Trablho de casa

Resumo do artigo “Datação Re-Os para Limite Pensilvaniano Inferior-médio e comparação com palinoflora associada(Re-Os age for Lower-Middle Pennsylvanian Boundary and comparison with associated palynoflora)” - N.J. Geboy; G.R. Tripathy; L.F. Ruppert; C.F. Eble; B.M. Blake; J.I.Hannah; H.J. Stein (2014).

Introdução

O sistema Pensilvaniano (Carbonífero Superior) da bacia Appalachiana é dominado por pacotes sedimentares com carvões de alta importância econômica. Devido a falta de tonsteins e/ou unidades ígneas neste sistema, a datação relativa dos carvões tem sido feita através de palinologia e paleobotânica macrofloral. Porém os métodos bioestratigráficos não apresentam precisão satisfatória, diferentemente da datação geocronológica por isótopos de Rênio-Ósmio que tem sido usado, com sucesso, para datar pacotes sedimentares ricos em matéria orgânica com uma faixa de idades entre 155Ma (Cohen et al., 1999) a 2659Ma (Yang et al., 2009). Embora seu uso não seja restrito a depósitos marinhos (Cumming et al., 2012), a maioria dos depósitos de agua doce não possuem reservatórios homogêneos em relação a Re e Os e nem são grandes o suficiente para possuírem quantidades significativas destes elementos-traço tão raros.

O Folhelho Betsie, que marca o limite entre o Pensilvaniano Inferior e Médio na América do Norte (Blake et al., 2002), consiste de uma sequência heterolítica de camadas depositadas em ambientes de mar raso. Está localizado na formação Kanawha no sul da Virgínia Oeste e na formação Pikeville do grupo Breathitt no leste do Kentucky, nos Estados Unidos da América. A camada basal do Betsie possui, em média, 1m de espessura e consiste em um folhelho negro com poucos fósseis. Foi depositado durante uma transgressão marinha em uma planície costeira com falésias. A transgressão inundou os muitos pântanos parálicos que deram origem ao carvão Matewal na Virgínia Oeste e ao carvão Manchester no leste do Kentucky.

Devido a presença de unidades similares na Europa, o Betsie não é apenas um horizonte significativo na Bacia Appalachiana, mas potencialmente em todo o mundo Carbonífero (Blake et al., 2002)

Este estudo aplica a datação geocronológica para a camada basal do folhelho Betsie e correlaciona os resultados obtidos com as análises palinológicas do carvão Matewan.

FIGURA 1

Metologia

Amostras de furos de sondagem contendo o Folhelho Betsie e o Carvão Matewan em Wyoming County, Virgínia Oeste, foram obtidas da companhia de exploração Cliffs Natural Resources.

As amostras foram preparadas de acordo com a prática padrão internacional D-2013-07 da ASTM.  Aproximadamente 50g de carvão 20-mesh foi utilizado para análises petrográficas e palinológicas. Outra parte foi reduzido a  tamanho 60-mesh para análises geoquímicas.

Palinologia, petrologia e qualidade do carvão da camada Matewan

Nas análises petrológicas foram feitas contagens de pontos para minerais e macerais do carvão Matewan, além da utilização de luz fluorescente para auxiliar na identificação dos componentes da liptinita. A análise de reflectância da vitrinita foi feita a partir de uma calibragem do sistema usando um padrão de reflectânca de 0.94% com luz monocromática branca. Em seguida, 50 medidas aleatórias de reflectância foram feitas e partículas de collotelinita para cada amostra.

Esporos e pólem (palinomorfos) foram separados do carvão utilizando a solução de Schulze para oxidar o carvão,  seguido da digestão com 5%  de hidróxido de potássio. Os resíduos orgânicos concentraram-se no cloreto de zinco e lavados com 2-etóxietanol, em conjunto com tratamento ultrassônico para remover detritos orgânicos muito finos. Depois foram colocados em um adesivo solúvel em água e então nas lâminas delgadas padrão.

Re-Os e dados auxiliares para o Folhelho Betsie

Concentrações de Rênio e Ósmio e razões isotópicas do Betsie foram medidas por diluição isotópica – espectrometria de massa de ionização termal negativa seguindo protocolos analíticos estabelecidos pelo AIRIE Program, da Colorado State University. Os dados medidos foram corrigidos para fracionamento de massa instrumental, interferências isobáricas de oxigênio, etc.

Medições de pirólise e COT foram feitas nos laboratórios da GeoMark Research em Humble, Texas, seguindo métodos estabelecidos. A pirólise Rock-Eval revela detalhes da quantidade, tipo e maturidade de matéria orgânica em folhelhos (Peters, 1986) com dados incluino Temperatura máxima,  quantidade de hidrocarbonetos destilados durante o soterramento (S1) e gerados da degradação de querogênio (S2), quantidade de CO2 gerada durante a combustão (S3). A partir desses parâmetros gerados, pode ser calcular outros valores importantes, incluindo índice de Hidrogênio (HI) e índice de Oxigênio (OI), os quais são medições indiretas das razões entre Hidrogênio ou Oxigênio e Carbono e podem ser utilizadas para avaliar o tipo de matéria orgânica presente.

Resultados

Palinologia, petrografia e geoquímica do Carvão Matewan

Das 9 amostras do Matewan, cinco são de carvão e 4 são de folhelho, representando uma espessura total da camada de 75cm.  As amostras de carvão podem ser dividas em dois grupos, baseados nos resultados obtidos, onde as 3 amostras inferiores são parecidas entre si e as duas superiores também são parecidas entre si, mas diferentes das inferiores. A reflectância da vitrinita varia entre 0.92 e .93% Ro, indicando um rank betuminoso alto volátil A. As amostras de carvão possuem conteúdo moderado de matriz de cinzas, em torno de 13.3%. As amostras de folhelho possuem em torno de 65.4% de cinzas e são extremamente variáveis em conteúdo total de enxofre, numa faixa entre 0.5 a 28.2% (Tabela 1). A vitrinita é o grupo maceral dominante tanto nas camadas de carvão quanto nos folhelho.  O conteúdo maceral de liptinita varia pouco, em contraste com o conteúdo de inertinita, que varia muito em ambas as litologias.
A maioria das assembleias palinomorficas de ambas as litologias são dominadas por Lycospora, típico das camadas de carvão Langsettianas da bacia Appalachiana (Eble, 1996). Entretanto, as duas camadas superiores de carvão contem assembleias mais diversificadas, menor conteúdo de enxofre e menos cinzas, se comparado com as três camadas inferiores.

TABELA 1!!

Re-Os, conteúdo total de carbono orgânico (COT) e dados Rock-Eval do Folhelho Betsie.

O Folhelho Betsie possui concentrações de Rênio e Osmio variando entre 320 a 1200ng/g e 1.5 a 5.3ng/g, respectivamente (Tabela 2). Como a maioria dos Folhelhos negros, a base do Betsie é enriquecido em Re e Os, relativo ao típico material crustal, porém os valores de Re observados são particularmente altos. Estes altos valores re Rênio resultam em altas razoes pai:filha (187Re/188Os ~ 3644-5737). Os dados mostram uma relação isócrona produzindo uma idade de 323 ± 7.8 Ma.
Resultados da pirólise Rock-Eval mostram pouca variação em todas as sete amostras do folhelho (Tabela 3). O conteúdo total de carbono orgânico varia entre 3.05 e 4.89wt%. O Betsie é maduro, com valores consistentes de temperatura máxima entre 433-442°C. Ambos OI e HI são uniformemente baixos, variando de 7 a 11 e 81 a 112, respectivamente. A relação entre T max e valores HI mostra que o Betsie, apesar de ser depositado em ambiente marinho, contem querogênio do tipo III.