Inferências paleoambientais e paleoclimáticas sobre a glaciação neopaleozoica a partir de uma análise multiproxy de uma sucessão pensilvaniana da Bacia do Paraná

Abstract

Resumo: Glaciações ocorreram múltiplas vezes ao longo da história climática da Terra, causando profundas modi??cações nos ambientes pretéritos. O registro mais completo desses eventos glaciais ocorre em depósitos sedimentares formados por sedimentos lamosos laminados que preencheram antigos corpos d’água. Compreender as assinaturas das glaciações no registro sedimentar é essencial para avaliar os mecanismos e consequências das mudanças climáticas, fornecendo, assim, dados comparativos para os cenários atuais e futuros de mudanças climáticas. Esta pesquisa propõe-se a reconstruir as condições paleoclimáticas e paleoambientais a partir de sedimentos laminados de uma unidade glacial do Pensilvaniano, por meio de uma abordagem multiproxy. Busca-se aplicar abordagem usualmente empregada em sedimentos marinhos e/ou lacustres do Cenozoico na tentativa de extrair informações arquivadas nos sedimentos ??nos. Para tal, selecionou-se um intervalo de 17m de espessura de sedimentos lamosos laminados contendo quantidades variáveis de detritos transportados por gelo flutuante (ice-rafted debris, IRD) pertencentes à Formação Campo do Tenente, depositada durante a Era Glacial Neopaleozoica. Esta unidade, pertencente ao Grupo Itararé da Bacia do Paraná, tem seus principais afloramentos próximos aos municípios de Campo do Tenente e Lapa, no Paraná. Com base em uma análise integrada de dados sedimentológicos, estratigrá??cos, icnológicos e geoquímicos, foi possível elucidar aspectos sobre a dinâmica glacial do ambiente, seus possíveis controles climáticos e suas consequências no registro sedimentar. Identi??cou-se oito fácies sedimentares, agrupadas em três associações: (1) associação de fácies dominada por correntes de turbidez; (2) associação de fácies dominada por processos de chuva de detritos; e (3) associação de fácies de decantação de lama. Também foi quanti??cada a variação vertical de IRD, que indicam a presença de icebergs no ambiente de sedimentação, e ciclos de avanço e recuo glacial. A icnofauna, descrita pela primeira vez para a Formação Campo do Tenente, sugere condições temporárias de salinidade reduzida em lâmina d’água rasa que permitiu a colonização por organismos vermiformes e artrópodes. Dados de paleosalindade Rb/K indicaram caráter geral de água salobra, sugerindo ambiente com influência marinha. Os proxies de paleointemperismo (CIA, CIW, CPA e MIA) exibiram baixa variabilidade ao longo da sucessão estratigrá??ca, mesmo havendo variações signi??cativas do teor de IRD, indicando predominância de clima temperado frio, com temperaturas médias de superfície em torno de 16°C. Com base nestas evidências, interpreta-se ambiente parcialmente restrito, marinho marginal, em contexto climático temperado frio, em que massas de gelo estiveram eventualmente em contato com o corpo d’água. Os principais processos de sedimentação, ocorridos em função da dinâmica glacial, incluíram fluxos gravitacionais a partir do derretimento de massas de gelo próximas, decantação a partir de plumas e queda de detritos transportados por icebergs. As interpretações indicam que geleiras atingiram o nível do mar em condições de clima temperado frio durante a Era Glacial Neopaleozoica, semelhante ao que se observa em ambientes modernos tais como a Patagônia. Nestes ambientes, os controles da dinâmica glacial são exercidos principalmente em função de fatores topo-climáticos que influenciam o balanço de massa e as flutuações da margem das geleiras. Assim, sugere-se que as variações sedimentológicas e faciológicas da Formação Campo do Tenente estejam relacionadas com fatores climáticos locais ao invés de globais. Os resultados corroboram a visão moderna e dinâmica dos episódios glaciais durante a Era Glacial Neopaleozoica, indicando que fatores locais desempenharam papel importante nas glaciações. Isso destaca a complexidade dos fatores relacionados ao registro de eventos climáticos ao longo do tempo geológico, enfatizando a necessidade de considerar diferentes fatores locais e regionais ao interpretar dados paleoclimáticos e paleoambientais.

Abstract: Glaciations have occurred multiple times throughout Earth's climatic history, causing profound changes in past environments. The most complete records of these glacial events are found in sedimentary deposits formed by laminated muddy sediments that ??lled ancient water bodies. Understanding the signatures of glaciations in the sedimentary record is essential for assessing the mechanisms and consequences of climate change, thus providing comparative data for current and future climate change scenarios. This research aims to reconstruct paleoclimatic and paleoenvironmental conditions from laminated sediments of a Pennsylvanian glacial unit using a multiproxy approach. It seeks to apply methods commonly used on marine and/or lacustrine sediments from the Cenozoic to extract information archived in ??ne sediments. For this purpose, a 17-meter-thick interval of laminated muddy sediments with varying amounts of ice-rafted debris (IRD) from the Campo do Tenente Formation, deposited during the Late Paleozoic Ice Age, was selected. This unit, part of the Itararé Group in the Paraná Basin, has its main outcrops near Campo do Tenente and Lapa, in the state of Paraná. Aspects of the glacial environmental dynamics, possible climatic controls, and their consequences in the sedimentary record were elucidated based on an integrated analysis of sedimentological, stratigraphic, ichnological, and geochemical data. Eight sedimentary facies were identi??ed and grouped into three associations: (1) facies association dominated by turbidity currents; (2) facies association dominated by rain-out processes; and (3) facies association of mud settling. The vertical variation of IRD was also quanti??ed, indicating the presence of icebergs in the sedimentary environment and cycles of glacial advance and retreat. The ichnofauna, described for the ??rst time in the Campo do Tenente Formation, suggests temporary conditions of reduced salinity in shallow water, allowing the colonization of the substrate by vermiform organisms and myriapod arthropods. Paleosalinity data from Rb/K ratios indicated a general brackish water character, suggesting a marine-influenced environment. Paleoweathering proxies (CIA, CIW, CPA, and MIA) showed low variability throughout the stratigraphic succession, despite signi??cant variations in IRD content, indicating a predominance of a cold temperate climate with average surface temperatures around 16°C. Based on this evidence, we interpreted a partially restricted marginal marine environment in a cold temperate climate context, where ice masses occasionally contacted the water body. The main sedimentation processes, driven by glacial dynamics, included gravitational flows from the melting of nearby ice masses, plume decantation, and debris fall from icebergs. The interpretations suggest that glaciers reached sea level under cold temperate climate conditions during the Late Paleozoic Ice Age, similar to modern environments such as Patagonia. In these environments, glacial dynamics are primarily controlled by topoclimatic factors that influence mass balance and glacier margin fluctuations. Thus, it is suggested that the sedimentological and facies variations of the Campo do Tenente Formation are related to local rather than global climatic factors. The results support the modern and dynamic view of glacial episodes during the Late Paleozoic Ice Age, indicating that local factors played an important role in the glaciations. This highlights the complexity of factors related to the record of climatic events over geological time, emphasizing the need to consider different local and regional factors when interpreting paleoclimatic and paleoenvironmental data.