Plataforma de carbonato - Carbonate platform

Uma plataforma carbonática é um corpo sedimentar que possui relevo topográfico e é composta por depósitos calcários autóctones . O crescimento da plataforma é mediado por organismos sésseis cujos esqueletos constroem o recife ou por organismos (geralmente micróbios ) que induzem a precipitação de carbonato através de seu metabolismo . Portanto, as plataformas carbonáticas não podem crescer em todos os lugares: elas não estão presentes em lugares onde existem fatores limitantes para a vida de organismos construtores de recifes. Esses fatores limitantes são, entre outros: luz , temperatura da água , transparência e valor do pH. Por exemplo, a sedimentação de carbonato ao longo da costa atlântica da América do Sul ocorre em todos os lugares, exceto na foz do rio Amazonas , devido à intensa turvação da água ali. Exemplos espetaculares das plataformas carbonáticas atuais são os Bahama Banks sob os quais a plataforma tem cerca de 8 km de espessura, a Península de Yucatan, que tem até 2 km de espessura, a plataforma da Flórida , a plataforma na qual a Grande Barreira de Corais está crescendo, e o Maldivas atóis . Todas essas plataformas carbonáticas e seus recifes associados estão confinados a latitudes tropicais . Os recifes de hoje são construídos principalmente por corais escleractinianos , mas no passado distante outros organismos, como os archaeocyatha (durante o Cambriano ) ou os cnidários extintos ( tabulata e rugosa ) foram importantes construtores de recifes.

Precipitação de carbonato da água do mar

O que torna os ambientes de plataforma carbonatada diferentes de outros ambientes deposicionais é que o carbonato é um produto da precipitação, ao invés de ser um sedimento transportado de outro lugar, como areia ou cascalho. Isso implica, por exemplo, que as plataformas carbonáticas podem crescer longe das costas dos continentes, como no caso dos atóis do Pacífico.

A composição mineralógica das plataformas carbonáticas pode ser calcítica ou aragonítica . A água do mar está supersaturada em carbonato, portanto, sob certas condições, a precipitação de CaCO 3 é possível. A precipitação de carbonato é termodinamicamente favorecida em alta temperatura e baixa pressão . Três tipos de precipitação de carbonato são possíveis: controlada bioticamente , induzida bioticamente e abiótica . A precipitação do carbonato é controlada bioticamente quando organismos (como os corais) estão presentes e exploram o carbonato dissolvido na água do mar para construir seus esqueletos calcíticos ou aragoníticos. Assim, eles podem desenvolver estruturas de recife rígidas. A precipitação induzida bioticamente ocorre fora da célula do organismo, portanto, o carbonato não é produzido diretamente pelos organismos, mas precipita devido ao seu metabolismo. A precipitação abiótica, por definição, envolve pouca ou nenhuma influência biológica .

Classificação

Os três tipos de precipitação (abiótica, induzida bioticamente e controlada bioticamente) agrupam-se em três "fábricas de carbonato". Uma fábrica de carbonato é o conjunto do ambiente sedimentar , dos organismos intervenientes e dos processos de precipitação que conduzem à formação de uma plataforma carbonática. As diferenças entre as três fábricas são a via de precipitação dominante e as associações esqueléticas. Em contraste, uma plataforma carbonática é uma estrutura geológica de sedimentos carbonáticos parautocotônicos e rochas carbonáticas, possuindo um relevo morfológico.

Plataformas produzidas pela "fábrica tropical"

Nessas fábricas de carbonato, a precipitação é controlada bioticamente, principalmente por organismos autotróficos . Os organismos que constroem esse tipo de plataforma são hoje principalmente corais e algas verdes , que precisam da luz solar para a fotossíntese e, portanto, vivem na zona eufótica (ou seja, ambientes de águas rasas em que a luz solar penetra facilmente). As fábricas tropicais de carbonato estão presentes apenas hoje em águas quentes e iluminadas pelo sol do cinturão tropical-subtropical, e têm altas taxas de produção de carbonato, mas apenas em uma janela de profundidade estreita. O perfil deposicional de uma fábrica tropical é denominado "orlado" e inclui três partes principais: uma lagoa , um recife e uma encosta. No recife, a estrutura produzida por esqueletos de grande porte, como os dos corais, e por organismos incrustantes resiste à ação das ondas e forma uma estrutura rígida que pode se desenvolver até o nível do mar. A presença de uma borda produz circulação restrita na área de recife de fundo e uma lagoa pode se desenvolver na qual lama carbonática é freqüentemente produzida. Quando a acumulação do recife atinge o ponto em que a base do recife está abaixo da base da onda, uma encosta se desenvolve: os sedimentos da encosta derivam da erosão da margem por ondas, tempestades e colapsos gravitacionais. Este processo acumula restos de coral em clinoformas. O ângulo máximo que uma inclinação pode atingir é o ângulo de assentamento do cascalho (30–34 °).

Plataformas produzidas pela "fábrica de água fria"

Nessas fábricas de carbonato, a precipitação é controlada bioticamente por organismos heterotróficos , às vezes em associação com organismos foto-autotróficos, como algas vermelhas . A associação esquelética típica inclui foraminíferos , algas vermelhas e moluscos . Apesar de autotróficas, as algas vermelhas estão associadas principalmente a produtores heterotróficos de carbonato, necessitando de menos luz do que as algas verdes. A gama de ocorrência de fábricas de água fria se estende do limite da fábrica tropical (em cerca de 30◦) até latitudes polares, mas também podem ocorrer em latitudes baixas na termoclina abaixo das águas superficiais quentes ou em áreas de ressurgência. Este tipo de fábricas tem um baixo potencial de produção de carbonato, é amplamente independente da disponibilidade de luz solar e pode sustentar uma quantidade maior de nutrientes do que as fábricas tropicais. As plataformas carbonáticas construídas pela "fábrica de água fria" apresentam dois tipos de geometria ou perfil de deposição, ou seja, a rampa homoclinal ou a rampa com inclinação distal. Em ambas as geometrias, há três partes: a rampa interna acima da base da onda de tempo justo , a rampa do meio, acima da base da onda de tempestade, a rampa externa, abaixo da base da onda de tempestade. Em rampas inclinadas distalmente, um degrau distal é formado entre a rampa do meio e a externa, pelo acúmulo in situ de grãos de carbonato do tamanho de cascalho

Plataformas produzidas pela "fábrica de montículos de lama"

Essas fábricas são caracterizadas por precipitação abiótica e precipitação induzida bioticamente. As configurações ambientais típicos onde "fábricas de lama monte" são encontrados no Phanerozoic são dysphotic ou aphotic , águas ricos em nutrientes que são baixos em oxigênio, mas não anóxica . Essas condições geralmente prevalecem na termoclina, por exemplo, em profundidades de água intermediárias abaixo da camada mista do oceano . O componente mais importante dessas plataformas é o carbonato de granulação fina que precipita in situ ( automicrita ) por uma interação complexa de reações bióticas e abióticas com micróbios e tecido orgânico em decomposição. As fábricas de montículos de lama não produzem uma associação esquelética, mas têm fácies e microfácies específicas , por exemplo estromatólitos , que são microbialitos laminados , e trombólitos , que são microbialitos caracterizados por tecido peloidal coagulado em escala microscópica e por tecido dendróide na mão -escala de amostra. A geometria dessas plataformas é em forma de montículo, onde todo o montículo é produtivo, inclusive as encostas.

Geometria de plataformas carbonáticas

Vários fatores influenciam a geometria de uma plataforma carbonática, incluindo topografia herdada, tectônica sinedimentar , exposição a correntes e ventos alísios . Dois tipos principais de plataformas carbonáticas são diferenciados com base em sua configuração geográfica: isoladas (como os atóis das Maldivas ) ou epicontinentais (como os recifes de Belize ou as Florida Keys ). No entanto, o fator mais importante que influencia as geometrias é talvez o tipo de fábrica de carbonato. Dependendo da fábrica de carbonato dominante, podemos distinguir três tipos de plataformas de carbonato: plataformas de carbonato do tipo T (produzidas por "fábricas tropicais"), plataformas de carbonato do tipo C (produzidas por "fábricas de água fria"), carbonato do tipo M plataformas ("produzidas por fábricas de montículos de lama"). Cada um deles tem sua própria geometria típica.

Seção transversal generalizada de uma plataforma carbonática típica.

Plataformas de carbonato do tipo T

O perfil de deposição das plataformas carbonáticas do tipo T pode ser subdividido em vários ambientes sedimentares .

O interior carbonatado é o ambiente mais voltado para a terra, composto por rochas carbonáticas meteorizadas . A planície de maré evaporítica é um ambiente típico de baixa energia.

Um exemplo de sedimentação de lama carbonática na parte interna da lagoa da Baía da Flórida. A presença de manguezais jovens é importante para aprisionar a lama carbonática.

A lagoa interna , como o nome sugere, é a parte da plataforma atrás do recife. É caracterizada por águas rasas e calmas, por isso é um ambiente sedimentar de baixa energia. Os sedimentos são compostos por fragmentos de recife, partes duras de organismos e, se a plataforma for epicontinental, também por uma contribuição terrígena. Em algumas lagoas (por exemplo, a Baía da Flórida ), as algas verdes produzem grandes volumes de lama carbonática. As rochas aqui são argilitos para grainstones , dependendo da energia do ambiente.

O recife é a estrutura rígida de plataformas carbonáticas e está localizado entre a lagoa interna e a encosta, na margem da plataforma, em que a estrutura produzida por esqueletos de grande porte, como os de corais, e por organismos incrustantes resistirá à ação das ondas e formam uma estrutura rígida que pode se desenvolver até o nível do mar. A sobrevivência da plataforma depende da existência do recife, porque apenas esta parte da plataforma pode construir uma estrutura rígida e resistente às ondas. O recife é criado por organismos sésseis essencialmente in situ . Os recifes de hoje são construídos principalmente por corais hermatípicos . Geologicamente falando, as rochas do recife podem ser classificadas como pedras limitantes maciças .

A inclinação é a parte externa da plataforma, conectando o recife com a bacia. Este ambiente deposicional atua como sumidouro para o excesso de sedimento carbonático: a maior parte do sedimento produzido na lagoa e recife é transportado por diversos processos e se acumula na encosta, com inclinação dependendo do tamanho do grão dos sedimentos, podendo atingir o ângulo de assentamento de cascalho (30-34 °) no máximo. A encosta contém sedimentos mais grossos do que o recife e a lagoa. Essas rochas são geralmente rudstones ou grainstones .

A bacia de periplataforma é a parte mais externa da plataforma de carbonato do tipo t, e a sedimentação de carbonato é dominada por processos de densidade em cascata.

A presença de uma borda amortece a ação das ondas na área do recife de fundo e uma lagoa pode se desenvolver na qual a lama carbonática é freqüentemente produzida. Quando a acumulação do recife atinge o ponto em que a base do recife está abaixo da base da onda, uma encosta se desenvolve: os sedimentos da encosta derivam da erosão da margem por ondas, tempestades e colapsos gravitacionais. Este processo acumula restos de coral em clinoformas. Clinoformas são leitos de formato sigmoidal ou tabular, mas sempre depositados com inclinação primária.

O tamanho de uma plataforma carbonática do tipo T, do interior ao sopé da encosta, pode ser de dezenas de quilômetros.

Plataformas de carbonato tipo C

As plataformas carbonáticas do tipo C são caracterizadas pela ausência de cimentação e litificação precoce , de forma que a distribuição de sedimentos é apenas impulsionada por ondas e, em particular, ocorre acima da base das ondas . Eles apresentam dois tipos de geometria ou perfil de deposição, ou seja, a rampa homoclinal ou a rampa inclinada distalmente. Em ambas as geometrias existem três partes. Na rampa interna, acima da base das ondas do bom tempo , a produção de carbonato é lenta o suficiente para que todos os sedimentos possam ser transportados para o mar por ondas, correntes e tempestades. Como consequência, a linha de costa pode estar recuando e, portanto, na rampa interna pode haver um penhasco causado por processos erosivos. Na rampa do meio, entre a base da onda de clima bom e a base da onda de tempestade, os sedimentos carbonáticos permanecem no local e podem ser retrabalhados apenas pelas ondas de tempestade. Na rampa externa, abaixo da base da onda de tempestade, sedimentos finos podem se acumular. Em rampas inclinadas distalmente, um degrau distal é formado entre a rampa do meio e a externa, pelo acúmulo in situ de grãos de carbonato do tamanho de cascalho (por exemplo, rodólitos ) movidos apenas episodicamente por correntes. A produção de carbonato ocorre ao longo de todo o perfil deposicional neste tipo de plataformas carbonáticas, com uma produção extra na parte externa da rampa intermediária, mas as taxas de produção de carbonatos são sempre menores do que nas plataformas carbonáticas do tipo T.

Plataformas de carbonato tipo M

As plataformas de carbonato do tipo M são caracterizadas por uma plataforma interna, uma plataforma externa, uma encosta superior feita por pedra de ligação microbiana e uma encosta inferior geralmente feita por brecha . A inclinação pode ser mais acentuada que o ângulo de repouso dos cascalhos, podendo chegar a 50 ° de inclinação.

Nas plataformas de carbonato do tipo M, a produção de carbonato ocorre principalmente na encosta superior e na parte externa da plataforma interna.

O Cimon del Latemar (província de Trento, Dolomitas, norte da Itália) representa a lagoa interna de uma plataforma carbonática fóssil. A sedimentação contínua ocorreu em um ambiente como o descrito na imagem da Baía da Flórida e, dada uma forte subsidência , levou à formação de uma série sedimentar que, portanto, adquiriu considerável espessura.

Plataformas de carbonato no registro geológico

As sequências sedimentares mostram plataformas carbonáticas tão antigas quanto o Pré - cambriano , quando eram formadas por sequências estromatolíticas . No Cambriano , plataformas carbonáticas foram construídas por archaeocyatha . Durante o período Paleozóico, os recifes de braquiópode (richtofenida) e stromatoporoidea foram erguidos. Em meados da era paleozóica, os corais tornaram-se importantes construtores de plataformas, primeiro com tabulata (do siluriano ) e depois com rugosa (do devoniano ). Scleractinia se tornou importante construtor de recife começando apenas no Carnian ( Triássico Superior ). Alguns dos melhores exemplos de plataformas carbonáticas estão nas Dolomitas , depositadas durante o Triássico. Esta região dos Alpes do Sul contém muitas plataformas carbonáticas isoladas bem preservadas, incluindo Sella , Gardenaccia , Sassolungo e Latemar . O meio Liassic "tipo bahamian" plataforma de carbonato de Marrocos (Septfontaine, 1985) é caracterizada pela acumulação de regressivas autocyclic ciclos , depósitos supratidal espectaculares e vadosa diagenéticas características com dinossauros faixas. Os "chotts" costeiros da Tunísia e seus depósitos de lama cíclicos representam um bom equivalente recente (Davaud & Septfontaine, 1995). Tais ciclos também foram observados na plataforma árabe mesozóica , Oman e Abu Dhabi (Septfontaine & De Matos, 1998) com a mesma microfauna de foraminíferos em uma sucessão bioestratigráfica quase idêntica.

Plataforma de carbonato do Alto Atlas Médio Liassic de Marrocos com ciclos regressivos autocíclicos de primeira ordem
Ciclos sedimentares peritidais em escala de metro em dois afloramentos do Liassic médio (Jurássico inicial) de Marrocos. Os dois afloramentos estão separados por 230 km. Os leitos de tempestade e possivelmente os tsunamites incluem abundantes foraminíferos retrabalhados. Esta imagem é um exemplo da continuidade dos ciclos peritidais em um ambiente de plataforma carbonática.
A "seqüência ascendente superficial" métrica virtual observada ao longo (mais de 10.000 km) da margem sul de Tethyan durante o período médio do Liassic. Os (micro) fósseis são idênticos até Omã e além.

No período Cretáceo , havia plataformas construídas por bivalvia ( rudistas ).

Estratigrafia de sequência de plataformas carbonáticas

No que diz respeito à estratigrafia de seqüência dos sistemas siliciclásticos, as plataformas carbonáticas apresentam algumas peculiaridades, que estão relacionadas ao fato de o sedimento carbonático ser precipitado diretamente na plataforma, principalmente com a intervenção de organismos vivos, ao invés de ser apenas transportado e depositado. Dentre essas peculiaridades, as plataformas carbonáticas podem estar sujeitas a afogamento e podem ser a fonte de sedimentos por meio de derramamento de alto nível ou de declive.

Afogamento

O afogamento de uma plataforma carbonática é um evento em que o aumento relativo do nível do mar é mais rápido do que a taxa de acúmulo em uma plataforma carbonática, o que eventualmente leva a plataforma a submergir abaixo da zona eufótica . No registro geológico de uma plataforma carbonática afogada, os depósitos neríticos se transformam rapidamente em sedimentos marinhos profundos. Normalmente, os solos rígidos com óxidos de ferromanganês , crostas de fosfato ou glauconita ficam entre os sedimentos neríticos e marinhos profundos.

Várias plataformas carbonáticas afogadas foram encontradas no registro geológico. No entanto, não está muito claro como exatamente ocorre o afogamento de plataformas carbonáticas. Estima-se que as plataformas e recifes carbonáticos modernos cresçam aproximadamente 1.000 μm / ano, possivelmente várias vezes mais rápido no passado. A taxa de crescimento de 1.000 μm / ano de carbonatos excede em ordens de magnitude qualquer aumento relativo do nível do mar causado por subsidência de longo prazo ou mudanças no nível do mar eustático . Com base nas taxas desses processos, o afogamento das plataformas carbonáticas não deveria ser possível, o que causa "o paradoxo do afogamento de plataformas carbonáticas e recifes".

Uma vez que o afogamento de plataformas de carbonato requer um aumento excepcional no nível relativo do mar , apenas um número limitado de processos pode causar isso. De acordo com Schlager, apenas o aumento anormalmente rápido do nível relativo do mar ou a redução do crescimento bentônico causado pela deterioração das mudanças no ambiente poderiam explicar o afogamento das plataformas. Por exemplo, downfault regional, vulcanismo submarino ou glacioeustacy podem ser a razão para o rápido aumento no nível relativo do mar , enquanto, por exemplo, mudanças na salinidade oceânica podem causar a deterioração do meio ambiente para os produtores de carbonato.

Um exemplo de plataforma carbonática submersa está localizada no Golfo de Huon , em Papua-Nova Guiné . Acredita-se a ser abafado pelo rápido aumento do nível do mar causada pelo degelo e subsidência da plataforma, o que permitiu coralina algal- foraminiferal nódulos e halimeda calcários para cobrir os recifes de coral .

Os movimentos de placas que transportam plataformas de carbonato para latitudes desfavoráveis ​​à produção de carbonato também são sugeridos como uma das possíveis razões para o afogamento. Por exemplo, acredita-se que guyots localizados na Bacia do Pacífico entre as ilhas Havaianas e Marianas são transportados para baixas latitudes ao sul (0-10 ° S), onde ocorreu a ressurgência equatorial . Altas quantidades de nutrientes e maior produtividade causaram diminuição na transparência da água e aumento nas populações de bioeroders, o que reduziu o acúmulo de carbonato e acabou levando ao afogamento.

Derramamento de destaque

Destacam-se as quedas e as encostas

O derramamento de alto nível é um processo no qual uma plataforma carbonática produz e derrama a maior parte dos sedimentos na bacia adjacente durante altitudes elevadas do nível do mar. Este processo foi observado em todas as plataformas de carbonato de borda no Quaternário, como o Grande Banco das Bahamas . Plataformas com topo plano e aros com declives acentuados mostram derramamento de altura mais pronunciado do que plataformas com declives suaves e sistemas de carbonato de água fria.

O derramamento de alto nível é pronunciado em plataformas de carbonato tropical devido ao efeito combinado da produção de sedimentos e diagênese . A produção de sedimentos de uma plataforma aumenta com o seu tamanho, e durante o highstand o topo da plataforma é inundado e a área produtiva é maior em comparação com as condições do lowstand , quando apenas uma parte mínima da plataforma está disponível para produção. O efeito do aumento da produção de highstand é potencializado pela rápida litificação de carbonato durante lowstands, porque a parte superior da plataforma exposta é carstificada em vez de erodida e não exporta sedimentos.

Queda de declive

O derramamento de taludes é um processo típico de plataformas microbianas , em que a produção de carbonato é quase independente das oscilações do nível do mar. A fábrica de carbonatos, composta por comunidades microbianas que precipitam microbialitos , é insensível à luz e pode se estender desde a quebra da plataforma na encosta até centenas de metros de profundidade. As quedas do nível do mar de qualquer amplitude razoável não afetariam significativamente as áreas de produção de taludes. Os sistemas de declive de pedra limitada microbiana são notavelmente diferentes das plataformas tropicais em perfis de produção de sedimentos, processos de reajuste de declives e obtenção de sedimentos. Sua progradação é independente do derramamento de sedimentos da plataforma e amplamente impulsionada pelo derramamento de taludes.

Exemplos de margens que podem ser afetadas de derramamento de encosta que são caracterizadas por várias contribuições de crescimento de carbonato microbiano para a encosta superior e margem são:

  • o Canning Basin na Austrália
  • a plataforma de Guilin no sul da China
  • o Permiano da Bacia do Permiano dos EUA
  • as plataformas carbonáticas do Triássico médio das Dolomitas .

Galeria

  • Ciclo "superficial para cima" no médio Lias do Alto Atlas (Marrocos). Laminações dolomitizadas de algas no topo.

  • Ciclos "rasos para cima" na lagoa Lias da Península de Musandam. (Nenhum homem).

  • Ciclos liassic "superficiais para cima" dispostos em sequências decamétricas, Península de Musandam, (N-Omã).

  • Ciclo "superficial para cima" no Jurássico Médio (forma Saghtan) da cordilheira jbel Laghdar (Omã).

  • A dessecação aparece no topo de uma sequência regressiva; Médio liassic, Alto Atlas, Marrocos.

  • Amonites e belemnites lavaram sobre uma superfície supratidal (calcretes e " tendas "); Médio Liassic do Alto Atlas, Marrocos.

  • Brecha de furacão cimentada (diagênese inicial) na superfície de um leito, no topo de uma sequência regressiva métrica. Middle Lias, High Atlas.

  • Pisólitos ferrugenosos vadoses (solo) e sedimento costeiro (tempestita) com pássaros em um ambiente de plataforma externa. Diagênese aérea. Médio liassic, Alto Atlas, Marrocos.

  • Menisco e cimento de ponto de contato em um grainstone marinho com foraminíferos deslocados (pela maré e furacões) na planície supratidal da plataforma liassica média de Marrocos. Topo do ciclo emersivo. Atlas médio.

  • Conchas calcretas retrabalhadas do ambiente supratidal em um sedimento marinho (dolomitizado) deslocado por furacões na plataforma interna plana. Topo da sequência emersiva. Alto Atlas, Marrocos.

  • Cimento estalactítico em sedimento da zona supratidal, ambiente vadoso, topo da sequência "superficial para cima". Médio Liassic, Alto Atlas. Seção fina. L = 0,3 mm.

  • Pegadas de dinossauros gigantes (saurópodes) no topo de uma sequência regressiva, Médio Liassic, Alto Atlas, Marrocos.

  • Cimento estalactítico Vadose preenchendo uma cavidade horizontal em um sedimento costeiro marinho, plataforma externa. Birdseyes no grainstone alodápico (maré ou tempestade) apontam para uma diagênese aérea. Alto Atlas, Marrocos.

  • Sequências de preenchimento autocíclico (métrico a hectométrico) na lagoa do Médio Liassic, Sul (Todhra) do Alto Atlas, Marrocos.

  • Estrutura em "Teepee", devido ao aumento do volume de sedimentos por dolomitização na plataforma supratidal interna. Topo do ciclo emersivo. Middle Lias, High Atlas.

  • Quaternário ao equivalente recente de uma "seqüência ascendente superficial", núcleos em um "chott" tunisiano, laminações entremarés em amarelo.

  • Estruturas de "tenda" recentes em uma lagoa salgada da Tunísia, "chott".

  • Equivalentes recentes de "sequências ascendentes rasas", núcleos em uma lagoa salgada da Tunísia, "chott".

  • Topo de uma sequência regressiva com laminações de algas (amarelo) e gesso cristalizado, lagoa salgada "chott", Tunísia.

  • Duna de areia bioclástica eólica (algas calcárias e foraminíferos porcinos) na costa da Tunísia.

Veja também

Notas de rodapé

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Referências

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