Caracterização faciológica, petrográfica e isotópica dos evaporitos do membro Ipubi, Bacia do Araripe, Nordeste do Brasil

Abstract

As rochas evaporíticas se destacam nos estudos sedimentológicos e estratigráficos por sua frequente associação com rochas geradoras de petróleo e seu significado paleoclimático e paleoambiental. O Membro Ipubi da Formação Santana constitui uma sucessão evaporítica depositada no Aptiano-Albiano na Bacia do Araripe. Os modelos deposicionais existentes para esta unidade relacionam o Membro Ipubi ora com sua unidade sotoposta (Membro Crato), interpretada como uma sucessão lacustre, ora com sua unidade sobreposta (Membro Romualdo), composta por depósitos marinhos, o que evidencia a necessidade de melhor definição a respeito do contexto deposicional em que se formaram os evaporitos do Membro Ipubi. Sendo assim, este trabalho teve como objetivos: 1) descrever e caracterizar as texturas e estruturas macroscópicas dos evaporitos através levantamento de perfis colunares; 2) caracterizar as feições microscópicas das rochas estudadas, com o intuito de determinar os padrões texturais e composicionais que indiquem variações paleoclimáticas e deposicionais, através da petrografia quantitativa; 3) determinar as condições de temperatura e salinidade e a composição da solução que gerou os depósitos, através da análise dos isótopos de O e de S, e por fim, 4) propor um modelo deposicional para os evaporitos do Membro Ipubi, através da integração dos dados obtidos. As principais feições evaporíticas caracterizadas compreendem três fácies macroscópicas, seis estruturas, sete tipos texturais e catorze hábitos dos sulfatos (gipsita, anidrita e celestita). Dentre estes, os hábitos e as texturas de origem deposicional são anidrita nodular e gipsita paliçada e chevron, as quais constituem a textura laminada. Os demais sulfatos foram precipitados em condições pós-deposicionais rasas. Técnicas de difratometria de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizadas com o intuito de complementar a análise dos aspectos composicionais e texturais dos constituintes dos evaporitos do Membro Ipubi. A difratometria corroborou com a mineralogia identificada em lâmina petrográfica, evidenciando a ocorrência de gipsita e anidrita como sulfatos predominantes. Já o MEV possibilitou a identificação da celestita. As análises isotópicas de S e O nos sulfatos forneceram valores de δ34S entre +10,27‰ a +17,99‰ e δ18O entre +7,72‰ a +13,30‰, caracterizando a composição marinha da salmoura que gerou os depósitos. Os resultados obtidos possibilitaram concluir que os evaporitos do Membro Ipubi foram depositados em contextos subaquoso e intrasedimentar em um sabkha costeiro. Com base na distribuição espacial das rochas evaporíticas e carbonáticas do intervalo estudado (Membros Crato e Ipubi) na bacia, sugere-se que a precipitação dos sulfatos do Membro Ipubi ocorreu na porção mais salina da mesma laguna que gerou os carbonatos do Membro Crato, evidenciando a relação genética entre as duas unidades.

The evaporitic rocks are paramount in sedimentological and stratigraphic studies due to their frequent association with petroleum source rocks and significance as paleoclimatic and paleoenvironmental indicators. The Ipubi Member (Santana Formation) is an Aptian-Albian evaporitic succession deposited in the Araripe Basin. Depositional models for the Ipubi Member relate this unit either with the underlying Crato Member, interpreted as a lacustrine succession, or with the overlying Romualdo Member, composed of marine deposits, pointing to the need of a better definition regarding the depositional environment in which the evaporites were formed. Therefore, this study aimed at: 1) describing and characterizing the textures and macroscopic structures of evaporites through the construction of vertical, lithologic logs; 2) characterizing the microscopic features of the studied rocks in order to determine the compositional and textural patterns that indicate paleoclimatic, depositional variations, through quantitative petrography; 3) determining temperature, salinity and composition of the solution that generated the deposits through O and S isotopic analysis, and finally, 4) proposing a depositional model for the Ipubi Member evaporites, through data integration. The main features that characterize the evaporites comprise three macroscopic facies, six structures, seven textural types and fourteen sulfate habits (gypsum, anhydrite and celestite). Among these, the habits and the textures of depositional origin are nodular anhydrite and palisade and chevron gypsum, which constitute the laminated texture. Other sulfates were precipitated in shallow post-depositional conditions. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were used to complement the analysis of compositional and textural aspects of the constituents in the Ipubi Member evaporites. XRD analysis corroborated the mineralogy identified in thin section, showing the occurrence of gypsum and anhydrite as predominant sulfates. SEM analysis allowed the identification of celestite. S and O isotopic analyses in sulfates yielded δ34S values between +10.27‰ and +17.99‰ and δ18O between +7.72‰ and +13.30‰, attesting to the marine composition of the brine that generated the deposits. The results allowed the conclusion that the Ipubi Member evaporites were deposited in subaqueous and intrasedimentar settings in a coastal sabkha. Based on the spatial distribution of evaporitic and carbonate rocks of the studied interval (Crato and Ipubi Members) in the basin, it is suggested that precipitation of sulfates of the Ipubi Member occurred at the more saline portion of the same lagoon where the carbonates of the Crato Member were forming, showing the genetic relation between the two units.