O mar epicontinental Itaituba na região central da Bacia do Amazonas: paleoambiente e correlação com os eventos paleoclimáticos e paleoceanográficos do carbonífero

The Carboniferous paleogeography of the West Gondwana was dominated by epicontinental seas connected with the Panthalassa Ocean to the west. 50m-thick Pennsylvanian mixed siliciclastic-carbonate transgressive succession of the Amazonas Basin, Northern Brazil, were studied in outcrops and cores using facies and stratigraphic analysis in combination with O- and C-isotopic stratigraphy. Thirty-four facies, representative of coastal to shelf depositional systems grouped in three facies associations (FA): FA1) coastal desertic deposits, consisting of fine to medium-grained sandstone, mudstone and fine-grained dolostone that corresponds to a complex association of aeolian dunes, sand sheets, interdunes, fluvial channels and lagoon deposits bioturbated by Palaeophycus, Lockeia, Thalassinoides and Rosselia trace fossils; FA2) mixed tidal flat setting, constituted by fine to medium-grained sandstone, mudstone, shale, siltstone, lime mudstone and fine dolostone interpreted as supratidal, tidal channel, tidal delta and lagoon deposits with some brachiopod and echinoderm body fossils; and FA3) carbonate shelf deposits, consisting of lime mudstone, wackestone, packstone and grainstone with allochems (ooids and peloids), terrigenous grains and abundant and diversified open shallow marine benthic organisms, including, fish remains, foraminifers, brachiopods, echinoderms, gastropods, bryozoans, trilobites, corals, ostracodes, and conodonts, interpreted as bioclastic bars and carbonate shelf deposits. The conodonts species Neognathodus symmetricus, Streptognathodus sp. and Ellisonia sp. in the FA3 indicate the Baskirian-Moscovian age. The dolomitization affected the limestone and sandstone of AF1 and AF2 replacing the micritic matrix and occur as saddle dolomite indicating mixed of meteoric and marine waters and late burial. The neomorphism of opaque micritic matrix and bivalve shells are indicated by the growing of xenotopic mosaic of calcite crystals. In contrast, the secondary calcite cement is equant, fiber, bladed and espatic. Micritization is found in the bioclast shells exhibiting micritic coatings. The autigenesis of quartz and biogenic pyrite is commonly found in FA2 and FA3. The mechanic and chemical compaction in limestone caused the porosity reduction, cementation, fractures and development of dissolution seams and stylolite. The sandstones were cemented by quartz, calcite and iron hydroxides/oxides and show concave-convex and sutured contacts between quartz grains. The predominance of eodiagenetic and subordinate mesodiagenetic features in the Monte Alegre-Itaituba succession indicated less modified framework by the diagenesis corroborating the pristine signature of δ13C values ranging from ~ -2 to ~+5.28‰. This enriched trend upsection coadunate with high organic productivity triggered by massive flourishment of euphotic-controlled benthic organisms mainly in the FA3. Five types of shallowing upward asymmetric cycles characterize the Monte Alegre-Itaituba succession. Peritidal cycles in coastal desertic (Cycle I) were formed by alternance of dolostone and sandstone with δ13C values ranging from -1.5 to +0.3‰. Cycles II consist in interbedded of sandstone-mudstone and sandstone-mudstone-floatstone rhythmites and the Cycle III constitute dolostone interbedded with sandstone. These cycles II and III were interpreted as tidal flat and lagoon deposits with δ13C values ranging from +3,98%₀ to +4, 62%₀. The Cycle IV is a rhythmite formed by wackestones/mudstones couplets while the Cycle V consists of alternance of grainstones, wackestones and lime mudstone (ABC cyclicity) passing upsection for cycles composed by wackestones and lime mudstone (AB cyclicity). The cycles IV and V are shelf deposits with δ13C values ranging from +3,65%₀ a +5,28%₀. The stacking of 53 cycles with average thickness of 1,1 m, combined with Fisher plot diagram, indicated an aggradational to retrogradational stacking pattern inserted in the lowstand to early transgressive system tract (Cycles I-III) and late transgressive system tract (Cycles IV and V). The succession was deposited in ~13 Ma and individual cycles accumulated in an approximately 0.25 my typical of fourth order cycles related to high-frequency fluctuations of relative sea level. These data were correlated to the global δ13C and sea-level curves that positioned the Monte Alegre-Itaituba succession in the Late Serpukhovian to Early Moscovian age. The influence of Late Misssipian glaciation was negligible in these deposits but the post-glacial transgression combined with slow subsidence of the Amazonas basin caused the generation of allogenic cycles I, IV and V. The cycles II and III were formed by autochthonous processes during a period of equilibrium between supply and glacioeustasy. The Monte Alegre-Itaituba succession is the record of a large Amazonia epicontinental sea that was directly connected with the Panthalassa Ocean during Pennsylvanian.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA paleogeografia do Carbonífero de Gondwana Ocidental foi dominada por mares epicontinentais ligados ao Oceano Panthalassa a Oeste. Uma sucessão transgressiva Pensilvaniana mista siliciclástica-carbonática, com 50m de espessura, foi estudada em afloramentos e testemunhos de sondagem utilizando uma combinação de análises faciológicas, estratigráficas com a estratigrafia isotópica de C e O. Trinta e quatro fácies representativas dos sistemas deposicionais costeiros a plataformais são agrupadas em três associações de fácies (AF): AF1 depósito desértico costeiro constituídos de arenitos finos a médios, pelitos e dolomitos finos a arenosos que correspondem a uma complexa associação de dunas arenosas eólicas, lençóis de areia, interduna, canais fluviais e depósitos lagunares bioturbados pelos traços fósseis Palaeophycus, Lockeia, Thalassinoides e Rosselia. AF2) planície de maré mista constituída por arenitos finos a médios, pelitos, folhelhos, siltitos e dolomitos finos, interpretados como depósitos de supramaré, de canais de maré, delta de marés e lagunas com fósseis de braquiópodes e equinodermas. AF3) depósitos carbonáticos de plataforma constituídos por lime mudstones, wackestones, packstones, grainstones com aloquímicos (oóides e pelóides), grãos terrígenos e abundantes e diversificados organismos bentônicos marinhos rasos como: restos de peixes, foraminíferos, braquiópodes, equinodermas, gastrópodes, briozoários, trilobitas, corais, ostracodes e conodontes, interpretados como barras bioclásticas e plataforma carbonática. As espécies de conodontes Neognathodus symmetricus, Streptognathodus sp. e Ellisonia sp. em AF3 indicam uma idade Baskiriana-Moscoviana para estes depósitos. A dolomitização afetou os calcários e arenitos de AF1 e AF2 substituindo a matriz micrítica e ocorrendo como dolomita em sela, indicando mistura de águas meteóricas e marinhas e soterramento respectivamente. O neomorfismo da matriz micrítica opaca e em conchas de bivalves são constatadas pelo crescimento de mosaico de cristais xenotópicos. Em contraste, o cimento calcítico secundário é equigranular, fibroso, bladed e espático. A micritização é encontrada nas conchas de bioclastos exibindo envelope micrítico. A autigênese de quartzo e pirita de origem biogênica é comumente encontrada em AF2 e AF3. A compactação mecânica e química nos calcários causou a redução da porosidade, cimentação, fraturas e o desenvolvimento de dissolution seams e estilólitos. Os arenitos foram cimentados por quartzo, calcita e óxidos e hidróxidos de ferro e mostram contatos de grãos côncavosconvexos e suturados. A predominância de feições eodiagenéticas e subordinadamente mesodiagenéticas na sucessão Monte Alegre-Itaituba indicou um arcabouço menos modificado pelos processos diagenéticos, que corrobora com a assinatura original dos valores de δ13C variando de ~-2‰ a +5, 28‰. Esta tendência enriquecida se coaduna com a alta produtividade orgânica, desencadeada pelo florescimento maciço de organismos bentônicos de controle eufótico, principalmente em AF3. Cinco tipos de ciclos de raseamento ascendente e assimétricos caracterizam a sucessão Monte Alegre-Itaituba. Ciclos de perimaré em deserto costeiro (ciclo I) foram formados pela alternância de dolomitos e arenitos com valores de δ13C variando de -1, 5‰ a +0, 3‰. Os ciclos II consistem em intercalações de arenito pelito e arenito floatstone e o ciclo III é composto por alternância de dolomitos e arenitos. Estes ciclos como depósitos de planície de maré e laguna com valores de δ13C alcançando de +3, 98‰ a +4, 62‰. O ciclo IV é um ritmito formado por pares de wackestone/lime mudstone, enquanto o ciclo V consiste na alternância de grainstones, wackestones e lime mudstones (ciclicidade ABC) passando para ciclos compostos por wackestones e lime mudstones (ciclicidade AB). Os ciclos IV e V são depósitos de plataforma com valores de δ13C variando de +3, 65‰ a 5, 28‰. O empilhamento de 53 ciclos com espessuras médias de 1,1 m, combinados com o diagrama de Fisher plot, indicou um padrão de empilhamento agradacional a retrogradacional inserido em um trato de sistema transgressivo inicial (ciclos I-III) e o trato de sistema transgressivo tardio (ciclos IV e V). A sucessão foi depositada em ~13 Ma e os ciclos individuais acumulados em aproximadamente 0, 25 Ma, típicos de ciclos de quarta ordem relacionados a flutuações do nível do mar de alta frequência. Estes dados foram correlacionados com as curvas globais de δ13C e nível do mar que posicionaram a sucessão Monte Alegre-Itaituba no Serpukhoviano Superior ao Moscoviano inferior. A influência da glaciação Mississispiana Superior foi insignificante nestes depósitos, mas a transgressão pós-glacial associada a lenta subsidência da Bacia do Amazonas gerou os ciclos I, IV e V. Os ciclos II e III foram formados por processos autóctones durante um período de equilíbrio entre o suprimento e a glacioeustasia. A sucessão Monte Alegre-Itaituba é o registro de um grande mar epicontinental amazônico que estava diretamente ligado ao Oceano Panthalassa durante o Pensilvaniano