UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE … · INTRODUÇÃO O Neoproterozoico é...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
DIRETORIA DE PESQUISA
PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO
Período :01 de agosto de 2014 a 31 de julho de 2015
( ) PARCIAL
(X) FINAL
IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO
Título do Projeto de Pesquisa: Instituto Nacional de Ciências e Tecnologia de
Geociências da Amazônia - GEOCIAM
Nome do Orientador: Jean Michel Lafon
Titulação do Orientador: Doutor
Faculdade: Faculdade de Geologia
Unidade: Instituto de Geociências
Laboratório: Laboratório de Geologia Isotópica (Pará-Iso)
Título do Plano de Trabalho: Avaliação da influência terrígena na assinatura isotópica
de Sr em rochas carbonáticas da Formação Guia, Tangará da Serra, MT.
Nome do Bolsista: Nayra Michelly das Chagas Souza
Tipo de Bolsa: (X) PIBIC/CNPq
( ) PIBIC/UFPA
( ) PIBIC/INTERIOR
( ) PIBIC/FAPESPA
( ) PRODOUTOR
( ) PARD - renovação
( ) PIBIC/PIAD
( ) PADR
INTRODUÇÃO
O Neoproterozoico é caracterizado por importantes mudanças paleoclimáticas e
paleogreográficas, relacionadas a ciclicidade de episódios de glaciação. Dentre estes
episódios, as glaciações Sturtiana (≈725 Ma) e Marinoana (≈635 Ma), do Criogeniano,
são objetos de grandes estudos para se chegar à composição da água do mar na época da
deposição dos carbonatos. As duas hipóteses mais aceitas para esses eventos de glaciações
globais são: (1) A hipótese de Snowball Earth, que propõe um congelamento total do
planeta, junto com a extinção de toda forma de vida (Kirschvink 1992; Hoffman et al.,
1998a; Hoffman e Schrag 2002) e, (2) a hipótese de Slushball Earth, sugerindo um
congelamento parcial da terra, deixando a área do Equador livre de gelo, mantendo
condições de tipo greenhouse (Hyde et al., 2000), sendo esta a hipótese mais aceita hoje
em dia. Os registros destes eventos glaciais são encontrados em depósitos
sistematicamente cobertos por sequências carbonáticas com fácies anômalas, e são
interpretados como tendo sido depositados imediatamente após os sedimentos glaciais
(Kennedy, 1996; Nogueira et al., 2003 apud Nogueira & Riccomini, 2007).
A área de estudo encontra-se no limite entre duas importantes áreas geológicas:
na região central de América do Sul, na borda oriental do Cráton Amazônico, e a Faixa
Paraguai. Esta região foi a primeira da Plataforma Sul-Americana na margem sul do
Cráton Amazônico a ser documentada como um registro anômalo do Neoproterozoico,
marcados por eventos pós-glaciais fornecendo as condições ambientais e climáticas para
a precipitação de carbonatos, sendo normalmente denominadas de capa carbonática do
Grupo Araras (Nogueira et al., 2007). Esta capa carbonática pós-glaciação Puga
(Marinoana) foi encontrada na mina Terconi, região de Mirassol d’Oeste, Estado do Mato
Grosso (Nogueira 2003, Nogueira et al. 2003, Trindade et al. 2003, Font et al. 2006,
Nogueira et al. 2007).
O Grupo Araras está dividido em quatro formações segundo a proposta de
Nogueira e Riccomini (2006), denominadas da base para o topo de Formação Mirassol
d´Oeste, Formação Guia, Formação Serra do Quilombo e Formação Nobres. Este trabalho
abrange a Formação Guia, com uma espessura de 200 m na região de Tangará da Serra,
na região de Tangará da Serra, e que representam a Capa Carbonática do Grupo Araras.
JUSTIFICATIVA
Estudos isotópicos e principalmente geocronológicos ainda são escassos na área
de Tangará da Serra, principalmente para auxiliar na determinação do período de
formação das capas carbonáticas do Grupo Araras. A maioria dos dados isotópicos de
carbono e oxigênio, além de dados 87Sr/86Sr conhecidos, foi compilada por Alvarenga et
al., (2009), que consideraram uma idade mínima para a deposição das rochas
sedimentares neoproterozoicas que afloram no sudoeste do Cráton Amazônico e Faixa
Paraguai de 483 ± 8 Ma (método Rb/Sr; Almeida & Mantovani, 1975) e de 504 ± 12 Ma
(método K/Ar; Amaral, 1966), obtida para o Granito São Vicente, que corta as rochas
metassedimentares do Grupo Cuiabá, as quais servem de embasamento para o diamictito
Puga, aflorante na Faixa Paraguai.
Em relação a capa carbonática do Grupo Araras já foram realizadas duas datações,
sendo uma por Babinski et al., (2006) e outra por Romero et al. (2013). Babinski et al.
(2006) realizaram seus estudos no afloramento da Mina Terconi, na região de Mirassol
do d´Oeste, e obtiveram uma idade Pb-Pb de 627 ± 32 Ma, considerada como sendo da
deposição dos carbonatos. Romero et al. (2013) obtiveram também uma idade Pb-Pb
Ediacarana de 622 ± 33 Ma, nos carbonatos das Formações Mirassol d´Oeste e Guia na
região de Tangará da Serra, considerada como a idade de deposição da capa carbonática
do Grupo Araras e confirmando a sua relação com a Glaciação Marinoana (≈ 635 Ma),
que marca a transição Criogeniano-Ediacarano. Em complemento, Romero et al. (2013)
desenvolveram um estudo petrográfico, geoquímico e de isótopos de Sr que permitiu
identificar as principais feições primárias e diagenéticas, assim como determinar uma
importante contribuição terrígena, constituída por quartzo, micas e feldspatos. Razões
isotópicas 87Sr/86Sr entre 0.7071–0.7073 foram determinadas e consideradas como
retratando a assinatura primária do Sr dos oceanos no início do Ediacarano.
Esses valores são significativamente inferiores aos obtidos anteriormente por
Alvarenga et al. (2007), com o valor de 87Sr/86Sr entre 0.7074 e 0.7113, e por Nogueira
(2007), com valores para a Formação Mirassol d'Oeste entre 0,7074 e 0.7113 e para a
Formação Guia entre 0.7076 e 0.7112. Essa grande diferença para valores de 87Sr/86Sr
levantam a questão da contribuição de material terrígeno que podem dificultar a
identificação da assinatura primária do Sr dos carbonatos.
Esses resultados isotópicos de Pb e Sr, publicados por Romero et al. (2013) para
a capa carbonática de Tangará da Serra, são muito animadores. Os dados merecem ser
consolidados para refinar a determinação da idade de formação da capa carbonática e
melhor entender os efeitos do material terrígeno sobre a composição isotópica de Sr dos
carbonatos. Com isso os resultados poderão ser melhor discutidos em escala global,
comparando com as outras capas carbonáticas marinoanas do mundo, e contribuindo para
a elaboração da curva de evolução da razão 87Sr/86Sr das águas oceânicas
neoproterozoicas obtidas em rochas carbonáticas marinhas que fornecem a razão 87Sr/86Sr
da água do mar, no momento de precipitação das lamas carbonáticas. Essas curvas para
o Neoproterozoico têm sido construídas por diversos autores, e foram reunidas em um
único diagrama por Melezhik et al, (2001), ilustrando as divergências entre elas.
Figura 1: Compilação das curvas de Sr marinho para o Neoproterozoico, de Melezhik et al. (2001) e
Haverson et al. (2010), com a proporção isotópica 87Sr/86Sr e idades Pb-Pb (622 ± 33 milhões de anos) da
capa carbonática de Tangará da Serra. O quadro roxo exibe o erro da idade Pb-Pb (± 33 milhões de anos) e
os retângulos amarelos três possibilidades de plotagem 87Sr/86Sr (quadros amarelos) na curva de Jacobsen
e Kaufman's (1999) de acordo com os dados de Romero et al. (2013). A forma oval rosa representa a faixa
de razões isotópicas 87Sr/86Sr determinada em estudos anteriores para a capa carbonática do Grupo Araras
(Nogueira et al. (2007); Alvarenga et al. (2008, 2009); Paula-Santos et al. 2010).
A problemática da assinatura do Sr está no fato de variações fortes de 87Sr/86Sr
ocorrerem em um pequeno espaço de tempo, como acontece no final do Neoproterozoico,
no começo do Ediacariano. Halverson et al (2007) resumiu dois motivos propostos para
este aumento tão abrupto logo após a Glaciação Marinoana: (a) estratificação do oceano
entre o fundo oceânico e a superfície com a composição do Sr altamente influenciada
neste último por uma grande entrada de Sr radiogenico de águas doces continentais,
(Shields 2005; Hurtgen et al. 2006); (b) altas taxas de intemperismo de silicato resultado
em um grande fluxo de Sr radiogenico para a superfície do oceano (Hoffman et al. 1998;
Kasemann et al. 2005).
Para obter a assinatura primária de Sr e identificar a contribuição terrígena, será
usado a técnica de dissolução progressiva do carbonato, que consiste numa pré-lixiviação
com acido antes da dissolução parcial do resto da amostra usando um ácido fraco ou uma
solução tampão de ácido. Esta pré-lixiviação serve para eliminar a calcita secundária
existente, removendo o Sr facilmente solúvel de componentes de rochas detríticos ou
diagenéticos, que poderá interferir no resultado da assinatura primária do Sr. Após todas
as etapas de lixiviação o resíduo será analisado para verificar a fração siliciclástica
existente, e assim poder identificar a contribuição terrígena.
Assim, este trabalho visa proporcionar um avanço nas pesquisas, com a
investigação mais detalhada da influência do componente terrígeno (fração siliciclástica)
sobre a composição isotópica primária de Sr dos carbonatos para determinar de forma
mais segura a assinatura isotópica do oceano pós-marinoano. Em complemento, pretende-
se também buscar determinar com maior precisão a idade de formação da capa
carbonática de Tangara da Serra.
OBJETIVOS
O estudo tem como objetivo fornecer novos dados isotópicos Sr e Pb das rochas
carbonáticas da Formação Guia da região de Tangará da Serra, que constituem a capa
carbonática do Grupo Araras, na borda sul do Craton amazônico, visando consolidar a
idade do início do Ediacarano (≈ 635Ma) para a precipitação das rochas carbonáticas e
melhor identificar as condições paleoambientais de deposição dessas rochas. Em
específico, o estudo tem como principal objetivo avaliar e quantificar a contribuição do
material terrígeno para a razão isotópica 87Sr/86Sr dos carbonatos, visando resgatar a
assinatura isotópica primária das águas oceânicas no início do Ediacariano, logo após o
término da Glaciação Marinoana, que marca o final do Criogeniano.
MATERIAIS E MÉTODOS
As amostras são provenientes da Formação Guia, com aproximadamente 200m de
espessura, é constituída por calcários finos betuminosos, folhelhos betuminosos, pelitos
vermelhos e cementstones com leques de cristais de calcita (pseudomorfos de aragonita)
e laminação plana, interrompida localmente por brechas e estruturas de deformação. As
amostras de calcários selecionadas foram coletadas durante uma campanha de campo na
região de Tangará da Serra, para o reconhecimento das principais litofácies e coleta
sistemática de amostras de carbonatos, previamente realizada no âmbito da dissertação
de Romero (2012) e em colaboração com o grupo de pesquisa em Geologia Sedimentar
do Instituto de Geociências da UFPA. A amostragem foi feita nos afloramentos da mina
Calcário Tangará.
O método empregado foi a geoquímica isotópica de Sr. As atividades analíticas
desenvolvidas consistiram do processamento químico e análises isotópicas Sr de uma
amostra de carbonato, e são descritas abaixo.
Primeiramente realizou-se o processo de dissolução total em uma amostra (TS-
060), para posteriormente serem determinadas as composições isotópicas de Sr utilizando
a espectrometria de massa TIMS.
(1) Dissolução Total das amostras de carbonato
Primeiramente pesou-se 0,5 g de cada amostra, adicionando 5ml de HF** 48%
(bidestilado), deixando no ultrassom por 5 minutos. O HF** 48% foi adicionado para
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TS-060
Figura 2: Localização e geotectônica da região de Tangará da Serra A) Contexto geotectônico. B) Mapa
geológico simplificado da região de Tangará da Serra e da mina Calcário Tangará. C) Perfil esquemático
com localização das amostras estudadas. Soares e Nogueira, (2008) modificado.
dissolver os siliciclásticos existentes. Posteriormente o cadinho tampado ficou na chapa
a 100°C por 24 horas. Após esta etapa o cadinho foi destampado para a secagem da
amostra na chapa, e foi adicionado 4ml de HF** (48%) concentrado e 1 ml de HNO3**
concentrado, deixando tampado na chapa a 100°C por 24 horas. Passado este tempo,
destampou-se novamente o cadinho para a secagem, e após a amostra seca, adicionou-se
3ml de HCl*** 6N, para a dissolução das fases carbonáticas, passando na cuba de
ultrassom por 5 minutos e deixando na chapa a 100 ºC por mais 24 horas. O cadinho foi
então destampado e deixado na chapa para secagem da amostra, para posterior purificação
do Sr.
(2) Dissolução por lixiviação de Sr (procedimento de Bailey et al., 2000)
Para cada amostra, foram pesados 200 mg utilizados na lixiviação, que foram
lavadas com 2 ml de H2O mili-Q por 24 horas. Após esse tempo, a solução é centrifugada
por 15 minutos e o sobrenadante é descartado. Com o resíduo inicia-se o processo de
lixiviação, adicionando 150 L de ácido acético 20%, agitando para que ele reaja com o
resíduo. Após cessar a reação, adicionou-se 2 ml de H2O mili-Q e levou-se á centrífuga
por 15 minutos. O sobrenadante é retirado e realiza-se uma nova centrifugação para que
nenhum resíduo seja coletado. Este ciclo se repete várias vezes (em torno de 8 e 9
alíquotas), até que o carbonato seja dissolvido, deixando apenas um resíduo que
posteriormente foi analisado. As alíquotas coletadas foram secadas antes da etapa
seguinte.
(3) Separação química e purificação de Sr
Inicialmente, retirou-se 400L da amostra e colocou-se na chapa a 100ºC para
secar. Após seco, adicionou-se então 1 ml de HNO3** 3,5N e centrifugou a amostra por
5 minutos.
A separação e purificação de Sr é efetuada em coluna de teflon e preenchida com
resina Eichrom Sr. Inicialmente a coluna é preenchida com H2O mili-Q para então
adicionar aproximadamente 700L de resina Spec, a qual é limpa com a introdução de 1
ml de H2O mili-Q. Posteriormente, condiciona-se a resina com 500L de HNO3** 3,5N
(bidestilado). Adiciona-se então 500L da amostra, e posteriormente são adicionados
quatro vezes 500L de HNO3** 3,5N e descartado. Então coloca-se um novo cadinho e
é adicionado 1ml de H2O mili-Q para a coleta do Sr. Depois desta etapa, deixa-se o
cadinho com a solução na chapa a 100°C para secar e posteriormente analisada no
espectrômetro de massa TIMS.
(4) Análises isotópicas de Sr
Para a análise isotópica de Sr no espectrômetro de massa (TIMS) são utilizados
arranjos de filamentos de Tungstênio (W). O depósito é realizado com 1 L de solução
do ativador Tântalo (Ta) no filamento e aquecido a 1A. Posteriormente adiciona-se 2L
de HNO3** 6N no resíduo da amostra para dissolver. Então este resíduo é transferido
com o auxílio de uma micropipeta para o filamento. Este filamento é aquecido a
aproximadamente 2A. As análises isotópicas de Sr são realizadas em modo estático em
um espectrômetro de massa de termo-ionização (TIMS) da marca FINNIGAN modelo
MAT 262, equipado com um sistema de multicoleção, com sete coletores de Faraday, em
cada amostra é realizada a leitura de 12 blocos (sendo que 1 bloco tem 10 leituras). As
razões isotópicas determinadas foram 86Sr/88Sr, 87Sr/86Sr e 84Sr/88Sr.
RESULTADOS
Os resultados de Sr obtidos são oriundos do processo de dissolução total e
dissolução por lixiviação. Estes resultados são apresentados a seguir em tabelas e gráficos
utilizando o programa ISOPLOT, (Ludwig, 2004) e o programa Excel 2007.
Na tabela 1 mostra-se a amostra (TS-060) que passou pelo processo de dissolução
total, juntamente com o resultado do processo de lixiviação sequencial da amostra, sendo
as oito alíquotas identificadas pelos números em ordem crescente.
Tabela 1- Resultado das análises de Sr para as amostras de carbonato (TIMS) em
dissolução por lixiviação (L1 a L8) e em dissolução total.
Amostras 86Sr/88Sr 2 87Sr/86Sr 2 84Sr/88Sr 2
TS-060-L1 0,117868 0,000537 0,70742 0,00008 0,006749 0,000011
TS-060-L2 0,119784 0,000081 0,70741 0,00007 0,006759 0,000008
TS-060-L3 0,120448 0,000035 0,70755 0,00006 0,006766 0,000016
TS-060-L4 0,120424 0,000083 0,70741 0,00006 0,006758 0,000007
TS-060-L5 0,119898 0,000038 0,70720 0,00004 0,006750 0,000006
TS-060-L6 0,120526 0,000028 0,70740 0,00004 0,006746 0,000008
TS-060-L7 0,120165 0,000202 0,70724 0,00004 0,006762 0,000009
TS-060-L8 0,12031 0,000197 0,70733 0,00002 0,006747 0,000005
TS-060 (Total) 0,120575 0,000048 0,70780 0,00002 0,006750 0,000002
No processo de dissolução total (ácidos fluorídrico e nítrico), a composição
isotópica foi radiogênica com razão 87Sr/86Sr de 0,70780 ± 0,00002, retratando a
contribuição dos minerais silicatados com alta razão Rb/Sr e 87Sr/86Sr como, por exemplo,
micas e feldspatos de proveniência terrígena e que foram dissolvidos com o ácido
fluorídrico.
Na dissolução por lixiviação, observou-se razões isotópicas 87Sr/86Sr menores que
o valor determinado por dissolução total e que variam entre 0,70720 e 0,70755 de uma
alíquota para outra, porém sem que se constata uma tendência crescente ou decrescente
(figura 3).
A diferença de razão isotópica nos valores de 87Sr/86Sr obtidos por dissolução toal
(0,70780) e por lixiviação sequencial (0,70720-0,70755) podem ser relacionados a
contribuições externas de material terrígeno durante a deposição do carbonato, ou pode
ser devido ao Sr incorporado durante os processos diagenéticos os quais as rochas
sofreram. Assim, segundo Bailey et al., (2000), as maiores assinaturas do 87Sr/86Sr são
interpretados como revelando a influência de materiais terrígenos que modificou a razão
isotópica, e a não remoção desses valores maiores impedirá qualquer interpretação
primária da assinatura 87Sr/86Sr.
Portanto os menores valores da razão isotópica 87Sr/86Sr obtida na lixiviação
sequencial foram relacionados ao Sr primário, adquirido no momento da deposição, pois
como já foi explicado anteriormente, estes possivelmente não têm ou possuem pouca
influência de terrígenos. O valor médio de razão 87Sr/86Sr de 0,70737 ± 0,00011 retrata
essa composição isotópica primária da amostra TS-60 no momento de sua precipitação a
partir das águas oceânicas.
Figura 3: Relação dos valores de 87Sr/86Sr na dissolução total e na lixiviação sequencial da
amostra TS-60.
Figura 4: Os padrões de 87Sr/86Sr da lixiviação da amostra (TS-060), sem o resíduo. A linha verde
mostra o valor médio.
DISCUSSÃO E CONCLUSÕES
A variação da razão 87Sr/86Sr entre dissolução total e lixiviação sequencial é
provavelmente relacionada aos efeitos da fração siliciclástica nos carbonatos, que
geralmente apresenta uma composição isotópica mais radiogênica por ser constituída por
0.7071
0.7072
0.7073
0.7074
0.7075
0.7076
0.7077
0.7078
0.7079
0 2 4 6 8 10
87S
r/86S
r
Amostras
Amostra TS-060
0.7070
0.7072
0.7074
0.7076
0.7078
87S
r/86S
r
Amostra TS-060
lixiviação sequencial87Sr/86Sr = 0,70737±0,00011
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8
minerais mais ricos em Rb. O método da lixiviação sequencial permitiu eliminar essa
contribuição do componente siliciclástico presente nas amostras de calcário e aproximar
a assinatura primária do 87Sr/86Sr.
A amostra deste trabalho localiza-se na porção intermediária do perfil da
Formação Guia, acima das amostras de Romero et al., (2013) que foram coletadas na
porção basal da formação. Assim, observou-se uma diferença nos resultados isotópicos
aqui obtidos (0,70720-0,70755) com os resultados obtidos por Romero et al. (0,7071-
7073). A comparação dos dados indica um leve aumento da assinatura isotópica primária
do Sr dos carbonatos, sugerindo uma elevação da composição isotópica de Sr do oceano.
O aumento das assinaturas isotópicas primárias da base (0.7071 – 0.7073; Romero et al.,
2013) para a porção intermediária (0.7072 - 0,7075; este trabalho) da Formação Guia
pode representar uma evolução rápida da assinatura isotópica do Sr das águas oceânicas
após a glaciação Marinoana.
Pode-se também comparar o resultado deste trabalho com os resultados de um
trabalho anterior de Iniciação Cientifica, realizado em três amostras localizadas mais ao
topo da Formação Guia, o qual foi submetido para o próximo Simpósio de Geologia da
Amazônia. Os valores de 87Sr/86Sr dos dois trabalhos mostraram assinaturas isotópicas de
Sr primárias parecidas, entre 0,70720 e 0,70759, o que confirma a ideia de elevação da
razão isotópica de Sr na água do mar durante o período Ediacarano.
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DATA:
O relatório apresenta claramente as atividades realizadas pela estudante e os dados
obtidos durante o período de seis meses de fevereiro até julho de 2015. Os dados são
relevantes e a discussão e interpretação dos mesmos estão de acordo com os princípios
do método isotópico utilizado. O documento poderia ter sido melhorado em termos de
redação e organização, porém essas imperfeições são devidas à participação da estudante
em atividades curriculares de campo (campo II do curso de Geologia), nesse período de
finalização do relatório, o que não permitiu uma dedicação maior à elaboração do texto
final. Concluindo, estou satisfeito do desempenho da bolsista e estaremos dando
continuidade às pesquisas ainda no âmbito do programa PIBIC
______________________PROF. JEAN MICHEL LAFON__________________
ASSINATURA DO ORIENTADOR
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ASSINATURA DO ALUNO