Bioestratigrafia de Nanofósseis e estraigrafia química do Pliensbaquiano-Toarciano inferior (Jurássico Inferior) da Região de Peniche (Bacia Lusitânica, Portugal)

Abstract

A Bacia Lusitânica (Portugal) localizada na borda oeste da Placa Ibérica, pertence a um conjunto de bacias oceânicas marginais atlânticas cuja formação se iniciou durante a fase rifte do final do Triássico. A sua orientação é NE-SW com cerca de 300 km de comprimento e 150 km de largura. O Jurássico Inferior é bem representado na bacia, principalmente em Peniche, que apresenta afloramentos de rochas carbonáticas com deposição contínua entre o Sinemuriano e o Toarciano. Este estudo tratou da bioestratigrafia dos nanofósseis e da estratigrafia química da seção Pliensbaquiano – Toarciano inferior de Peniche. Seis biozonas de nanofósseis foram identificadas, com base no zoneamento proposto para o NW da Europa, e correlacionadas com as zonas de amonites: NJ3 (Pliensbaquiano inferior; zona de amonites jamesoni), NJ4a (Pliensbaquiano inferior a superior; zonas jamesoni, ibex, davoei e margaritatus), NJ4b (Pliensbaquiano superior; zonas margaritatus e spinatum), NJ5a (Pliensbaquiano superior; zona spinatum), NJ5b (Pliensbaquiano superior – Toarciano inferior; zonas spinatum, polymorphum e levisoni) e NJ6 (Toarciano inferior; zona levisoni). Também foram registrados eventos bioestratigráficos secundários que podem ser utilizados para refinar o arcabouço existente: As primeiras ocorrências (PO) de Biscutum grande e B. finchii foram encontradas na parte superior da biozona NJ4a; a PO de Lotharingius frodoi foi identificada no mesmo nível estratigráfico da PO de L. hauffii; a PO de L. sigillatus foi encontrada na parte superior da biozona NJ5a; A primeira ocorrência comum de Calyculus spp. foi reconhecida na base da biozona NJ5b, próxima do limite Pliensbaquiano – Toarciano; a PO de Carinolithus spp. e as extinções de Calcivascularis jansae e B. grande foram identificadas na biozona NJ5b. Para a estratigrafia química utilizaram-se os resultados das análises de carbono orgânico total (COT), pirólise “Rock-Eval”, biomarcadores, isótopos estáveis de oxigênio e carbono, elementos maiores e menores, realizados em rocha total. Análises de isótopos de oxigênio, carbono e estrôncio também foram realizadas em fósseis de belemnites. Em relação à geração de petróleo, o Membro Margo-calcários com níveis betuminosos apresenta o maior potencial: COT alcançando até 14,95%, S2 maior que 10mg de HC/g rocha, IH superior a 200mg de HC/g COT e querogênio do tipo II em diferentes estágios de preservação. A curva dos valores de estrôncio apresenta decréscimo contínuo entre o Pliensbaquiano inferior e o limite Pliensbaquiano – Toarciano, voltando a crescer no Toarciano inferior. Na base da seção os valores estão em torno de 0,7074, alcançando 0,70706 próximo a base do Toarciano. O valor obtido no belemnite coletado no nível estratigraficamente mais elevado foi de 0,70722. As curvas de isótopos de oxigênio e carbono construídas com base em rocha total e belemnites, apresentaram padrões de comportamentos similares, apesar dos valores absolutos serem diferentes. Os valores de isótopos de oxigênio obtidos em belemnites foram usados para calcular as paleotemperaturas da água do mar. Contudo, a presença do biomarcador gamacerano indica ambiente hipersalino. Assim, os aumentos dos valores isotópicos de oxigênio foram parcialmente causados por aumentos na salinidade e não pela variação de temperatura. As mais relevantes variações nas curvas de elementos maiores e menores apresentaram correlações com as unidades litoestratigráficas, correspondendo a mudanças de fontes e ambientais. Com base em coeficentes de correlação (Pearson) os influxos detríticos, biogênicos e carbonáticos foram investigados. Os coeficientes de correlação de cada unidade litoestratigráfica são diferentes para os calculados para toda a seção, indicando que o fluxo de alguns elementos variou durante o Pliensbaquiano – Toarciano de Peniche.

The Lusitanian Basin (Portugal), located on the western margin of the Iberian Plate belongs to a group of Atlantic Ocean marginal basins which began their formation during the rift phase at the Upper Triassic. It has a NE-SW orientation and is almost 300km in length and 150km wide. The Lower Jurassic is particularly well represented in this basin and the Peniche region is one of the most important sections, due to the occurrence of a continuous series of carbonates deposited between Sinemurian to Toarcian. The present study included calcareous nannofossil biostratigraphy and chemostratigraphy, in the Pliensbachian – lower Toarcian section of Peniche. Six nannofossil biozones were identified based on proposed NW Europe scheme and correlated with ammonite zones: NJ3 (lower Pliensbachian; jamesoni ammonite zone), NJ4a (lower to upper Pliensbachian; jamesoni, ibex, davoei and margaritatus zones), NJ4b (upper Pliensbachian; margaritatus and spinatum zones), NJ5a (upper Pliensbachian; spinatum zone), NJ5b (upper Pliensbachian – lower Toarcian; spinatum, polymorphum and levisoni zones) and NJ6 (lower Toarcian; levisoni zone). Additionally, the secondary biostratigraphic events were registered which will be useful to refine the nannofossils biozonation: the first occurrences (FO) of Biscutum grande and B. finchii were found in the upper part of the NJ4a biozone; the FO of Lotharingius frodoi was identified at the same stratigraphical level as FO of L. hauffii; the FO of L. sigillatus was found in the upper part of the NJ5a biozone; the first common occurrence of Calyculus spp. was recognized in the NJ5b base, near the Pliensbachian – Toarcian boundary; the FO of Carinolithus spp. and the extinction levels of Calcivascularis jansae and B. grande was identified within NJ5b. Chemostratigraphy analyses were based on total organic carbon (TOC), “Rock-Eval” pyrolysis, biomarkers, carbon and oxygen isotopes, minor and major elements, on the whole rock sample. Also, belemnite fossils were analyzed in terms of carbon, oxygen and strontium isotopes. In relation to hydrocarbon generation, the Marls and limestones with bituminous facies Member presented the highest potential: TOC reaching a maximum of 14.95%, S2 higher than 10 mg of HC/g rock, HI over 200 mg of HC/g TOC and the kerogen is mainly type II, in different stages of preservation. The strontium isotopes profile shows a continued decrease in value from lower Pliensbachian until Pliensbachian-Toarcian boundary, increasing again in the lower Toarcian. In the base of the section the values are around 0.7074 and reach 0.70706 near the Toarcian base. The belemnite fossil sampled from the highest stratigraphic level studied, presented a value of 0.70722. Oxygen and carbon isotopic profiles, built based on whole rock and belemnites, show similar behavior patterns but not the same absolute values. The belemnite oxygen isotope values were used to calculate the sea paleotemperatures. However, the presence of the gammacerane biomarker indicated a hypersaline environment. This suggests that the increase in the oxygen isotope values was partially due to an increase in the salinity and not only a variation in the temperature. The most relevant variations in the minor and major element profiles show correlation with the lithostratigraphic units, corresponding to source and environmental changes. Applying Pearson's correlation coefficients, the detrital, biogenic and carbonate influx were investigated. The Pearson's correlation coefficients for the individual lithostratigraphic units and the whole section were different, suggesting that the flux of some elements varied during the Pliensbachian – lower Toarcian of Peniche.