Gênese de micrita em sistemas carbonáticos fluviais : estudo comparativo dos controles geomorfológicos e biogeoquímicos nos rios Sucuri e Mimoso, Bonito/MS, Brasil

Abstract

Resumo: A região de Bonito, localizada no Estado de Mato Grosso do Sul, Brasil, apresenta extensos depósitos de tufas do Quaternário. Esses depósitos ocorrem em diversos ambientes de precipitação ativa e inativa, incluindo represas e cachoeiras de tufa, além de depósitos de oncóides e micritos. A alta taxa de deposição está associada ao sistema cárstico desenvolvido nas rochas carbonáticas do Grupo Corumbá, que proporciona o alto teor de carbonato de cálcio dissolvido na água. A micrita é o principal sedimento do sistema, no entanto, os mecanismos de sua formação, seja por precipitação físico-química, indução biológica ou aporte detrítico, ainda não são plenamente compreendidos. Esta lacuna dificulta a interpretação de registros sedimentares e o entendimento dos controles que regulam a precipitação de carbonato. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi caracterizar e compreender os processos envolvidos na formação de micrita nos rios Sucuri e Mimoso, investigando a hipótese de que a gênese dos depósitos é controlada principalmente pelas características geomorfológicas específicas de cada ambiente. Para isto, foram analisadas nove amostras de tufa, oncóides, micritos inconsolidados, micrita particulada, matéria orgânica particulada e alga carácea, além de amostras de água, coletadas nos rios Sucuri e Mimoso. A metodologia integrou geoprocessamento para caracterização das bacias hidrográficas, vegetação, geomorfologia e geologia, petrografia (microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV-EDS)) para identificação de fácies e microestruturas, e análises geoquímicas, incluindo fluorescência de raios X (FRX e µFRX) e difração de raios X (DRX) para composição química e mineralógica. A assinatura dos processos de precipitação foi investigada por meio de análises de isótopos estáveis (d13C, d18O, d15N, d2H) nos carbonatos, na matéria orgânica e na água. As análises revelaram dois sistemas deposicionais distintos. O Rio Mimoso, com relevo acidentado, favorece a formação de tufas do tipo cascata e barragem, onde a precipitação é dominada pela desgaseificação de CO2. Petrograficamente, predominam fitohermas com bacterial shrubs e morfologias de cristais indicativas de precipitação rápida. O Rio Sucuri, em relevo plano, constitui um ambiente fluvio-lacustre de baixa energia, propício à formação de oncóides, micritos inconsolidados e algas caráceas calcificadas, com evidência de indução microbiana (EPS). Geoquimicamente, todos os depósitos são predominantemente calcíticos, com aporte variável de siliciclásticos (quartzo e argilominerais). Os valores de d13C dos carbonatos variaram entre -4,38‰ e -10,03‰ VPDB, refletindo um balanço entre a incorporação de carbono orgânico de plantas C3 e o enriquecimento em 13C por fotossíntese (no Rio Sucuri) e desgaseificação (no Rio Mimoso). O estudo conclui que a geomorfologia é o controle primário na gênese das tufas na região. A precipitação no sistema de alta energia do Rio Mimoso é predominantemente físico-química, enquanto no sistema de baixa energia do Rio Sucuri, os processos bioquímicos são dominantes. A micrita possui origem mista, sendo majoritariamente autóctone (precipitada in situ), com uma componente alóctone detrítica

Abstract: The Bonito region, located in the State of Mato Grosso do Sul, Brazil, is characterized by extensive Quaternary tufa deposits. These deposits occur in various active and inactive precipitation environments, including tufa dams and waterfalls, as well as oncoid and micrite deposits. The high depositional rate is associated with the karst system developed in the carbonate rocks of the Corumbá Group, which supplies the water with a high concentration of dissolved calcium carbonate. Micrite is the main sediment in the system; however, its formation mechanisms, whether through physicochemical precipitation, biological induction, or detrital input, are not yet fully understood. This knowledge gap hinders the interpretation of sedimentary records and the understanding of the controls governing carbonate precipitation. Therefore, the aim of this study was to characterize and comprehend the processes involved in micrite formation in the Sucuri and Mimoso rivers, testing the hypothesis that the genesis of these deposits is primarily controlled by the specific geomorphological characteristics of each environment. To this end, nine samples of tufa, oncoids, unconsolidated micrites, particulate micrite, particulate organic matter, and charophyte algae were analyzed, in addition to water samples collected from the Sucuri and Mimoso rivers. The methodology integrated geoprocessing for the characterization of hydrographic basins, vegetation, geomorphology, and geology; petrography (optical microscopy and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy, SEM-EDS) for the identification of facies and microstructures; and geochemical analyses, including X-ray fluorescence (XRF and µXRF) and X-ray diffraction (XRD) for chemical and mineralogical composition. The signature of the precipitation processes was investigated through stable isotope analyses (d13C, d18O, d15N, d2H) in carbonates, organic matter, and water. The analyses revealed two distinct depositional systems. The Mimoso River, with its rugged terrain, favors the formation of waterfall and damtype tufas, where precipitation is dominated by CO2 degassing. Petrographically, phytoherms with bacterial shrubs and crystal morphologies indicative of rapid precipitation are predominant. The Sucuri River, set in a flat terrain, constitutes a lowenergy fluvio-lacustrine environment conducive to the formation of oncoids, unconsolidated micrites, and calcified charophyte algae, with evidence of microbial induction (EPS). Geochemically, all deposits are predominantly calcitic, with a variable input of siliciclastics (quartz and clay minerals). The d13C values of the carbonates ranged from -4.38‰ to -10.03‰ VPDB, reflecting a balance between the incorporation of organic carbon from C3 plants and 13C enrichment via photosynthesis (in the Sucuri River) and degassing (in the Mimoso River). This study concludes that geomorphology is the primary control on tufa genesis in the region. Precipitation in the high-energy system of the Mimoso River is predominantly physicochemical, whereas in the lowenergy system of the Sucuri River, biochemical processes are dominant. The micrite has a mixed origin, being mostly autochthonous (precipitated in situ), with a detrital allochthonous component