Provenance of fine-grained sedimentary rocks derived from Rb-Sr and Sm-Nd analyses: the example of the Santa Maria Formation (Triassic, Parana Basin, Southern Brazil)

Diogo  Rodrigues Andrade Da Silva; Ana Maria  Pimentel Mizusaki; Sylvia Maria  Couto Dos Anjos; Edinei  Koester; André  Weissheimer De Borba

Autores/as

Diogo Rodrigues Andrade Da Silva Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Geociências (IG-UFRGS) Avenida Bento Gonçalves, 9500, Prédio 43127, Sala 112 - CEP: 91501-970 - Porto Alegre (RS), Brasil
Ana Maria Pimentel Mizusaki Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Geociências (IG-UFRGS) Avenida Bento Gonçalves, 9500, Prédio 43127, Sala 112 - CEP: 91501-970 - Porto Alegre (RS), Brasil. Pesquisador CNPq
Sylvia Maria Couto Dos Anjos PETROBRAS, Av. Chile, 65 - 13º andar - Centro - Edise - Rio de Janeiro/RJ - Brasil
Edinei Koester Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Geociências (IG-UFRGS) Avenida Bento Gonçalves, 9500, Prédio 43127, Sala 112 - CEP: 91501-970 - Porto Alegre (RS), Brasil
André Weissheimer De Borba Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Geociências (IG-UFRGS) Avenida Bento Gonçalves, 9500, Prédio 43127, Sala 112 - CEP: 91501-970 - Porto Alegre (RS), Brasil

Palabras clave:

Sedimentary rocks; Rb-Sr methodology; Sm-nd methodology; Provenance

Resumen

In this work, the Rb-Sr and Sm-Nd methods were applied to fine-grained sedimentary rock samples of the Santa Maria Formation (Triassic, Paraná Basin) in order to have provenance information. The Sm-Nd, although being considered as a new technique when applied to sedimentary rocks is an important parameter to the determination of potential source rocks. The acquired information with the Sm-Nd method and the integration with Rb-Sr data allowed to propose the reconstruction of the source areas concerning Santa Maria Formation. The results are fundamental to improve these methodologies when applied in sedimentary rocks.

Citas

Allen, J.R.L., 1991. Sedimentary processes and facies in the Gironde estuary. A recent model for macrotidal estuarine systems. In D.G. Smith, G.E. Reison, B.A. Zaitlin, R.A. Rahmani (Eds.),Clastic Tidal Sedimentology. Canadian Society of Petroleum Geologists Memoir 16:29-39.

Andersson, P.O.D., Å. Johansson and R.A. Kumpulainen, 2003. Sm-Nd isotope evidence for the provenance of the Skoorsteenberg Formation, Karoo Supergroup, South Africa. Journal of African Earth Sciences 36:173-183.

Awwiller, D.N. and L.E. Mack, 1991. Diagenetic modification of Sm-Nd model ages in Tertiary sandstones and shales, Texas Gulf Coast. Geology 19:311-314.

Babinski, M., F. Chemale Jr., L.A. Hartmann, W.R. Van Schmus and L.C. Silva, 1996. Juvenile accretion at 750-700 Ma in southern Brazil. Geology 24:439-442.

Babinski, M., F. Chemale Jr., W.R. Van Schmus and L.C. Silva, 1997. U-Pb and Sm-Nd geochronology of the Neoproterozoic granitic-gneissic Dom Feliciano Belt, southern Brazil. Journal of South American Earth Sciences 10:263-274.

Ball, T.T. and G.L. Farmer, 1998. Infilling history of a Neoproterozoic intracratonic basin: Nd isotope provenance studies of the Uinta Mountain Group, Western United States. Precambrian Research 87:1-18.

Bitencourt, M.F.A.S. and L.V.S. Nardi, 1993. Late- to post-collisional Brasiliano magmatism in southernmost Brazil. Anais da Academia Brasileira de Ciências 65:3-16.

Borba, A.W. and A.M.P. Mizusaki, 2003. Santa Bárbara Formation (Caçapava do Sul, southern Brazil): depositional sequences and evolution of an Early Paleozoic post-collisional basin. Journal of South American Earth Sciences 16:365-380.

Borba, A.W., M.L. Vignol and A.M.P. Mizusaki, 2002. Uplift and denudation of the Caçapava do Sul granitoids (southern Brazil) during Late Paleozoic and Mezosoic constraints from apatite fission track data. Journal of South American Earth Sciences 15:683-692.

Borba, A.W., E.F. Lima, M.L. Vignol, A.M.P. Mizusaki, I. Sparrenberg and C.E. Barros, 2003a. Significance of Late Paleozoic fission-track ages in volcanic rocks from the Lavras do Sul region, southernmost Brazil. Gondwana Research 6:79-88.

Borba, A.W., A.M.P. Mizusaki, D.R.A. Silva and K. Kawashita, 2003b. Razões isotópicas 87Rb/86Sr, 87Sr/86Sr e 143Nd/144Nd como traçadores de proveniência de rochas sedimentares siliciclásticas: exemplos no Grupo Camaquã. Pesquisas em Geociências 30:39-50.

Borba, A.W., A.J. Maraschin and A.M.P. Mizusaki, 2004. Stratigraphic analysis and depositional evolution of the Neoproterozoic Maricá Formation (southern Brazil): constraints from field data and sandstone petrography. Gondwana Research 7:871-886.

Borba, A.W., A.M.P. Mizusaki, D.R.A. Silva, E. Koester, F.L. Noronha and J. Casagrande, 2006. Provenance of the Neoproterozoic Maricá Formation (Sul-rio-grandense Shield, southern Brazil): petrographic and Sm-Nd isotopic Constraints. Gondwana Research 9:464-474.

Bossi, J. and C. Gaucher, 2004. The Cuchilla Dionisio Terrane, Uruguay: an allochtonous block accreted in the Cambrian to SW-Gondwana. Gondwana Research 7:661-674.

Caputo, M.V. and J.C. Crowell, 1985. Migration of glacial ceters across Gondwana during Paleozoic era. Geological Society of America Bulletin 96:1020-1036.

Chemale Jr. F., L.A. Hartmann and L.C. Silva, 1995. Stratigraphy and tectonism of the Brasiliano Cycle in southern Brazil. Communications of the Geological Survey of Namibia 10:151-166.

Chemale Jr. F., 2000. Evolução Geológica do Escudo Sul-rio-grandense. In Holz, M. & L.F. DeRos (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul. Porto Alegre. Centro de Investigação do Gond-wana/Universidade Ferederal do Rio Grande do Sul, p. 13-52.

Compston, W. and R.T. Pidgeon, 1962. Rubidium-Strontium dating of shales by the whole-rock method. Journal of Geophysical Research 67:3493-3502.

Cordani, U.G., A.M.P. Mizusaki, K. Kawashita and A. Thomaz Filho, 2004. Rb-Sr systematics of Holocene pelitic sediments and their bearing on whole rock dating. Geological Magazine 141:233-244.

DePaolo, D.J., 1988. Neodymium Isotope Geochemistry. Springer-Verlag, Berlin, 187 pp.

Faure, G., 1986. Principles of isotope geology. Jonh Wiley & Sons, New York, 587 pp.

Farmer, G.L., G. Espinoza, M. Morales, M.W. Martín and S.A. Bowring, 2001. Nd isotope constraints on sources of Neoproterozoic to Early Cambrian siliciclastic sedimentary rocks in northern Sonora. Journal of South American Earth Sciences 14:437-446.

Fernandes, L.A.D., A. Tommasi and C.C. Porcher, 1990. Esboço estrutural de parte do Batólito Pelotas, região de Quitéria-Capivarita. Acta Geologica Leopoldensia 30:117-138.

Fernandes, L.A.D., R. Menegat, A.F.U. Costa, E. Koester, C.C. Porcher, A. Tommasi, G. Kraemer, G.E. Ramgrab and E. Camozzato, 1995. Evolução tectônica do Cinturão Dom Feliciano no Escudo Sul-rio-grandense, Parte I - uma contribuição a partir do registro geológico. Revista Brasileira de Geociências 25:351-374.

Frantz, J.C., E.F. Lima, R.P. Machado and M. Naumann, 1984. Contribuição à geologia de Encruzilhada do Sul-RS. In: Congresso Brasileiro Geologia, 33, 1984, Rio de Janeiro. Anais..., Sociedade Brasileira de Geologia 5:2407-2416.

Frantz, J.C., N.F. Botelho, M.M. Pimentel, A. Potrel, E. Koester and R.S. Teixeira, 1999. Relações isotópicas Rb-Sr e Sm-Nd e idades do magmatismo granítico brasiliano da região leste do Cinturão Dom Feliciano no Rio Grande do Sul: evidências de retrabalhamento de crosta continental paleoproterozóica. Revista Brasileira de Geociências 29:227-232.

Gleason, J.D., P.J. Patchett, W.R. Dickinson and J. Ruiz, 1994. Nd isotopes link Ouachita turbidites to Appalachian sources. Geology 22:347-350.

Gleason, J.D., P.J. Patchett, W.R. Dickinson and J. Ruiz, 1995. Nd isotopic constraints on sediment sources of the Ouachita-Marathon fold belt. Geological Society of America Bulletin 107:1192-1210.

Hartmann, L.A., L.C. Silva, M.V.D. Remus, J.A.D. Leite and R.P. Phillip, 1998. Evolução geotectônica do Sul do Brasil e Uruguai entre 3,3 Ga e 470 Ma. Actas, II Congreso Uruguayo de Geología, p. 277-284, Punta del Este, Uruguay.

Hartmann, L.A., J.A.D. Leite, N.J. McNaughton and J.O.S. Santos, 1999. Deepest exposed crust of Brazil - SHRIMP establishes three events. Geology 27:947-950.

Hartmann, L.A., A.P. Lopes, Y. Wang, D. Liu and M.A.Z. Vasconcellos, 2003. Oceanic plateau accretion at 705 Ma in the southern Brazilian shield. Short papers 4th South American Symposium on Isotope Geology 1:178, Salvador, Brazil.

Holz, M. and R. Carlucci, 2000. Litoestratigrafia, Estratigrafia de Seqüências e Evolução Paleofisiográfica da zona de borda da Bacia do Paraná no Rio Grande do Sul durante o Eo-Permiano. In Holz, M., L.F. De Ros (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul, Centro de Investigação do Gondwana/Universidade Ferederal do Rio Grande do Sul, p. 303-322.

Jost, H. and M.F.A.S. Bitencourt, 1980. Estratigrafia e tectônica de uma fração da Faixa de dobramentos Tijucas no Rio Grande do Sul. Acta Geologica Leopoldensia 4:27-59.

Leinz, V., A.F. Barbosa and E. Teixeira, 1941. Mapa Geológico Caçapa-va-Lavras. Boletim 90, Secretaria da Agricultura, Indústria e Comércio - RS.

Leite, J.A.D., L.A. Hartmann, N.J. McNaughton and F. Chemale Jr., 1998. SHRIMP U/Pb zircon geochronology of Neoproterozoic juvenile and crustal-reworked terranes in southernmost Brazil. International Geology Reviews 40:688-705.

Machado, N., J.C. Koppe and L.A. Hartmann, 1990. A late Proterozoic U-Pb age for the Bossoroca Belt, Rio Grande do Sul, Brazil. Journal of South American Earth Sciences 3:87-90.

McBride, E. F., 1963. A classification of common sandstones. Journal of Sedimentary Geology 33:664-669.

McLennan, S.M., S.R. Taylor, M.T. McCulloch and J.B. Maynard, 1990. Geochemical and Nd-Sr isotopic composition of deep-sea turbidites: crustal evolution and plate tectonic associations. Geochimica et Cosmochimica Acta 54:2015-2050.

Menezes, J.R.C., 2000. Estratigrafia do Neopermiano da Bacia do Paraná no Rio Grande do Sul. In Holz, M., L.F. De Ros (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul, Centro de Investigação do Gondwana-Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 323-334.

Milani, E.J., 1997. Evolução Tectono-Estratigráfica da Bacia do Paraná e seu Relacionamento com a Geodinâmica Fanerozóica do Gondwana Sul-Ocidental. Unpublished M.Sc. Dissertation, Instituto de Geociências/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 255 pp.

Milani, E.J., 2000. Geodinâmica Fanerozóica do Gondwana sulocidental e a Evolução Geológica da Bacia do Paraná. In: Holz, M., L.F. De Ros (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul, Centro de Investigação do Gondwana/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 275-302.

Mizusaki, A.M.P., 1992. Comportamento do Rb e do Sr em sedimentos recentes: implicação na datação radiométrica de rochas sedimentares. Unpublished Ph.D. Thesis, Universidade de São Paulo, 144 pp.

Mizusaki, A.M.P., J.H.G. Melo, M.L. Vignol-Lelarge and P. Steemans, 2002. Vila Maria Formation, Paraná Basin, Brazil - an example of integrated geochronological and palynological dating. Geological Magazine, Cambridge 139:453-463.

Nelson, B.K. and D.J. DePaolo, 1988. Comparison of isotopic and petrographic provenance indicators in sediments from Tertiary continental basins of New Mexico. Journal of Sedimentary Petrology 58:348-357.

Paim, P.S.G., Chemale Jr. F., and R.C. Lopes, 2000. A Bacia do Camaquã. In: Holz, M., L.F. De Ros (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul, Centro de Investigação do Gondwana/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 231-274.

Philipp, R.P. and R. Machado, 2002. Ocorrência e significado dos septos do embasamento encontrados nas suítes graníticas do Batólito Pelotas, RS, Brasil. Pesquisas em Geociências 29:43-60.

Pierini, C., 2001. Uso integrado de técnicas analíticas na análise estratigráfica de Sistemas Fluviais - o exemplo das formações Santa Maria e Caturrita (Triássico Superior, Bacia do Paraná, RS). Unpublished M.Sc. Dissertation, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 128 pp.

Pimentel, M.M., M.A. Dardenne, R.A. Fuck, M.G. Viana, S.L. Junges, D.P. Fischel, H.J.Seer and E.L. Dantas, 2001. Nd isotopes and the provenance of detrital sediments of the Neoproterozoic Brasília Belt, central Brazil. Journal of South American Earth Sciences 14:571-585.

Porcher, C.C., N.J. McNaughton, J.A.D. Leite, L.A. Hartmann andL.A.D. Fernandes, 1999. Idade SHRIMP em zircão: vulcanismo ácido do Complexo Metamórfico Porongos. Boletim de Resumos, 1º Simpósio sobre Vulcanismo e Ambientes Associados, p. 110, Gramado, Brazil.

Remus, M.V.D, N.J. Mcnaughton, L.A. Hartmann and I.R. Fletcher, 1997. Zircon SHRIMP dating and Nd isotope data of granitoids of the São Gabriel Block, southern Brazil: evidence for an Archean Paleoproterozoic basement, II International Symposium on granites and associated mineralization, p. 271-272, Salvador, Brazil.

Roisenberg, A. and A.P. Viero, 2000. O Vulcanismo Mesozóico da Bacia do Paraná no Rio Grande do Sul. In: Holz, M., L.F. De Ros (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul, Centro de Investigação do Gondwana/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 355-374.

Saalmann, K., L.A. Hartmann, M.V.D. Remus, E. Koester and R.V. Conceição, 2005. Sm-Nd isotope geochemistry of metamorphic volcano-sedimentary successions in the São Gabriel Block, southernmost Brazil: evidence for the existence of juvenile Neoproterozoic oceanic crust to the east of the Rio de la Plata craton. Precambrian Research 136:159-175.

Scherer, C.M.S., U.F. Faccini and E.L. Lavina, 2000. Arcabouço Estratigráfico do Mesozóico da Bacia do Paraná. In: Holz, M.& L.F. DeRos (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul. Porto Alegre. Centro de Investigação do Gondwana/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 335-354.

Scherer, C.M.S., P.S.G. Paim and M.A. Melo, 2003. Estratigrafia de alta resolução em sucessões flúvio-eólicas: o exemplo do Alogrupo Guaritas (Bacia do Camaquã) na localidade da Pedra Pintada, Rio Grande do Sul, Brasil. I Encontro sobre a Estratigrafia do Rio Grande do Sul: Escudo e Bacias. Anais, p. 99-104, Porto Alegre, Brazil.

Scherer, C.M.S. and E.L.C. Lavina, in press. Stratigraphic evolution of a fluvial-eolian succession: the example of the Upper Jurassic-Lower Cretaceous Guara and Botucatu formations, Parana Basin, southernmost Brazil. Gondwana Research, in press.

Soliani Jr., E., E. Koester and L.A.D. Fernandes, 2000. Geologia isotópica do Escudo Sul-rio-grandense, parte II: os dados isotópicos e interpretações petrogenéticas. In Holz, M.; L.F. De Ros (Eds.). Geologia do Rio Grande do Sul. Centro de Investigação do Gondwana/Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p.175 230.

Sommer, C.A., E.F. Lima, L.V.S. Nardi, J.D. Liz, R. Pierosan and B.L. Waichel, 2003. Stratigraphy of the Acampamento Velho Alloformation in the Ramada Plateau, Vila Nova do Sul region, RS. In I Encontro sobre a Estratigrafia do Rio Grande do Sul: Escudo e Bacias.Anais, p. 105-110, Porto Alegre, Brazil.

Vasconcellos, M.A.Z., G. Giuriatti, L.A. Hartmann, D. Liu and R.P. Philipp, 2003. Integrated geochronological and structural evaluation of the significance of detrital zircon crystals from the Porongos complex, southern Brazilian shield. 4th South American Symposium on Isotope Geology, Short papers 1:134-137, Salvador, Brazil.

Zerfass, H., A J.V. Garcia, A M. Susczynski and E.L. Lavina, 2000. Análise de proveniência nos arenitos neopermianos e triássicos da Bacia do Paraná na região de São Pedro do Sul (RS): uma contribuição para arquitetura estratigráfica e evolução tectonosedimentar. Acta Geologica Leopoldensia 23:61-84.

Zerfass, H., E.L. Lavina, C.L. Schultz, A.J.V. Garcia, U.F. Faccini and F. Chemale Jr., 2003. Sequence stratigraphy of continental Triassic strata of southernmost Brazil: a contribution to Southwestwern Gondwana palaeogeography and palaeoclimate. Sedimentary Geology 161:85-105.

Zerfass, H., F. Chemale Jr. and E.L. Lavina, 2005. Tectonic control of the Triassic Santa Maria Supersequence of the Paraná Basin , southernmost Brazil , and its correlation to the Waterberg Basin, Namibia. Gondwana Research 8:163-176.

Zhao, J.X., M.T. McCulloch and V.C. Bennett, 1992. Sm-Nd and U-Pb zircon isotopic constraints on the provenance of sediments of the Amadeus Basin, central Australia: evidence for REE fractionation. Geochimica et Cosmochimica Acta 56:921-940.