Caracterização petrográfica dos "carbonatos" laminados do membro crato, Bacia do Araripe, Nordeste do Brasil

Abstract

O Membro Crato da Formação Santana sempre foi interpretado como um depósito carbonático lacustre depositado no intervalo Aptiano-Albiano na Bacia do Araripe. A excelente preservação dos fósseis do Membro Crato sugere que a deposição e a fossilização dos organismos ocorreram sob condições extraordinárias de deposição. No entanto, apesar da importância deste famoso sítio paleontológico brasileiro para a compreensão do Cretáceo Inferior, informações detalhadas sobre o ambiente deposicional são relativamente escassas e as rochas dessa unidade carecem de uma caracterização petrográfica. Desta forma, este trabalho teve como objetivo: 1) descrever e caracterizar as rochas do Membro Crato, através da petrografia quantitativa; 2) identificar a gênese dessas rochas, verificando o papel exercido por bactérias durante a formação do depósito, através da utilização do MEV e da microscopia de fluorescência ultravioleta; 3) determinar os fatores controladores da preservação excepcional dos fósseis dessa unidade, comparando-os com outros exemplos existentes no mundo; 4) determinar as condições químicas do corpo d’água existente durante a formação do depósito, através das análises dos isótopos de C e de O e, por fim, 5) propor um modelo deposicional para as rochas do Membro Crato, através da integração dos dados da literatura e dos dados obtidos durante o desenvolvimento deste estudo. A origem microbial do depósito foi atestada pela identificação microscópica de 8 feições microbiais: lumps carbonáticos, feições grumosas ou pseudo-peloidais (textura clotted), camadas de tapete microbial com pequenos grãos detríticos aderidos, bioconstruções dômicas (microdomos estromatolíticos e trombolíticos), fragmentos de tapete microbial (intraclastos carbonáticos de origem microbial), estrutura laminada de nivelamento (laminação crenulada) e estruturas roll-ups (dobramentos da laminação, possivelmente decorrentes da deformação dos tapetes microbiais). A análise de MEV mostrou estruturas de formato esférico, compatíveis com a morfologia de bactérias cocóides, além da ocorrência de tecidos fibrosos depositados sobre e entre os cristais de calcita interpretados como resíduos de EPS constituinte do tapete microbial. A petrografia quantitativa revelou que os "carbonatos" laminados do Membro Crato são, na verdade, carbonatos eodiagenéticos formados em um corpo d'água que possuía um background lamoso, onde a matriz argilosa foi extensivamente substituída por calcita na eodiagênese. Assim, foram identificados três tipos litológicos para essas rochas: (1) lutitos, cujos constituintes primários correspondem a mais de 2/3 de matriz sindeposicional argilosa; (2) arenitos lamosos, com mais de 2/3 de sedimentos de tamanho areia de composição carbonática e/ou siliciclástica; e (3) microbiais lamosos, com mais de 2/3 de bioconstruções microbiais (lumps e clots). As condições de stress ambiental favoreceram o desenvolvimento de tapetes microbiais, responsáveis pela precipitação de CaCO3. Portanto, a calcita substitutiva provavelmente é um produto da precipitação em tapetes microbiais. A presença dos tapetes microbiais foi primordial para a extraordinária preservação dos fósseis dessa unidade, uma vez que estes seriam a armadilha de preservação, através do recobrimento precoce dos organismos com biofilmes de EPS e CaCO3. Com base nos dados da literatura e nos dados obtidos através deste estudo, o modelo deposicional proposto para o Membro Crato é o de um ambiente lagunar lamoso em um sabkha costeiro desenvolvido sob clima semi-árido a árido, associado aos evaporitos do Membro Ipubi.

The Crato Member (Santana Formation) has always been interpreted as a lacustrine carbonate deposit in the Aptian-Albian interval in the Araripe Basin. The excellent preservation state of fossils from the Crato Member suggests that deposition and fossilization of organisms occurred under extraordinary conditions. However, despite the importance of this famous Brazilian paleontological site for understanding the Early Cretaceous, detailed information about the depositional environment are relatively scarce, and these rocks lack a petrographic characterization. Thus, this study aimed at: 1) describing and characterizing the Crato Member through quantitative petrography; 2) identifying the genesis of the rocks, verifying the role played by bacteria during the formation of the deposit through SEM and fluorescence ultraviolet microscopy; 3) determining the controlling factors of the exceptional preservation of the fossils in this unit, comparing them with other examples in the world; 4) determining the chemical conditions of the existing water body where the deposit was formed through C and O isotope analysis, and finally, 5) proposing a depositional model for Crato Member, integrating literature data with the results from this study. The microbial origin of the deposit was attested by the identification of 8 microscopic microbial features: carbonate lumps, lumpy features or pseudo-colloidal (clotted texture), microbial mat layers with small, attached detrital grains, domal buildups (microdomes stromatolitic and thrombolitic), mat chips (carbonate intraclasts of microbial origin), laminated leveling structure (crenulated lamination) and roll-up structures (folding lamination, possibly resulting from the deformation of microbial mats). SEM analysis revealed spherical structures, compatible with the morphology of coccoid bacteria, as well as the occurrence of fibrous tissue deposited on and between the calcite crystals. These were interpreted as remnant of EPS from de microbial mat. Quantitative petrography showed that the laminated "carbonates" of the Crato Member are actually diagenetic carbonates formed in a water body that had a muddy background, where the clay matrix was extensively replaced by calcite during eodiagenesis. Three lithological types have been identified: (1) mudrocks which are composed of more than 2/3 of clayey syn-depositional matrix; (2) muddy sandstones, with more than 2/3 of sand-size sediments, either of carbonate and/or siliciclastic composition; and (3) microbial mudrocks, with more than 2/3 microbial buildups (lumps and clots). The stressful environmental conditions favored the development of microbial mats, responsible for the precipitation of CaCO3. Therefore, the replacive calcite is probably a product of precipitation in microbial mats. The presence of microbial mats was paramount for the extraordinary fossil preservation in this unit, since they would be the preservation trap, through early coating of the organisms with EPS and CaCO3 biofilms. The depositional model proposed for the Crato Member is a muddy lagoon in a coastal sabkha developed under semi-arid to arid climate, associated with the evaporites of the Ipubi Member.