurring in sandstones and the occurrence in paragenesis

diagnostic of specic source rocks make the analysis of heavy minerals the most sensitive and robust technique forprovenance studies. The combination of detrital heavy minerals with quantitative whole-rock petrography, feldsparscomposition, quartz and rock fragments types allows to establish the complex history of the sediments from theirsource areas to the depositional sites. Furthermore, modern microanalytical techniques allow the precise determina-

tion of the chemical composition of individual grains through electron microprobe (e.g. garnets and tourmalines),the ages of zircon, monazite and titanite through SHRIMP (Sensitive High Resolution Ion Microprobe) or ICPMS

LA (Inductively-Coupled Plasma Mass Spectrometry by Laser Ablation). These parameters directly connect the

grains of the sandstones with the composition and age of the igneous or metamorphic rocks of the source terrains.Additionally, apatite and zircon ssion track studies may determine the main ages of uplift and erosion of the sourceterrains. Integrated provenance studies of sandstones from specic areas of several Brazilian margin basins (Santos,Campos, Esprito Santo, Jequitinhonha and Pelotas) allowed the identication of the main source-areas and routes ofsediment dispersal. These works shall substantially contribute, together with diagenetic studies, for the reduction ofrisks envolved in the exploration for clastic reservoirs in the Brazilian margin basins.

Keywords: sedimentary provenance, analytical techniques, heavy minerals, brazilian marginal basins, reservoir quality.

1- Instituto de Geocincias, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre (RS), Brasil. E-mails: [email protected],[email protected], [email protected] e [email protected] Centro de Pesquisas da PETROBRAS, CENPES, Rio de Janeiro (RJ), Brasil. E-mail: [email protected] PETROBRAS - E & P, Rio de Janeiro(RJ), Brasil. E-mail: [email protected]


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Marcus Vinicius Dorneles Remus et al.

INTRODUO O estudo da provenincia de rochassedimentares visa em ltima anlise, reconstituir as rela-es existentes entre reas-fonte e bacias sedimentares,envolvendo a determinao da composio da rea-fontedos sedimentos e sua localizao geogrca, as rotas dedistribuio das areias da fonte at a bacia, avaliao dascondies climticas, do tectonismo e do relevo na poca

da deposio. Alm disso, importante estimar a distn-cia de transporte da fonte at o sitio de deposio, tempode residncia do sedimento na plancie aluvial ou plata-forma e os efeitos da dissoluo durante a diagnese. Oacesso a estas informaes, envolve estudos multidisci-plinares, incluindo mineralogia, geoqumica, petrologiasedimentar, gnea, metamrca e geocronologia.

Os sedimentos clsticos passam por uma his-tria complexa envolvendo o intemperismo, eroso,transporte, deposio e soterramento nas bacias sedi-mentares. Diversos processos inuenciam na compo-sio nal dos sedimentos desde suas reas-fonte at

os sitios deposicionais. O conhecimento dos controlesdestes processos e seus efeitos na composio naldos sedimentos (Johnsson et al. 1991, Johnsson 1993,Morton & Hallsworth 1999) permitem avaliar o graude modicao e identicar o sinal de provenincia emdiversas situaes geolgicas.

A modicao da composio global dos sedi-mentos clsticos pelos processos que atuam no ciclo se-dimentar motivou os pesquisadores a utilizarem compo-nentes especcos dos sedimentos como indicadores deprovenincia. A situao mais simples, porm raramenteencontrada, a identicao de componentes incomuns

- espcies minerais indicadoras de ambientes geolgicosespeccos, como por exemplo glaucofano ou lawsonitaque so traadores de terrenos fonte de alta-presso (Man-ge-Rajezty & Oberhnsli 1982, Faupl et al. 2002). Emarenitos lticos a presena de fragmentos de rocha poucoalterados permitem a identicao das rochas-fonte comrelativa preciso. Alguns constituintes essenciais dosarenitos podem fornecer informaes importantes sobreas reas-fonte, destacando-se: a composio dos plagio-clsios (Pittmann 1970, Trevena & Nash 1979, Maynard1984 entre outros), os tipos de macla dos feldspatos (Pitt-mann 1969, Helmold, 1985, Devaney & Ingersoll, 1993),e os tipos de gros de quartzo e suas incluses (Blatt &

Christie 1963, Folk 1974, Arribas et al. 1985, Basu et al.1985, Girty et al. 1988, Johnsson 1991).

Entretanto, a composio da assemblia de mi-nerais pesados incluindo estudos varietais e isotpicos o meio mais preciso e convel de determinar as lito-logias das reasfonte dos sedimentos e suas variaesno espao e no tempo (Hubert 1962, 1971, Reizebos1979, Morton, 1985, Statteggar 1987, Hurst & Morton1988, Morton 1991, Grigsby 1992, Morton & Hall-sworth, 1994, 1999, Morton & Yaxley 2007). Os mi-nerais pesados so utilizados tambm para correlaesestratigrcas e comparaes entre corpos de areia,

especialmente quando na ausncia de informaes bio-estratigrcas precisas.Neste trabalho so discutidos os principais m-

todos e tcnicas analticas utilizadas para determinar a

provenincia de sedimentos clsticos, com nfase nosarenitos e suas implicaes diretas e indiretas para ex-plorao de hidrocarbonetos. O presente trabalho tam-bm discute sumariamente casos de sucesso da aplica-o destes mtodos e tcnicas em arenitos de diversasbacias marginais da costa brasileira.

PROCESSOS QUE CONTROLAM A COMPOSI-O DOS SEDIMENTOS A composio de umarocha sedimentar depende de vrios fatores interrela-cinados que inuenciam em diferentes graus o produtonal, notadamente a composio da rocha-fonte queest diretamente relacionada ao ambiente tectnico,o intemperismo nas reas-fonte, os processos, tempoe distncia de transporte, que causam seleo fsica eabraso dos gros, e nalmente os processos de diag-nese que causam dissoluo e alterao de fases mine-rais. A distribuio espacial destes processos pode serobservada esquemticamente na gura 1.

A composio da rocha-fonte fatalmente oprincipal controle da composio dos sedimentos cls-ticos. Em determinadas situaes (clima rido e relevoacidentado) a composio dos sedimentos correspondediretamente das reas-fonte (Johnsson 1993).

O intemperismo qumico, de modo geral, causao empobrecimento dos minerais instveis originalmentepresentes na rocha-fonte, devido a dissoluo seletiva,ocasionando um aumento relativo dos minerais mais es-tveis na assemblia dos sedimentos clsticos. A dura-o do intemperismo qumico, diretamente relacionadoao relevo da rea fonte e disponibilidade de gua, um

fator importante na determinao dos produtos gerados.Terrenos-fonte em relevo acidentado e tectonicamenteinstveis sofrem com menor intensidade os efeitos do

Figura 1 - Localizao esquemtica dos stios ondeatuam os principais processos que controlam a compo-sio das rochas sedimentares clsticas (modicado deMorton & Hallsworth 1994, pg. 242).


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intemperismo qumico e tendem a disponibilizar ma-terial menos intemperizado, contendo fases mais ins-tveis, reetindo com maior delidade a composiodas reas-fonte e preservando o sinal de provenincia(Johnsson 1993, Morton & Hallsworth 1999).

Ao contrrio, terrenos-fonte em reas com re-levo suave, tectonicamente estveis com clima mido,permitem a atuao mais vigorosa do intemperismoqumico, produzindo solos mais espessos com dissolu-o das fases mais instveis e lixiviao mais intensa,e sedimentos enriquecidos em fases mais resistentes,notadamente o quartzo. Nesta situao o sinal de pro-venincia alterado de modo que rochas-fonte granti-cas tendem a produzir arenitos ricos em quartzo (Potter1978a e b, Franzinelli & Potter 1983, Johnson 1993,Morton & Hallsworth 1999).

O intemperismo qumico dos sedimentos arma-zenados em sistemas aluviais pode causar empobreci-mento relativo de fases mais suscetveis a dissoluo

e enriquecimento de fases mais estveis como o quart-zo. Em condies de pH cido, a apatita dissolve commaior facilidade e tende a diminuir as sua proporesno concentrado nal (Savage et al. 1988, Morton &Johnson 1993, Morton & Hallsworth 1999).

A abraso mecnica durante o transporte dos se-dimentos ocasiona a diminuio do tamanho dos gros.Gros com vrios sistemas de clivagem ou mais maciostendem a sofrer mais os efeitos da abraso. Mesmo assim,o processo de abraso mecnica, em sistemas uviais,no capaz de fazer desaparecer a diversidade dos com-ponentes originais do sedimento. Entretanto, a proporo

de componentes mais lbeis (ex. fragmentos de rochascarbonticas, vulcnicas e metamrcas de baixo grau)diminui sensivelmente em sistemas uviais (Morton &Smale 1991, Johnson 1993, Picard & MacBride 2007).

O processo de seleo hidrodinmica duranteo transporte dos sedimentos pode produzir mudanascomposicionais signicativas, especialmente nas pro-pores entre as diferentes espcies de minerais pe-sados. O fracionamento hidrulico modica as abun-dncias e propores entre minerais de diferentes den-sidades e dimetros, especialmente quando ocorremmudanas rpidas na velocidade da corrente (Garzanti1986, Johnsson 1993, Morton & Hallsworth 1999). As-

sim, a seleo fsica devido a condies hidrodinmicasdurante o transporte e no stio de deposio podem mu-dar signicativamente o sinal de provenincia.

Outros fatores que podem modicar o sinal deprovenincia so os processos seletivos de dissoluoe alterao que ocorrem durante a diagnese. Diversoscomponentes, especialmente feldspatos, litoclastos eminerais pesados instveis dissolvem seletivamente ouso substitudos por argilominerais, carbonatos, xidose outros minerais autignicos quando em contato comuidos reativos, durante a diagnese (Mc Donald &Surdam 1984, Mc Bride 1985, Morton & Hallsworth

1999). Em determinados ambientes, onde os processosde dissoluo so mais efetivos, a composio originaldo sedimento pode ser dramaticamente modicada, apa-gando parcial ou integralmente o sinal de provenincia.

MTODOS E TCNICAS APLICADAS AO ES-TUDO DA PROVENINCIA Diversos mtodos etcnicas tem sido empregados para determinar a pro-venincia dos sedimentos, incluindo estudos em con-glomerados, arenitos e folhelhos. Os estudos de prove-nincia concentram-se fortemente nos arenitos, porqueestas rochas registram informaes mais diversicadasdas reas-fonte e especialmente porque conguram im-portantes reservatrios de hidrocarbonetos.

Anlise modal da composio detrtica principal Oprincipal obstculo a ser enfrentado quando se procuraidenticar as assinaturas composicionais de diferentesrochas-fonte diretamente nos sedimentos clsticos de-las produzidos e nas rochas deles evoludas, deve-se inuncia das texturas das rochas-fonte e dos sedi-mentos sobre a composio. Sedimentos mais grossoscontm forosamente mais fragmentos de rochas (lito-clastos) compostos por diversos minerais e/ou cristais

ou gros de minerais. Nos sedimentos mais nos dasmesmas fontes esses fragmentos ocorrem desagregadosem gros monominerlicos de quartzo, feldspatos, mi-cas, etc (Allen 1962, Gazzi 1966, in: Zuffa 1985).

A soluo para permitir o reconhecimento dacomposio das rochas-fonte sem tal rudo texturalconsiste na tcnica de contagem Gazzi-Dickinson (Zu-ffa 1985): cristais maiores que o tamanho silte (0,0625mm) nos fragmentos de rochas so contados separada-mente como quartzo, feldspatos, etc, devidamente iden-ticados com respeito ao tipo de litoclastos onde esto.So contados diretamente como litoclastos apenas frag-

mentos com textura na (vulcnicas afanticas, ardsiase litos, chert, rochas carbonticas, lutitos, etc). O re-sultado desta metodologia de salientar a composiomineralgica-litolgica das rochas-fonte, independen-temente da granulometria.

A contagem discriminada Gazzi-Dickinson per-mite a identicao das assinaturas composicionaisdos principais ambientes tectnicos das reas-fonte (Tab.1; crtons estveis, rifts alimentados pelo soerguimentode blocos do embasamento, arcos magmticos, e cintu-res orognicos com reciclagem de rochas sedimentarese metassedimentares), atravs de diagramas ternrioscombinados que permitem caracterizar cada caso, suas

gradaes e sua evoluo (Fig. 2, Dickinson & Suczeck1979, Dickinson et al. 1983, Dickinson 1985).

Embora os diagramas ternrios permitam boadiscriminao para sedimentos ricos em fragmentoslticos, caractersticos de ambientes tectonicamanteativos, a sua resoluo limitada na determinao daprovenincia de arenitos derivados de blocos continen-tais de margem passiva, freqentemente de composiofeldsptica. Alm disso, diversos fatores modicam acomposio original dos sedimentos durante o intem-perismo, transporte, deposio e diagnese.

Por outro lado, a petrograa detalhada dos

arenitos associada discriminao temporal dos com-ponentes (contemporneos x nocontemporneos;primeiro ciclo x reciclado) e espacial (intrabacial x ex-trabacial) utilizando as recomendaes de Zuffa (1980,


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1985, 1987, 1991) permitiu avanos importantes nosestudos de provenincia e na compreenso da dinmicadeposicional nas bacias e dos controles estratigrcos etectnicos atuantes sobre a sedimentao (ver coletneade artigos em Morton et al. 1991).

Anlise de minerais pesados A anlise de mineraispesados consiste no mtodo mais eciente e preciso

para determinar a provenincia de rochas sedimenta-res, notadamente arenitos (Hubert 1971, Morton 1985,Mange & Maurer 1992, Morton & Hallsworth 1994,1999, Nascimento & Ges 2005). Isto deve-se ao fato de

que as rochas-fonte primrias (gneas e metamrcas)possuem uma grande diversidade de minerais pesados,com varias dezenas de espcies mais comuns encon-tradas em sedimentos (Milner 1952, Devismes 1978,Mange & Maurer 1992, Addad 2001). A maioria dosminerais pesados possuem paragneses restritas, sendoindicadores da natureza da rocha-fonte (ex. estaurolitae cianita em metapelitos de grau mdio; cr-espinlio

em rochas mco-ultramcas).O estudo dos minerais pesados tem sido apli-cado em varias reas das cincias desde o inicio do s-culo XX, na determinao da provenincia, incluindo a

Figura 2 - Diagramas de tipos de provenincia tectnica de Dickinson (1985).Caractersticas das areias geradas sumarizadas na tabela 1.

Tipos de provenincia Ambiente tectnico Composio das areias geradas

Crton estvelIntracontinental ou plataforma

passiva

Areias quartzosas (ricas em Qt) com altas

razes de Qm/Qp e K/P

Soerguimento do embasamentoRift of ruptura transformante

Areias quartzo-feldspticas (Qm-F) pobresem Lt e Qp, similares area fonte

Arco magmticoArco de ilhas ou arco

continental

Areias feldspato-lticas (F-L) vulcanoclsticas

com altas razes P/K e Lv/Ls, gradando para

areias quartzo- feldspticas derivadas de

batlitos

Reciclagem orognicaCinturo orognico ou

complexo de subduco

Areias quartzo-lticas (Qt-Lt) ricas em Ls

(sedimentares e meta-sedimentares), pobres

em F e Lv, com razes variveis de Qm/Qp

e Qp/L

Tabela 1 - Tipos de provenincia tectnica, ambientes geotectnicos correspondentes e composio dasareias geradas, segundo Dickinson et al. (1983) e Dickinson (1985).

Classifcao e smbolos dos tipos de gros (Dickinson 1985)

GA. ros QuArtzosos(Qt = Qm + Qp)

Qt = total de quartzosos

Qm = quartzo monocristalino (> 0,0625mm)Qp = quartzo policristalino (ou calcednia)

Gros FeldspAtosB.(F= P+K)

F = total de gros de feldspatos

P = gros de plagioclsio

K = gros de K feldspato

FrAGmentos lticos instveisc.

L = total de fragmentos lticos instveis

Lv = fragmentos lticos vulcnicos/ metavulcnicosLs = fragmentos lticos sedimentares/ metassedimentares.


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explorao de petrleo, correlao de fcies e camadasde areia na determinao da geometria de reservat-rios potenciais (eg. Mackie 1923 in: Mange & Morton2007, Groves 1931, Milner 1952, Hubert 1971, Mor-ton & Hurst 1995, Mange-Rajetzky 1995, Morton etal. 2002); estudo de paleoambientes (eg. Ehrmann &Polozek 1999) prospeco de placers de diamantes,ouro, cassiterita entre outros minerais (eg. Fletcher &Loh 1996; Belousova et al. 1998); na arqueologia paradeterminar a provenincia dos sedimentos utilizados

para confeco de cermica (eg. Freestone & Middle-ton 1985) no estudo de processos erosivos e enchentesepisdicas (eg. Morton & Smale 1991).

Uma pesquisa de provenincia de mineraispesados inusitada ocorreu durante a Segunda GuerraMundial, entre 1944 e 1945, quando os japoneses lan-aram cerca de 9.000 bales incendirios nas correntesde alta velocidade da atmosfera superior na expectativade incendiar as orestas da Amrica do Norte durante o

vero. Cada balo carregava cerca de 30 sacos de areiacomo lastro, que caiam sucessivamente quando o balodescia a altitudes abaixo de 30.000 ps. A composioda areia era: 52% hiperstnio, 10% magnetita, 8% fe-nocristais de quartzo vulcnico, 8% de quartzo comum,8% de hornblenda, 7% de augita, 6% de plagioclsio,1% de granada e traos de outros minerais com frag-mentos de conchas. Baseado no conhecimento da geo-logia do Japo verecou-se que haviam apenas 5 locaisonde ocorriam areias de praia desta composio. A foraarea americana fotografou e identicou os locais de ex-trao. A ameaa dos bales incendirios foi eliminada

da guerra posteriormente (Hubert 1971 - pg. 463).ANLISE CONVENCIONAL DE MINERAIS PESA-DOS Diversos tipos litolgicos fornecem detritospara os sedimentos siliciclsticos. Os minerais pesados(densidade > 2,8) ocorrem como constituintes menoresvolumetricamente nos arenitos (< 1%), mas uma gran-de diversidade de espcies encontrada em seqnciassiliciclsticas, com cerca de 50 tipos de minerais maiscomuns (Mange & Maurer 1992). Assim, a anlise deminerais pesados necessita concentrao previa das es-pcies atravs de tcnicas de laboratrio de separaode minerais usuais.

A anlise convencional de minerais pesados de-trticos consiste na determinao da composio de todaa assemblia de minerais pesados presentes nos arenitos(Morton & Hallsworth 1994) atravs de: (a) separaodos minerais pesados por lquidos densos utilizando-seconvencionalmente bromofrmio (d = 2,89) ou tetra-bromoetano (d = 2,96) ou ainda lquidos no-txicossolveis em gua como (sodium politungstato); (b) mon-tagem de lminas com lquidos de ndices de refraocalibrados; (c) anlise microscpica com a identicaodas espcies; (d) quanticao com a contagem modalde 300 gros translcidos da assemblia total.

O intervalo granulomtrico escolhido para an-lise dos minerais pesados com mais freqncia entre63-250 m, largamente utilizada pela escola italiana(Zuffa, Garzanti e colaboradores) ou um intervalo mais

restrito (63-125 m) utilizado por Morton e seus cola-boradores. Os dados com as propores dos diferentesminerais pesados das amostras analisadas so geral-mente mostrados em histogramas e grcos de abun-dncia relativa. A composio da assembla de mine-rais pesados com suas diferentes propores, indicaros respectivos terrenos-fonte que contriburam paraprovenincia, tendo em vista as paragnese restritas desuas ocorrncias nas rochas-fonte (Milner 1952, Hubert1971, Morton 1985, Mange & Maurer 1992, Deeret al.1992 entre outros)

Visando contornar os fatores que interferem nosinal de provenincia (hidrodinmica e diagnese), Mor-ton & Hallsworth (1994) propem a utilizao de pares deminerais pesados que possuem densidades semelhantese resistncia a diagnese similares, num intervalo granu-lomtrico pequeno (63 -125 m). Estes autores propemdiversos ndices mineralgicos para determinar a pro-venincia e suas modicaes durante o ciclo sedimen-

tar. Os ndices (pares de minerais) utilizados com maisfreqncia so; ATi (100xApatita/Turmalina+Apatita);GZi (100xGranada/Granada+Zirco); MZi (100xMo-nazita/Monazita+Zirco): CZi (100xCr-espinlio/Cr-espinlio+Zirco); RZi (100xRutilo/Rutilo+Zirco).Os pares minerais escolhidos possuem densidades se-melhantes e variaes nas suas propores esto rela-cionadas a mudanas na provenincia, tendo em vistaa premissa de que a rocha-fonte possui valores mais oumenos constantes desta razo. Outros pares utilizadoscomo AZi (100 x Apatita/Apatita + Zirco), onde osdois minerais possuem densidades diferentes, podem

mostrar variaes nos valores devido ao fracionamentohidrulico. Assim, variaes no AZi podem estar rela-cionados a mudanas de provenincia e/ou modica-es nas condies hidrodinmicas da deposio.

Outro ndice utilizado com freqncia o ZTR(100x Zirco + Turmalina+Rutilo/Total de gros tras-lcidos), que est diretamente relacionado ao grau dematuridade mineralgica do sedimento (Hubert 1962).Como regra, arenitos com ZTR elevado possuem reasfontes envolvendo terrenos reciclados (sedimentos si-liciclsticos ou metassedimentos de grau muito baixo)enquando que aqueles que possuem ZTR baixo so se-dimentos de primeiro ciclo.

ANLISE VARIETAL DE MINERAIS PESADOS Aanlise varietal de minerais pesados, tambm denomi-nada anlise de minerais pesados de alta resoluo mais minuciosa pois qualica as diferentes variedadesde espcies de minerais pesados individuais, baseadono conhecimento de que a maioria dos minerais acess-rios forma-se numa diversidade de tamanhos e hbitose so representados por diversas variedades qumicas,estruturais, colorao e tica, controladas primariamen-te pelas condies fsico-quimicas durante a sua (re)cristalizao (Mange & Wright 2007).

As variveis mais utilizadas na anlise de mine-rais pesados de alta resoluo consistem de: morfolo-gia, cor e estrutura interna dos gros. Zirces e apatitaseudricas com terminaes pontiagudas so indicadores


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de uma origem vulcanognica contempornea enquan-to que os mesmos minerais bem arredondados, indicamprovenincia de terrenos reciclados, retrabalhados porondas ou envolvimento num sistema elico. Trabalhosclssicos e modernos utilizam com frequencia a cate-gorizao de espcies minerais individuais como va-riaes de morfologia e cor de turmalina e/ou zirco

para estudos de provenincia (Krynine 1946, Mange-Rajetzky 1995, Caironi et al. 1996, Lihou & Mange-Rajetzky 1996, Corfu et al. 2003). O grau de arredon-damento de minerais pesados pode ser avaliado pelondice Ari (100 x Apatita arredondada/ Apatita Total)utilizado para avaliar a histria de transporte do sedi-mento e mudanas de provenincia (Allen & Mange-Rajeztky 1992, Mange & Wright 2007).

Entretanto, a discriminao de cor, variedades depleocrosmo e outras propriedades ticas so parmetrossubjetivos e podem variar de acordo com a interpreta-o utilizado por diferentes analistas. Com efeito, o atu-

al avano tecnolgico na rea de microanlise permitea anlise individual das diferentes variedades de umamesma espcie com maior preciso e relativa rapidez,eliminando a subjetividade. Diversos mtodos analti-cos conduzem a determinao da composio qumicaelementar de gros detrticos individuais permitindo suaclassicao geoqumica, determinao de idade, com aidenticao da rocha-fonte geradora do gro e conte-do e distribuio de elementos traos e terras raras. Taismtodos e tcnicas so discutidos a seguir avaliando-se aaplicao nas diferentes espcies minerais.

GEOQUMICA DOS MINERAIS PESADOSGranada A granada o mineral mais adequado eutilizado para determinar a provenincia sedimentarde arenitos porque: (a) um mineral freqente nas as-semblas de arenitos, (b) as suas variaes composi-cionais fornecem informaes detalhadas sobre os tiposlitolgicos da rea fonte; (c) so relativamente estveisno intemperismo e na diagnese; (d) possuem uma va-riao de densidade relativamente pequena diminuin-do o efeito da seleo hidrulica; (e) o estudo de umgrupo isolado de minerais, como a granada, minimizaos efeitos efeitos da destruio seletiva das diferentesespcies de minerais pesados durante o intemperismo,

o transporte e a diagnese (Morton 1985, 1991, Morton& Hallsworth 1994, 1999). Adicionalmente, as grana-das registram e preservam muito bem a trajetria dometamorsmo (histria da temperatura e presso du-rante seu crescimento) que em determinadas situaespode ser diagnstica dos terrenos-fonte.

A microssonda eletrnica o mtodo mais e-ciente e rpido para determinao da composio qumi-ca dos elementos maiores de minerais. Este equipamento

produz dados sosticados para testar as hipteses de pro-venincia e correlao, pois permite determinar a assina-tura qumica individual da granada e outros minerais.

As granadas so tipicamente encontradas emrochas metamrcas, mas tambm ocorrem em rochasgneas alcalinas, granticas e litologias mais raras (porex. peridotitos e kimberlitos). O grupo das granadas

forma uma srie isomrca sub-dividida em 07 esp-cies, representadas pelos seguintes membros extremos:Piropo (Mg

3Al

2Si

3O

12), Almandina (Fe3Al2Si3O12),Espessartita (Mn

3A

l2Si

3O

12), Grossulria (Ca

3Al

2Si

3O

12),

Andradita (Ca3(Fe+3,Ti)

2Al

2Si

3O

12), Uvarovita (Ca

3-

Cr2Al

2Si

3O

12), Hidrogrossulria (Ca

3Al

2Si

2O

18(SiO

4)

1-m

(OH)4-m

)

A identio das rochas-fonte das granadaspode ser realizada atravs da discriminao de suacomposio atravs de dois diagramas triangulares dis-tintos, representados pelos vrtices: P (Piropo); AlS (Al= Almandina + S =Espessartita); GAU (G = Grossulria+ A = Andradita + U = Uvarovita) e PGAU (P = Piropo+ G = Grossulria + A = Andradita + U = Uvarovita).Os diagrama triangulares P-AlS-GAU e S-Al-PGAU(Fig. 3) discriminam cinco campos composicionais[(A), (B), (C), (D) e (E)] correspondentes a 8 gruposdistintos de rochas portadoras de granadas conformedenido abaixo (Sabeen et al. 2002; Morton et al. 2002,

2004, Remus et al. 2004, 2007).Um pequeno renamento desta subdiviso foiproposto recentemente por Mange & Morton (2007)onde as granadas do campo B podem ser subdivididasem 2 sub-campos para separar granadas derivadas derochas gneas cidas/intermedirias (Bi) daquelas de-rivadas de metasedimentos de grau mdio/baixo (Bii)por conterem maior teor de Ca. Estes autores propeainda a discriminao entre granadas derivadas de me-tabasitos de alto grau (Ci) daqueles derivados de rochasultramcas, piroxenitos e peridotitos (Cii), os ltimos,por possurem teores bem mais elevados de Mg.

A combinao de tcnicas analticas envolven-do microssonda eletrnica (elementos maiores) e ICP-MS laser ablation (elementos traos) permite a deter-minao dos padres de abundncia e distribuio deelementos traos, incluindo terras raras, de granadasdetrticas. A aplicao destas tcnicas na bacia de Culm(Repblica Tcheca) permitiu a discriminao de grana-das detrticas derivadas de granulitos de diferentes fon-tes, graas aos distintos padres de terras raras exibido

pelas diferentes populaes (Copjakov et al. 2005).

Turmalina A turmalina, pelo fato de ser um mineral pe-sado ultra estvel e possuir um largo espectro composicio-

nal tambm um mineral com excelente potencial paradiscriminar rochas-fonte. A geoqumica da turmalina re-ete o ambiente de sua formao com variaes principaisentre os elementos Al, Fe, Mg, Ca e Na (Henry & Guidotti1985, Henry & Dutrow 1992). Este autores prope a uti-lizao de diagramas discriminantes triangulares (Al Fe

total Mg e Ca Fe

total Mg) para discriminar turmalinas

derivadas de vrios tipos de rochas-fonte (Fig. 4).A geoqumica da turmalina aplicada ao estudo

da provenincia menos frequente que o da granada naliteratura, mas tem se intensicado nas ltimas dcadascom a sua utilizao em diversas reas geogrcas e em

sedimentos de vrias idades (Willner 1987; Jiang et al.1999, Morton et al. 2005, Preston et al. 2002, Li et al.2004, Nascimento et al. 2007).


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Espinlio cromfero A composio qumica do espi-nlio cromfero (picotita), frequentemente formado emrochas ultramcas, discrimina sedimentos derivadosde diversos tipos de associaes mco-ultramcascomo p. ex. macios estratiformes, peridotitos alpi-nos, vulcnicas baslticas alm de diferentes tipos deoolitos. Os componentes com variaes principais eutilizados nos diagramas discriminantes consistem deCr, Mg e Al e tambm TiO

2, Fe+2, Fe+3 (Dick & Bul-

len 1984, Prichard & Neary 1985 in: Mange & Mor-ton 2007, Cookenboo et al. 1997, Hisada et al. 2004)conforme gura 5. Diversos trabalhos de proveninciasedimentar em diferentes bacias, utilizando geoqumicado cr-espinlio detrtico e outros minerais traadores defonte demonstram a aplicabilidade deste mineral (Araiet al. 1997, 2006, Cookenboo et al. 1997, Sciunnach &Garzanti 1997, Ganssloser 1999, Asiedu et al. 2002a,Preston et al. 2002).

Piroxnio Os piroxnios ocorrem em vrios tipos derochas gneas (intermedirias at ultramcas) e meta-

mrcas (mdio e alto grau dominantemente) cristali-zando num largo campo de condies de P e T (Deeretal. 1992). As variaes qumicas dos piroxnios esto es-treitamente relacionadas com a composio da rocha de

Figura 3 - Diagramas triangulares P-AlS-GAU e Al-PGAU-S discriminan-do cinco campos composicionais: (A) Granadas com elevado teor de Piro-

po (P>20) e baixo teor de Grossularia+Andradita+Uvarovita (GAU50)e baixos teores de P (20) so encontradas em pegmatitose aplitos granticos e em alguns granitos. Campos A, B, CeD, conformedenido por Sabeen et al. (2002) e Morton et al. (2002, 2004); campoE

conforme denido por Remus et al. (2004, 2007).

Figura 4 - Digrama triangular Al-Fe-Mg com os camposdiscriminando os diferentes tipos de turmalinas: (1) grani-tides ricos em ltio, pegmatitos e aplitos; (2) granitidespobres em ltio, pegmatitos e aplitos; (3) rochas granti-cas com alterao hidrotermal; (4) meta-pelitos e meta-psamitos aluminosos; (5) meta-pelitos e meta-psamitos

pobres em alumnio; (6) Rochas quartzo-turmalinferasricas em Fe+3, metapelitos e calcico-silicticas; (7) ul-tramcas pobres em Ca; (8) meta-carbonticas e meta-piroxenitos (modicado de Henry & Guidotti 1985).


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origem e ambiente tectnico, sendo possvel identic-los em vrios diagramas discriminantes utilizando Mg,Ca, Fe+2, Fe+3, Mn, SiO

2, TiO

2, Al

2O

3entre outros com-

ponentes (Poldevaart & Hess 1951, Le Bas 1962, Nisbetand Pearce 1977, Leterrieret al. 1982). Os processos deintemperismo e diagnese dissolvem considervel parce-la de piroxnios em rochas sedimentares, tornando a apli-cabilidade da tcnica restrita a sedimentos mais recentesou em situaes onde o piroxnio cou preservado dadissoluo diagentica por cimentao precoce. Mesmoassim, diversos estudos em vrias bacias mostram os be-nefcios do estudo da geoqumica dos piroxnios na de-terminao da provenincia (Cawood 1983, 1991, Styleset al. 1995, Arai & Okada 1991, Krawinkel et al. 1999,Lee & Lee 2000, Pinto et al. 2004).

Anblio Os anblios so mais estveis que os pi-roxnios no ciclo sedimentar, constituindo um grupode minerais qumicamente complexo e que exibe um

amplo espectro composicional. As diversas espciesdeste grupo (re)cristaliza num ampla gama de condi-es P e T e que esto relacionadas diretamente comsuas propriedades ticas e composio qumica (Leake1978, Mange & Maurer, 1992, Deeret al. 1992, Leakeet al. 1997). Algumas espcies podem ser identicadasticamente com relativa preciso como o caso dos an-blios azuis da srie glaucofano-riebeckita que indicaderivao de terrenos de alta P/T. Os diferentes tiposde hornblenda (verde, marrom e azul-verde) alm dasrie tremolita-actinolita, podem ser discriminadas ti-camente em anlises varietais. No entanto, estudos da

composio qumica dos anblios introduzem maiorpreciso na anlise de provenincia com vrios exem-plos de aplicao bem sucedida desta tcnica (Morton1991, Schffer et al. 1997, Von Eynatten & Gaupp1999, Faupl et al. 2002).

Outros minerais Diversos outros minerais que pos-suem composio qumica varivel e relacionada a seuambiente de formao tem sido utilizados, com menorfreqncia, na anlise de provenincia nas ltimas d-cadas. A geoqumica de gros individuais, incluindoelementos maiores, traos e composio isotpica, apli-cada para discriminar provenincia inclui os seguintes

mineras pesados: apatita (Belousova et al. 2002b, Mor-ton & Yaxley 2007); cloritide (Morton 1991, Loner-gan & Mange-Rajetzky 1994, Nanyama 1997, Von Ey-nattten and Gaupp 1999); epidoto (Gieze et al. 1994,Asiedu et al. 2000a e b, Spiegel et al. 2002); estauroli-ta (Morton 1991, Nanayama 1997); rutilo (Zacket al.2004, Meinhold et al. 2008), ilmenita (Darby & Tsang1987, Basu & Molinari 1991, Grigsby 1992, Schnei-derman 1995); monazite (Suzuki 1991, Kusiak et al.2006) e zirco (Owen 1987, Heaman et al. 1990, Vavraet al. 1999, Hoskin & Ireland 2000, Balan et al. 2001,Hallsworth et al. 2000, Belousova et al. 2002a, Remus

et al. 2004, Hartmann & Santos 2004).

GEOCRONOLOGIA DE MINERAIS PESADOS Aobteno da idade de gros detrticos individuais dos

sedimentos utilizando micro-anlise via microssondaeletrnica ou inica do tipo SHRIMP (Sensitive HighResolution Ion Microprobe) ou ICPMS LA (Inducti-vely Coupled Plasm Mass Spectrometry by Laser Abla-tion) aumentou sensivelmente o poder de resoluo nosestudos de provenincia. Estes dados conectam direta-

mente os gros nos arenitos com a composio ou idadedas rocha gneas ou metamrcas da regio-fonte.

Zirco O zirco (ZrSiO4) um mineral acessrio co-

mum, ultraestvel e frequentemente encontrado em as-semblias de minerais pesados de arenitos e conglome-rados de bacias sedimentares de todas as idades. Estemineral quimicamente resistente e refratrio, sobrevi-vendo aos processos de intemperismo, transporte, dia-gnese e em grande parte do campo do metamorsmo.O zirco cristaliza com uma elevada razo U/Pb, tendoem vista sua tendncia em incorporar grandes quantida-des de U e praticamente nada de Pb inicial, retendo os

produtos de decaimento do U e Th, permitindo seu usocomo um preciso geocronmetro (Dickin 1997).

O zirco ocorre primriamente numa gama va-riada de rochas gneas, sendo mais frequentemente en-contrado em rochas cidas. Nas rochas metamrcaso zirco um mineral acessrio comum em terrenosde alto grau e tambm encontrado em rochas de altapresso. Idades obtidas nas diferentes populaes degros detrticos individuais de arenitos, informam so-bre a geocronologia dos distintos eventos formadoresde rocha da rea-fonte, permitindo discriminar a prove-nincia sedimentar com maior preciso. Diversos tra-

balhos modernos prope a aplicao da geocronologiado zirco, isoladamente ou em combinao com outrostcnicas, o que torna o estudo mais robusto (Remus etal. 2004), para determinar a provenincia de sedimen-

Figura 5 - Diagrama discriminante Ti/Fe x Cr/Fe mos-trando os campos composicionais de cr-espinlio dediferentes intruses ultramcas (Skye, Rum; Bushveld

e Stillwater) comparados com cr-espinlio de oolitos(Troodos e Shetland) (modicado de Prichard & Neary1985 in: Mange & Morton 2007).


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tos em bacias de diversas regies do planeta (Roback& Walker 1995, Morton et al. 1996, Sircombe 1999,2000, Cawood & Nemchin 2000, Hallsworth et. al,2000, Fedo et al. 2003, Linket al. 2005)

Monazita A monazita um fosfato de Ce, La, e Th eocorre primariamente como mineral acessrio em ro-chas metasedimentares, granitos, sienitos, rochas alca-linas, pegmatitos e determinadas rochas hidrotermais(Chang et al. 1998, Spear & Pyle 2002). Nas rochassedimentares a monazita detrtica ocorre tipicamentecomo gros equigranulares, subdricos a arredonda-dos, reistentes aos processos de intemperismo e dia-gnese (Mange & Maurer 1992, Morton & Hallsworth1994). A monazita um mineral relativamente macio(dureza 5) e no resiste aos processos de reciclagemcomo o zirco. Em conseqncia, a monazita registraem geral, os ltimos eventos formadores de rocha noembasamento.

A monazita geralmente possui domnios com-posicionais distintos (5-10 m) representando cresci-mentos sucessivos do mineral e registrando os vrioseventos da rocha encaixante, auxiliando na construoda histria termo-tectnica de uma determinada regio.A datao dos vrios eventos no interior do gro, podeser realizada, em situaes favorveis, pelo mtodoCHIME (chemical Th-U-Pb total) atravs da micros-sonda eletrnica ou ainda por tcnicas isotpicas viamicrossonda inica ou Laser Ablation ICP-MS (Suzukiet al. 1991, Spear & Pyle 2002, Kohn et al. 2005, Alei-nikoffet al. 2006, Hinchey et al. 2007). A utilizao da

monazita na anlise de provenincia ainda restrita apoucos casos estudados (Evans et al. 2001, Van Wyck& Norman 2004, Kusiaket al. 2006).

Outros minerais pesados possuem potencialpara obteno de idades geocronolgicas em situaesfavorveis (teores adequados de U e Pb), entre os quaisdestacam-se a titanita, rutilo e apatita. Tais mineraisso ainda muito pouco utilizados como gecronmetrosna anlise de provenincia sedimentar.

TERMOCRONOLOGIA POR TRAOS DE FIS-SO A aplicao da termocronologia por traos desso em estudos de provenincia pode ser realizada emapatitas e zirces (Gallagheret al. 1998). A apatita, ofosfato natural mais abundante da terra, cuja composio Ca

5(PO4)

3(F, OH, Cl) e o zirco, como citado acima

um mineral acessrio comum e estvel. Os sedimen-tos compostos de gros detrticos podem conter traosde sso pr-existentes e assim registrar informaessofre as fontes originais desses minerais. A estabilidadee a reteno dos traos de sso no so sensveis aosprocessos intempricos fsicos, porm dependem da his-tria trmica sofrida pelas rochas das reas-fonte e apsdeposio, os traos tambm podem registrar a histriatrmica das bacias. No caso da apatita, a aplicao do

mtodo relativamente limitada, pois com o aumento detemperatura, medida em que os sedimentos so soter-rados, os traos comeam a registrar a histria da bacia.Tipicamente a estabilidade trmica dos traos em apatita

compreendida entre 60-110C. Como em geral, estima-se que a partir de 60C-70C comea a histria de soter-ramento na bacia, estas temperaturas equivalem normal-mente 2 km de soterramento. Por outro lado, o zirco,cuja temperatura de bloqueio mais alta (200-320C),a aplicao do mtodo com este mineral mais robustae o registro da rea fonte mais efetivo. Quando h a

possibilidade de aplicar o mtodo dos traos de ssoem estudos de provenincia, pode-se obter as seguintesinformaes: identicao de mltiplas fontes de sedi-mentos; durao da mxima paleo-temperatura sofridapelo sedimento hospedeiro; determinao do lag time:diferena entre a idade deposicional e a idade de ero-so da rocha fonte; identicao de inverso e mximapaleotemperatura. Vrios trabalhos bem sucedidos fo-ram realizados com a aplicao da termocronologia portraos de sso em estudos de provenincia, mostrando opotencial dessa tcnica (Raza et al. 1999, Carter & Bris-tow 2000, 2003, Ventura et al. 2001).

Os pelitos na anlise de provenincia Na determi-nao da provenincia dos sedimentos, paralelamenteaos estudos voltados para os arenitos, a tendncia atual a anlise complementar com uso mais intensivo dafrao na dos pelitos. Na metodologia de anlise dospelitos emprega-se desde observaes de campo e doselementos estratigrcos (paleocorrentes, cor, estrutu-ras sedimentares) at tcnicas mais sosticadas de na-tureza mineralgica e geoqumica (Potteret al. 2005).Destacam-se entre as tcnicas a petrograa realizadaem lmina delgada com nfase para identicao dos

gros que compem a matriz, aspectos texturais dasargilas e mesmo separao de minerais detrticos paraanlise dos cristais isolados, como o zirco, utilizadona determinao das idades via SHRIMP. Igualmente, abaixa resoluo do microscpio tico, leva necessaria-mente ao emprego mais intenso da anlise por micros-copia eletrnica de varredura (MEV), tanto no modode eltrons retro espalhados (BSE), como eltrons se-cundrios (SE), complementado com dispositivos deidenticao e quanticao dos elementos qumicos,como os analisadores por disperso em energia (EDS).Os estudos mineralgicos da frao na e conseqen-te caracterizao das argilas so realizados atravs da

difratometria de raios-X (XRD). Em pelitos, o estudode provenincia tambm apia-se em tcnicas geoqu-micas como a anlise de elementos maiores, menorese traos, principalmente com o uso de razes e ndicesde elementos qumicos para a determinao de par-metros como intensidade de intemperismo (Nesbit &Young 1982, Lee 2002) e nvel de contribuio de ro-chas mcas e flsicas para a formao dos pelitos, naforma de razes Th/Sc e Zr/Cr (Ishiga et al. 1999). En-tre os elementos traos, a anlise das concentraes doselementos terras raras importante devido ao no fra-cionamento destes elementos na maioria dos processos

sedimentares (McLennan 1989). Por m, empregam-seestudos isotpicos, entre os quais a razo 87Sr/86Sr quefornece informaes sobre a razo de fontes vulcnicase cratnicas, e o T

DMque fornece uma idade modelo


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para os terrenos que serviram de reas fontes para ospelitos (Walteret al. 2000).

Os constituintes nos das seqncias sedimen-tares so formados majoritariamente por argilomine-rais. Na comparao com a frao areia, reconhecida-mente a frao argila tem maior susceptibilidade de sermodicada quimicamente e mineralogicamente, tantona origem pelos processos de intemperismo ou poste-riormente pela inuncia da diagnese. Nos sedimentosatuais, os minerais de argila possuem uma origem do-minantemente detrtica (Hathaway 1972), sendo que acomposio mineralgica das argilas, erodidas dos con-tinentes e transportadas para as bacias de sedimentao, controlada por trs grandes fatores: 1) mineralogia darocha fonte, 2) mineralogia dos solos desenvolvidos apartir da rocha fonte e, 3) tipo de transporte dos produ-tos de eroso (rios, ventos, correntes ocenicas). Iso-ladamente, a interpretao de cada um destes fatores complexa. Adicionalmente, a dinmica dos processos

geolgicos aumentam esta complexidade com a possi-bilidade de retrabalhamento e de modicaes compo-sicionais geradas pela diagnese.

Em sntese, a contribuio do estudo das argi-las na anlise dos ambientes sedimentares ocorre emduas grandes reas: 1) caracterizao do regime de de-

posio atravs da identicao das espcies de argilasautignicas e, 2) identicao dos processos de trans-porte de sedimentos, disperso e provenincia atravsdo estudo dos minerais detrticos de argila. Um exem-plo clssico do uso de minerais autignicos de argila a associao da glauconita como indicadora de am-

bientes de deposio do tipo marinho raso. Um outroexemplo, envolvendo a origem detrtica dos mineraisde argila nos sedimentos atuais, a sua distribuio nosoceanos, que mostra, em larga escala, um zoneamentocom a latitude e, conseqentemente exprime as varia-es de clima (Windom 1976). Nos sedimentos ma-rinhos atuais, a caolinita se concentra em sedimentosmarinhos localizados na zona do equador ou em baixaslatitudes, sendo, em sua grande maioria, proveniente daeroso de solos desenvolvidos em clima mido a partirde diferentes substratos rochosos submetidos a intensointemperismo qumico. Por outro lado, a clorita umlossilicato pouco resistente ao intemperismo qumico

mas, que tende a permanecer nos pers desenvolvidosem regies, cujo intemperismo dominantemente fsi-co. Conseqentemente, nos sedimentos atuais a clorita um constituinte menor ou ausente nas baixas latitu-des, mas, freqente em sedimentos marinhos oriundosde latitudes mais altas.

Cuidado especial deve ser tomado nas interpre-taes, pois a origem de um mineral de argila em sedi-mentos pode estar relacionada com mais de uma pos-sibilidade. Chamley (1989) ilustra as diculdades dedeterminar a provenincia de sedimentos somente como uso de argilas, mostrando que uma esmectita pode se

originar a partir de at seis fontes diversas, alm da pr-pria formao autignica in situ na bacia sedimentar.Embora, o estudo isolado das argilas apresente com-plicaes para a interpretao da provenincia, quando

em associao com outros estudos qumicos, minera-lgicos e paleontolgicos torna-se de grande utilidadepara a determinao da rea fonte e dos mecanismos dedisperso dos sedimentos. Hillier (1995) salienta que,a medida que os sedimentos se liticam com o soterra-mento, as mudanas minerais se direcionam no sentidode obscurecer a composio qumica original e dicul-tar a determinao do ambiente de origem das argilas.

Casos estudados nas bacias costeiras do Brasil Osestudos de provenincia sedimentar em bacias brasileiras relativamente escasso tendo tomado impulso, recente-mente, com projetos em parceria com a PETROBRAS,indstrias privadas da rea de hidrocarbonetos e univer-sidades, focalizando alguns setores das bacias de Cam-pos, Espirito Santo, Jequitinhonha, Santos e Pelotas.

BACIA DE CAMPOS No Campo de Jubarte, Baciade Campos (Fig. 6) a utilizao de tcnicas integradas

(petrograa do arcabouo, anlise de minerais pesadosconvencional, composio qumica da granada e geo-cronologia de zirco - via laser ablation ICP-MS), emdois poos selecionados, permitiram a identicao dosterrenos-fonte e a rota de suprimento das areias de guaprofunda do Maastrichtiano (Fontanelli 2007, Fonta-nelli et al. no prelo).

Os arenitos de Jubarte, estudados pelos autores,possuem composio feldsptica, so pobremente sele-cionados indicando transporte rpido, provenientes deterrenos soerguidos de embasamento (sensu Dickinson1985). A composio das assemblas de minerais pesa-

dos deste arenitos (granada, cianita, apatita, turmalina ezirco e minoritriamente silimanita, estaurolita, anda-luzita, monazita entre outros) alm da composio dasgranadas e idades dos zirces, indicam provenincia a

partir de rochas metamrcas de alto e mdio grau, de-rivadas de metassedimentos siliciclsticos - incluindometapelitos saturados em Al, granitides e minoritria-mente rochas mcas pertencentes ao Domnio Tectni-co Cabo Frio e ao Domnio Costeiro do terreno Orientaldo Orgeno Ribeira (Fontanelli 2007, Fontaneli et al. noprelo).

Estes autores identicam ainda a direo domi-nante de suprimento sedimentar de SW para NE, basea-dos na presena de abundante cianita no Domnio Tec-tnico Cabo Frio (Fig. 6). Concluem ainda, baseadosnas evidncias de indice ZTR baixo (< 10%), ausnciade fragmentos metassedimentares e minerais pesadosde baixo grau, que no nal do Cretceo os processoserosivos j haviam removido completamente as rochassupracrustais de baixo grau, expondo os terrenos plut-nicos da infraestrutura. Em conseqncia, a composi-o quartzo-feldsptica resultante favoreceu a qualida-de dos reservatrios resultantes.

A presena persistente de cianita em diversasamostras estudadas, combinado com ZTR baixo e a

imaturidade textural dos arenitos, indica que, o Ter-reno Cabo Frio cavalgava para oeste sobre o TerrenoOriental e possua extenso bem maior para NE, antesdo Cretceo. O soerguimento e eroso deste regio re-


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moveu grande parte do Terreno Cabo Frio, o nico que

contm cianita neste domno tectnico.A rea-fonte dos arenitos do Campo de Jubarte

era tectonicamente ativa, relativamente prxima a bacia eafetada por soerguimento rpido, permitindo a eroso de

grandes volumes de sedimentos sob regimes de intempe-

rismo qumico relativamente brando. A variao de altafreqncia do ndice ATi mostra derivao direta dos are-nitos de Jubarte a partir de um sistema aluvial relativamen-te prximo (Fontanelli 2007, Fontaneli et al. no prelo).

Figura 6 - Geologia dos estados do Rio de Janeiro e Esprito Santo. 1- Cin-tures do Arqueano e Paleoproterozico; 2 Terreno Ocidental unidadesPaleoproterozicas; 3 Complexo Regio dos Lagos. Unidades Neoprote-rozicas: 4 Meta-ultramcas; 5- Grupo Rio Doce; 6 Complexo Kin-zigtico; 7 Unidades Bzio e Palmital; 8- Granitos pr-solicionais (SuteG1); 9- Charnockitides indiferenciados; 10 Granitides sin-colisionais(sutes G2 e G3); 11- Granitides ps-colisionais (sutes G4 e G5); 12 Intruses Alcalinas cenozicas; 13 Sedimentos do Negeneo. CF: Li-mite tectnico do terreno Cabo Frio; G: Falha Guau; V: Zona de falhaVitria-Colatina. As setas indicam a direo de transporte das areias paraa bacia no Maastrichtiano (modicado de Fontanelli 2007).


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BACIA DE ESPRITO SANTO A aplicao de tcni-cas integradas de petrograa, anlise de minerais pesa-dos, incluindo geocronologia de zirco e monazita viaSHRIMP e laser ablation ICP-MS, respectivamente, emdiversos poos selecionados da Bacia de Espirito Santo(Fig. 7) permitiram a identicao das principais reas-fonte e a distribuio dos sedimentos arenosos na baciadesde o Cretceo inferior at o Mioceno. Os arenitosda Bacia do Esprito Santo, estudados pelos autores,possuem composio feldsptica e so provenientes deterrenos soerguidos de embasamento na classicaode Dickinson (1985), com algumas amostras de seq-ncias mais jovens mostrando composio mais quart-zosa. A persistncia da composio feldsptica do Cre-taceo inferior at o Tercirio indica atividade tectnicarepetida, com soerguimento recorrente dos terrenos doembasamento na rea-fonte (De Ros et al. indito).

As assemblas de minerais pesados so domina-das por granadas derivadas, principalmente de terrenos

metassedimentares de alto grau metamrco, e minorit-riamente de granitos do tipo S. A presena relativamentefreqente de cianita em diversas amostras, alm da ocor-rncia de silimanita, andaluzita e estaurolita, indica de-rivao de metapelitos ricos em Al de alto a mdio graumetamrco encontrados em terrenos metassedimenta-res do embasamento da costa leste (Complexo Parabado Sul e Terreno Cabo Frio conforme denidos por Pe-drosa Soares et al. 2001, Heilbron et al. 2004, Schmitt& Trouw 2004). Minerais mcos (hornblena, tremolita-

actinolita, epidoto e clorita) so minoritrios na assem-blia, indicando pequena contribuio de rochas mcas.Os padres de distribuio dos minerais pesados, comaparecimento de estaurolita nas seqncias mais jovens,sugere que os processos de eroso no Cretceo inferiordenudaram inicalmente as associaes de rochas maisprximas da linha de costa da poca, notadamente oComplexo Paraba do Sul do terreno Oriental e foramgradativamente interiorizando, de modo a alcanar ro-chas do Grupo Rio Doce (Remus indito).

Adiconalmente, estudos de termocronologiapor traos de sso em apatitas na Bacia do EspritoSanto permitiram identicar as diferentes idades de so-erguimento e eroso da rea-fonte. A comparao dosresultados da bacia com aqueles do embasamento, mos-traram-se consistentes entre si, e os eventos marcadosna bacia tambm foram observados no embasamento,com idades de 18-19 Ma, 45-55Ma, interpretados comograndes pulsos de soerguimento no embasamento adja-

cente (Vignol-Lelarge indito).Idades U-Pb em zirces detrticos dos arenitos

mostram valores dominantes do nal do Ciclo Brasiliano(400-600 Ma). Zirces Paleoproterozicos e Arqueanosso subordinados e indicam origem de gros reciclados,incorporados no interior de rochas metassedimentaresbrasilianas com idades herdadas de rochasfonte pri-mrias. A ausncia de monazitas detrticas mais antigasque ~ 630 Ma indica que as reas-fonte dos arenitosestudados eram exclusivamente do cinturo Brasiliano

Figura 7 - Geologia do embasamento adjacente as bacias do Esprito Santo e Jequitinhonhamostrando a distribuio dos principais terrenos-fonte (modicado de Delgado & Pedreira 1994e Oliveira et al. 1997).


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e que os zirces Arqueanos e Paleoproterozicos soreciclados e herdados dos metassedimentos. Em conse-qncia, a rea-fonte dos arenitos estudados est limi-tada aos terrenos Oriental e Cabo Frio e no alcanou oTerreno Ocidental (Remus indito).

BACIA DO JEQUITINHONHA Os estudos de prove-nincia em diversos poos na Bacia de Jequitinhonha(Fig. 7) com a integrao de vrias tcnicas, mostram umpadro de eroso com denudao progressiva de rochasda cobertura, iniciando com rochas metamrcas de bai-xo grau (Grupo Rio Pardo), conforme indicado pela pre-sena de cloritide, abundncia de clorita e litoclastos delitos nos arenitos do Aptiano (De Ros et al. indito).

A presena de amostras com paragneses con-tendo cianita, andaluzita e zirces derivados de grani-tides com idades do nal do Ciclo Brasiliano (550-530Ma) um indicador da participao de reas-fontes re-lacionadas as unidades Macabas-Espinhao, mais dis-

tantes e interiorizadas. Estes parmetros indicam que oprecursor do Rio Jequitinhonha foi provavelmente umsistema de drenagem ativo desde o nal do Cretceoinferior, que contribuia para a sedimentao da Baciado Jequitinhonha (Remus indito).

As assemblias dos minerais pesados mostramum trend geral de incremento da participao de rochas-fonte flsicas (gnaisse flsicos, granitides e pegmati-tos) indicado pela aumento da proporo de zirco +monazita + xenotmio + turmalina na sequencias mais

jovens. Na medida que a eroso progride no Abiano-Cenomaniano a contribuio dos terrenos epimetamr-

cos diminui e incrementa a participao dos terrenode alto grau metamrco (Remus indito). Este trend consistente com a maior frequncia de litoclastos deepimetamortos e cloritide, nas seqncias mais anti-gas e escassez destes componentes nas seqncias maisjovens. Tal padro indica uma composio quartzo-fel-dsptica para os potenciais reservatrios turbidititos doTerciario nesta bacia (De Ros et al. indito).

BACIA DE SANTOS Estudos varietais da granadadetrtica, via microssonda eletrnica, em amostras dearenitos de diversos poos da Bacia de Santos (Fig. 8)mostram variaes composicionais temporais e espa-ciais importantes nas diversas seqncias da bacia (Re-

mus indito). As cinco seqncias estudadas possuemimportante contribuio de granadas derivadas de terre-nos metamrcos de alto grau (tipo A) com contribui-o subordinada de granadas do tipo B (baixo a mdiograu metamrco e granitos do tipo S). A Seqncia IIIpossui importante contribuio de granadas com fortecomponente grossulria (granadas do tipo D), indicandoderivao de terrenos-fonte contendo rochas metacar-

bonticas, escarnitos e/ou litologias relacionadas. Nestamesma seqncia aparecem, pela primeira vez na bacia,granadas derivadas de pegmatitos granticos (tipo E).Por outro lado, a Seqncia IV posssui uma importante

contribuio dada pela populao de granadas do tipo C,derivadas de metabasitos (gnaisses mcos e anbolitos)praticamente ausente, ou pouco representada, nas outrasseqncias (Fig. 9). Tais variaes composicionais esto

Figura 8 - Localizao da Bacia de Santos, no contextodas bacias costeiras brasileiras, mostrando a geologia

simplicada do embasamento adjacente.

Figura 9 - Composio das granadas detrticasde amostras de arenitos das seqncia III e IVda Bacia de Santos. A Seqncia IV possui ex-

pressiva representao de granadas derivadasde metabasitos enquanto que na Seqncia IIIocorre uma mudana de provenincia indicado

pela presena de granadas derivadas de ro-chas metacarbonticas (campo D) e de apli-tos e pegmatitos granticos (campo E) ausentesna Seqncia IV. As duas seqncias possuem

granadas derivadas de rochas metamrcasde alto e mdio/baixo graus dos campos A e B,respectivamente (limites dos campos conforme

Fig. 3).


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diretamente ou indiretamente relacionadas ao potencialdestas areias para formarem arenitos-reservatrio. Areiasderivadas de terrenos de alto-grau (granadas do campoA), possuem melhor potencial para formarem reserva-trios de alta qualidade, quando comparadas com areiasderivadas de terrenos de baixo a mdio grau (granadasdo campo B), terrenos com metacarbonticas e escarni-tos (granadas do campo D), e metabasitos - indicados porgranadas do campo C (Remus et al. 2007).

CAMPO DE MEXILHO Os arenitos do campo deMexilho na Bacia de Santos so caracterizados porconterem elevada abundncia de clorita (at ~ 30%) deorigem diagentica. Estudos de provenincia nestes se-dimentos, utilizando a combinao de anlise conven-cional de minerais pesados, composio da granada ecomposio qumica de rocha total alm de frao argi-la, istopos de Sm/Nd em arenitos e pelitos, indicaramuma derivao a partir de rochas do Terreno Oriental,

dominantemente do Arco Magmtico Rio Negro.

BACIA DE PELOTAS Estudos de provenincia sedi-mentar na poro supercial da Bacia de Pelotas (Fig.10), utilizando composio qumica das granadas,mostraram a presena de cinco populaes para os se-

dimentos quaternrios da Bacia de Pelotas e que cor-respondem a litologias encontradas no Escudo Sul-rio-grandese adjacente (Fig. 11) (Splendor & Remus 2005,Splendoret al. no prelo). A populao mais freqentee abundante consiste de granadas ricas no componentepiropo, indicando reas-fonte de terrenos de alto graumetamrco, granulitos, gnaisses peliticos e charnocki-tos. Granadas deste tipo ocorrem no Complexo SantaMaria Chico do Bloco Taquaremb do embasamentoadjacente (Hartmann et al. 2000). No entanto, as drena-gens atuais que desembocam no Rio Camaqu e desa-guam na Lagoa dos Patos no alcanam estes granulitosque encontram-se atualmente num alto estrutural. Siste-mas de drenagem que captam sedimentos nestas litolo-gias consistem de rios que correm, atualmente, para We NW e desembocam no Rio Uruguai ou, para SW emdireo ao territrio do Uruguai e desembocam no Oce-ano Atlntico. Desta forma, e tendo em vista a derivade Sul para Norte das correntes litorneas, conclui-se

que a rea-fonte destas granadas envolveu estes ltimossistemas de drenagens (SW), com importante contribui-o de sedimentos derivados dos terrenos de alto-grau(granulitos pr-brasilianos) do Cinturo Valentines, lo-calizado mais a sul no territrio do Uruguai.

Figura 11 - Composio qumica das grana-das detrticas dos sedimentos da poro su-percial da Bacia de Pelotas (a) comparadacom as granadas das diferentes litologias do

Escudo Sul-riograndense (b). As granadasderivadas de terrenos de alto grau metamr-co (campo A) so as mais freqentes nasamostras da Bacia de Pelotas. Os campos so

os mesmos da gura 3; n = nmero de grosanalisados (modicado de Splendor & Remus2005 e Splendor et al. no prelo).

Figura 10 - Localizao das amostras dos sedimentosinconsolidados estudados da poro supercial (Qua-

ternrio) da Bacia de Pelotas (modicado de Martins,etal. 1978 in: Splendor & Remus 2005). A seta indica adireo de disperso sedimentar do Quaterrio e Re-cente.


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CONCLUSES (1) O estudo da provenincia de se-dimentos siliciclsticos, notadamente arenitos, envolvea aplicao de tcnicas multidisciplinares para obten-o de resultados ecientes.

(2) A anlise modal da composio essencialdos arenitos, com o uso de mtodos adequados de con-tagem (Gazzi-Dickinson), permite discriminar os am-

bientes tectnicos das reas-fontes e bacias e suas din-micas relaes evolutivas, no tempo e no espao.

(3) A petrograa detalhada associada discrimi-nao temporal (contemporneos x no-contemporne-os; primeiro ciclo x reciclado) e espacial (intrabacial xextrabacial) dos componentes, permitiu avanos impor-tantes nos estudos de provenincia e na compreenso dadinmica deposicional nas bacias e dos controles estrati-grcos e tectnicos atuantes sobre a sedimentao.

(4) Embora os diagramas ternrios permitamboa discriminao para sedimentos ricos em fragmen-tos lticos, caractersticos de ambientes tectonicamante

ativos, a sua resoluo limitada na determinao daprovenincia de arenitos derivados de blocos continen-tais de margem passiva, freqentemente de composiofeldsptica. Alm disso, diversos fatores modicam acomposio original dos sedimentos durante o intem-perismo, transporte, deposio e diagnese.

(5) As assemblas de minerais pesados dos are-nitos constituem a fonte de informaes mais precisae robusta para o estudo da provenincia. As principaisrazes para isto so: os minerais pesados constituemparagneses restritas e diagnsticas das rochas-fonte;os principais controles composicionais dos minerais

pesados no ciclo sedimentar so conhecidos ampla-mente, podendo-se isolar os efeitos que apagam o si-nal de provenincia, conforme a proposta de Morton &Hallsworth (1994).

(6) As tcnicas analticas modernas permitemsosticar a anlise varietal de gros individuais, envol-vendo anlise de elementos maiores (microssonda ele-trnica), elementos traos incluindo terras raras (laserabaltion - ICP-MS), obteno de idades absolutas emgros individuais pelos mtodos isotpicos (SHRIMP elaser ablation ICP-MS alm de outras microssondas i-nicas).

(7) A abundncia e freqncia de ocorrncia degranada em arenitos, sua relativa resistncia aos proces-sos de intemperismo e diagnese, permitem a utilizaode anlise varietal com a determinao da composioqumica dos gros individuais como uma ferramentarobusta para discriminar os diferentes terrenos-fontesformadores de granada.

(8) A turmalina e o cromo-espinlio, por seremainda mais resistentes que a granada, so excelentestraadores de rocha-fonte e podem ser utilizados emanlises varietais em arenitos que possuem abundncia

relativa destes minerais. Virtualmente, qualquer mine-ral pesado que ocorrer em abundncia relativamenteelevada nos arenitos pode ser utilizado em anlise va-rietal como traador de rocha-fonte.

(9) Idades geocronolgicas pelo mtodo U-Pbem zirco e U-Th-Pb em monazita detrtica permitemconectar o gro no arenito, com a idade da rocha- fonte.Dados deste tipo permitem identicar os terrenos-fonteque contriburam para a provenincia com muita preci-so.

(10) A composio qumica de rocha-total, in-cluindo elementos maiores e traos juntamente com a

composio isotpica Sm/Nd so tcnicas complemen-tares que podem ser utilizadas em arenitos mas respon-dem com maior preciso na anlise de provenincia desedimentos pelticos.

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Proveniência sedimentar métodos e técnicas analíticas aplicadas