Estudo da Bentonita associada com a Formação Irati na região de Aceguá, RS

Abstract

A presença de tonsteins e bentonitas dentro da Supersequência Gondwana I no setor sul da Bacia do Paraná não são incomuns e suas ocorrências estão documentadas, especialmente nas unidades Rio Bonito e Rio do Rasto. Embora fosse esperada a identificação de bentonita na Formação Irati devido ao seu posicionamento estratigráfico dentro do Permiano e por estar vinculada a um ambiente que preenche os requisitos para acumular e preservar os eventos de deposição de cinza vulcânica, não são conhecidos trabalhos sistemáticos voltados para a identificação da bentonita na Formação Irati do Rio Grande do Sul. A presença de níveis de bentonita na Formação Irati foi demonstrada a partir de trabalhos realizados no setor norte da Bacia do Paraná. Este artigo tem como objetivo identificar e apresentar argumentos mineralógicos e químicos que demonstram a existência de níveis de bentonitas inseridos na Formação Irati em afloramentos desta unidade situados a leste da cidade de Aceguá, sul do Rio Grande do Sul. Tratam-se de níveis com pequena espessura (em média 4 cm) e grande extensão lateral constituídos de argilitos maciços, com cores branco acinzentadas que em campo contrastam com os folhelhos que compõem a Formação Irati. Para o reconhecimento da bentonita, a técnica empregada na preparação das amostras viabilizou a realização de um estudo detalhado do comportamento mineralógico a partir da divisão das amostras numa fração fina (menor que 2μm) e numa fração maior que 0,025mm. As bentonitas do Irati se caracterizam por serem rochas bimodais compostas predominantemente por Camontmorilonita que formam a matriz fina da rocha onde estão dispersos cristais primários ou magmáticos com tamanho não superior a areia muito fina. Uma característica comum destes cristais e que atestam a origem vulcânica é o hábito idiomórfico, sem indícios de alteração ou de terem sido submetidos a processos de transporte sedimentar, em discordância ao que é observado com os minerais formadores da rocha encaixante representada pelo folhelho Irati. Entre os principais minerais primários identificados e representativos do ambiente vulcânico encontramse paramorfos de quartzo beta, feldspatos tipo sanidina, biotita, zircão, apatita e ilmenita. Baseando-se na geoquímica da rocha e na cristaloquímica da montmorilonita neoformada nos níveis de bentonita infere-se sobre a natureza do vulcanismo precursor. Ambas as metodologias apontam que neste período as cinzas vulcânicas que alcançaram a Bacia do Paraná foram oriundas de um vulcanismo com composição intermediária (andesítica) em concordância ao que é conhecido sobre as manifestações da Província Vulcânica Choiyoi Inferior, sincrônica com a sedimentação da Formação Irati na Bacia do Paraná. A comprovação obtida de que os níveis de argilitos identificados na seção estudada são bentonitas abre a perspectiva de novos estudos em outros campos da geologia, como a calibração da seção estratigráfica e de biozonas através de técnicas de datação absoluta com o uso de minerais, em especial os zircões. Os múltiplos níveis de bentonita identificados ao longo da seção também viabilizam estudos de avaliação do estilo e da história explosiva do vulcanismo, bem como permitirão melhorar as correlações entre diferentes exposições da formação Irati ao longo da Bacia do Paraná.

The presence of tonsteins and bentonite within Supersequence I in the southern sector of the Paraná Basin are not uncommon, and their occurrences have been documented, especially in the Rio Bonito and Rio do Rasto units. Although the identification of bentonite in the Irati Formation was expected, due to its stratigraphic position within the Permian and because it is linked to an environment that meets the requirements to accumulate and preserve volcanic ash deposition events, systematic studies aimed at identifying bentonite in the Irati Formation in Rio Grande do Sul are not known. The presence of bentonite levels in the Irati Formation was demonstrated from studies carried out in the northern sector of the Paraná Basin. This article aims to identify and present mineralogical and chemical arguments about the existence of bentonite levels included in the Irati Formation in outcrops of this unit located east of the city of Aceguá, southern Rio Grande do Sul. They are thin levels (on average 4 cm in thickness) and large lateral extension made up of massive claystones, of grayish white colors, which on the field stand out from the shales that compose the Irati Formation. In order to recognize the bentonite, the technique used in preparing the samples made it possible to conduct a detailed study of the mineralogical behavior based on the division of the samples into a fine fraction (less than 2 μm) and a fraction above 0.025 mm. The Irati bentonites are characterized by being bimodal rocks composed predominantly of Ca-montmorillonite which form the fine matrix of the rock where primary or magmatic crystals are dispersed, not larger than very fine sand. A common feature of these crystals that attest to the volcanic origin is the idiomorphic habit, with no signs of alteration or of having undergone sediment transport processes, unlike what is observed with the minerals forming the host rocks represented by the Irati shale. Among the main primary minerals identified and representative of the volcanic environment are the beta-quartz paramorphs, sanidine feldspars, biotite, zircon, apatite and ilmenite. Based on the rock geochemistry and the crystal chemistry of the neoformed montmorillonite in the bentonite levels, the nature of the precursor volcanism is inferred. Both methodologies indicate that in this period the volcanic ashes that reached the Paraná Basin were derived from volcanism of intermediate composition (andesitic) in agreement with what is known about the manifestations of the Lower Choiyoi Volcanic Province, synchronous with the sedimentation of the Irati Formation in the Paraná Basin. The obtained evidence that the claystones identified in the studied section are bentonites unfolds the perspective of new studies in other geology fields, such as the calibration of the stratigraphic section and biozones through absolute dating techniques with the use of minerals, especially zircons. The multiple levels of bentonite identified throughout the section also enable assessment studies of the explosive style and history of the volcanism, and will also improve the correlations between different exposures of the Irati Formation along the Paraná Basin.