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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.44.2010.tde-08012011-003004
Document
Author
Full name
Felipe Lamus Ochoa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Goes, Ana Maria (President)
Melo, Mario Sergio de
Sawakuchi, Andre Oliveira
Title in Portuguese
Análise de minerais pesados aplicada ao mapeamento geológico na Bacia Paraíba
Keywords in Portuguese
Bacia Paraíba
Mapeamento geológico
Mineral pesados
Petrografia sedimentar
Abstract in Portuguese
O mapeamento geológico dos depósitos siliciclásticos aflorantes nas bacias marginais do nordeste brasileiro tem gerado um alto volume de designações estratigráficas ainda abertas às discussões. No intuito de subsidiar a resolução deste problema cartográfico foi escolhida a parte emersa da Bacia Paraíba, mais especificamente as sub-bacias Alhandra e Mirirí. Para isto foi realizada a caracterização mineralógica e petrográfica dos arenitos cenozóicos da Bacia Paraíba, com vistas a identificação de critérios discriminadores entre os diversos depósitos siliciclásticos aflorantes. Derivado deste processo é acrescentado o reconhecimento das áreas fontes desses arenitos e suas implicações na evolução do Cenozóico da Bacia Paraíba. Análises laboratoriais incluíram análises granulométricas, de minerais pesados e morfológica de grãos em 134 amostras de superfície e subsuperfície. Foram estudadas também 5 seções delgadas para testar a petrografia sedimentar como ferramenta no auxílio do mapeamento geológico. A identificação dos minerais pesados transparentes foi feita através microscópio petrográfico, com quantificação dos principais minerais transparentes (100 grãos/lâmina), além de várias contagens independentes (100 grãos/lâmina) das relações transparentes/opacos, do par rutilo/zircão e sobre as formas e grau de arredondamento de zircão e turmalina. Em superfície foram mapeadas como unidades siliciclásticas de base para topo a Formação Barreiras (Mioceno), Depósitos Pós-Barreiras I (Neopleistoceno) e Depósitos Pós-Barreiras II (Holoceno). Em subsuperfície, o furo estudado atravessa toda seção cenozóica e mesozóica, inclusive as unidades basais da bacia, as formações Beberibe e Itamaracá. A mineralogia acessória é dominada por minerais opacos com porcentagens superiores a 60% em todas as unidades. Em toda sucessão cenozóica, as assembléias de minerais transparentes são muito homogêneas e apresentam como minerais principais zircão, turmalina, cianita e rutilo e, subordinadamente, estaurolita, andaluzita, topázio e anfibólios cálcicos. Ocorrem como traços sillimanita, epidoto, monazita e granada. Em subsuperfície, no entanto, na unidade basal é reportada a existência de granada como mineral principal. A análise de formas de zircão e turmalina permitiu diferenciar, tanto em superfície como em subsuperfície, os depósitos estudados. Em termos gerais, existe um maior grau de arredondamento das formas de zircão e turmalina na direção do topo das unidades. Os dados de petrografia, ainda que poucos, apontam diferenças texturais, composicionais e inclusive diagenéticas entre os arenitos aflorantes na bacia. Esta ferramenta mostrou-se promissora para a caracterização das unidades da bacia. A mineralogia acessória em superfície não permite diferenciar as unidades aflorantes, mas, em subsuperfície, mostra que a Formação Beberibe tem uma assinatura de granada que a caracteriza muito bem e permite concluir, de maneira categórica, que esta unidade não aflora na área estudada. Os resultados do estudo de formas em zircão e principalmente em turmalina permitem diferenciar as unidades aflorantes pelo grau de arredondamento dos grãos, o que evidencia uma reciclagem sedimentar inclusive das unidades cretáceas. Este dado é reproduzível em subsuperfície, onde as categorias euédricas concentram-se nas unidades basais. Assim, considera-se que as principais fontes para os depósitos cenozóicos são resultantes do retrabalhamento de unidades sedimentares preexistentes, e subordinadamente, de fontes primárias relacionadas às rochas metamórficas da Zona Transversal da Província Borborema.
Title in English
Heavy minerals analysis applied to geological mapping of Paraíba Basin
Keywords in English
Geological mapping
Heavy minerals
Paraíba Basin
Sedimentary petrography
Abstract in English
The geologic mapping of siliciclastic deposits which outcrop in the marginals basins of Brazilian northeast have generated a high volume of stratigraphic designations that are opened to actual discussions. In order to solve this cartographic problem, the emerging part of the Paraiba basin was chosen, specifically the sub-basins of Alhandra and Mirirí. For this reason were realized the mineralogic and petrographic characterizations of the Cenozoic sands and sandstones of the Paraiba Basin, with the purpose of identifying the discriminating criteria between the diverse siliciclastic deposits. Additionally were realized the recognition of the sandstones´ source areas and its implications in the evolution of the Paraíba Basin in the Cenozoic times. The laboratory analysis included heavy minerals, granulometric, morphology from grains in 134 surface and subsurface samples. Five thin sections were studied to testify the sedimentary petrography as a tool for geological mapping. The identify of heavy minerals was done under petrographic microscope for species descriptions, with counting of 100 grains per slide. Several independent counts (100 grains/slide) of the ratio transparent/opaque, the rutile/zircon index and shape and grain roundness of the zircon and tourmaline were also done. On the geological mapping, the siliciclastic units were considered, from the base to the top, Barreiras Formation (Miocene), deposits Post-Barreiras I (Neopleistocene) and deposits Post-Barreiras II (Holocene). On subsurface, the drill hole studied crosses through the whole Cenozoic and Mesozoic stratigraphy of the basin, including the basal units (Beberibe and Itamaracá formations). The accessory mineralogy is dominated by opaque heavy minerals with higher percentages than 60% in all units. In the whole Cenozoic succession, the assembly of transparent heavy minerals is very homogeneous and is essentially composed by zircon, tourmaline, kyanite and rutile, containing also staurolite, andalusite, topaz and calcic amphibole subordinately. Sillimanite, epidote, monazite and garnet occur as a trace minerals. Otherwise, on subsurface, garnet is reported as a principal mineral in the basal unit. The analysis of zircon and tourmalines shapes allowed to distinguish all the studied deposits. In general, the grade of roundness in grains of zircon and tourmaline increases to the top of succession. The petrografic data showed textural, compositional and diagenetic differences between the cropping out sands - sandstones of the basin. This tool seemed to be a promising to characterize the stratigraphic units of Paraíba Basin. The accessory mineralogy permitted to distinguish the Beberibe Formation, which is well characterized by the presence of garnet. On the other hand, the absence of garnet in the described sandstones let to conclude the Beberibe Formation not exposed in the mapped area. The data from shape studies in grains of zircon and tourmaline allowed to differentiate the cropping out units by the roundness grade, evidencing a sedimentary recycling, including the Cretaceous units. This data is reproducible on subsurface samples where the euedrical categories are concentrated on the basal units. At last, the main sources of the Cenozoic deposits are considered to be reworked preexistence sedimentary units, and subordinately, the primary sources comprise the metamorphic rocks from Transversal Zone of Borborema Province.
 
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Publishing Date
2011-01-10
 
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