Structural analysis of Permian-Jurassic sequence of Parnaíba Basin – Araguaína region, state of Tocantins (TO): geometry, kinematic positioning and evolution of the deformation

Authors

  • André Luis Spisila CPRM
  • Fernando Mancini UFPR
  • Eduardo Salamuni UFPR
  • Leonardo Fadel Cury UFPR
  • Marco Antonio Thoaldo Romeiro

Keywords:

brittle deformation, paleostress, basin analysis

Abstract

abstract
The western edge of Parnaíba Basin, an approximately elliptical shaped intracratonic basin located in northern and northeastern Brazil, has particular structural, stratigraphic and lithologic controls. Five depositional sequences are recognized from the Silurian, Mesodevonian-Eocarboniferous, Neocarboniferous-Eotriassic, Jurassic and Cretaceous periods. The Neocarboniferous-Eotriassic Sequence contains the Balsas Group (Piauí, Pedra de Fogo, Motuca and Sambaíba formations) and the Jurassic Sequence contains the Pastos Bons Formation, deposited in a fluvio-lacustrine environment over Mosquito Formation basalts. In this context, the present study aims to discuss the evolution of Permian deformation at the basin´s western edge, based on geometric and kine-matic structural analysis, applying the Riedel model and Mohr-Coulomb criteria. Fieldwork were carried out nearby Araguaína (State of Tocantins) and Carolina (State of Maranhão), and results obtained from strati-graphic and structural analysis, besides help from re-mote sensing imagery and aerogeophysical data. Four deformational phases are proposed. D1 deformational phase, characterized by synsedimentary deformation structures on the Pedra de Fogo Formation, which are dextral strike-slip faults with NW-SE trending associated with normal faults, reverse faults and folds, related to N-S oriented s1 tensor, correlated to the orogeny responsible for the formation of Pangea at the end of the Permian. NE-SW trending characterizes D2 deformational phase, with dextral and sinistral kinematic positioning with a extensional component formed by a triassic event. Intrusions from Mosquito Formation are probably associated to E-W trending extensional event, D3 deformational phase, resulting in the generation of N-S trending normal faults with dextral strike-slip component, and NE-SW trending sinistral strike-slip faults and NW-SE trending dextral strike-slip faults, related to the North Atlantic opening. The last deformational phase, D4, includes normal and dextral strike-slip faults with E-W trending, as well as dextral NE-SW trending strike-slip faults, with E-W oriented s1 tensor, possibly related to the Andean subduction. 

References

ABREU, F. A. M.; HASUI, Y. Evolução estrutural do super-grupo Baixo Araguaia. In: CONGRESSO BRA-SILEIRO DE GEOLOGIA, 3., 1978, Recife. Anais... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 1978. v. 1, p. 257-269.

ALVARENGA, C. J. S.; MOURA, C. A. V.; GORAYEB, P. S. S.; ABREU, F. A. M. Paraguayand Araguaia Belts. In: CORDINI, U. G.; MILANI, E. J.; THOMAZ FILHO, A.; CAMPOS, D. A. (Ed.). Tectonic evolution of South America. Rio de Janeiro: Departamento Nacional de Produção Mineral, 2000. p. 183-193.

ANDERSON, E. M. The dynamics of faulting and dyke formation with application to Britain.2. ed. Edinburg: Oliver and Boyd, 1951. 206 p.

ANTONELLINI, M.; POLLARD, D.D. Distinct element modeling of deformation bands in sandstone. Journal of Structural Geology, New York, v. 17, n. 8, p. 1165-1182, Aug. 1995.

ARAÚJO, V. A.; OLIVATTI, O. (Org.). Araguaína: folha SB.22-Z-D, estados do Tocantins/Pará. Brasília: CPRM/DIEDIG/DEPAT, 2001. 1 CD-ROM. Escala 1:250.000.

AYDIN, A.; BORJA, R.I.; EICHHUBL, P. Geological and mathematical framework for failure modes in granular rock. Journal of Structural Geology, New York, v. 28, n. 1, p. 83-98, Jan. 2006.

AYDIN, A.; JOHNSON, A. M. Analysis of faulting in porous sandstones. Journal of Structural Geology, New York, v. 5, n. 1, p. 19-31, 1983.

AYDIN, A. Small faults formed as deformation bands in sandstones. Pure and Applied Geophysics, Basel, v. 116, n. 4, p. 913-930, July 1978.

BRITO NEVES, B. B. América do Sul: quatro fusões, quatro fissões e o processo acrecionário andino. Revista Brasileira de Geociências, São Paulo, v. 29, n.3, p. 379-392, 1999.

CAMPBELL, D. F. Relatório preliminar sobre a geologia da Bacia do Maranhão. Rio de Janeiro: Conselho Nacional do Petróleo, 1949. 160 p.

CAPUTO, M. V. Stratigraphy, tectonics, paleoclimatology and paleogeography of Northern Basins of Brazil. 1984. 582 f. Thesis (PhD) – University of California, Santa Barbara, 1984.

CAPUTO, M. V.; REIS, D. E. S.; BARATA, C. F.; PEREI-RA, L. C. Evolução tectônica da Bacia do Parnaíba, qual é a influência das orogenias? In: SIMPÓSIO DE GEOLOGIA DA AMAZÔNIA,9., 2006, Belém. Anais... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 2006. p. 6-10.

CAPUTO, M. V.; LIMA, E. C. Estratigrafia, idade e correlação do Grupo Serra Grande: Bacia do Parnaíba. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA, 33., 1984, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 1984. v. 2. p. 725-739.

CAROZZI, A. V.; FALKENHEIN, F. U. H.; CARNEIRO, R. G.; ESTEVES, F. R.; CONTREIRAS, C. J. A. Análise ambiental e evolução tectônica sinsedimentar da seção siluro-eocarbonífera da Bacia do Maranhão. Rio de Janeiro: PETROBRAS/CENPES/DINTEP, 1975. 89 p. (Ciência Técnica Petróleo, Exploração de Petróleo, 7).

COIMBRA, A. M. Estudo sedimentológico e geoquímico do Permo-Triássico da Bacia do Maranhão. 1983. 150 f. Tese (Doutorado)- Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1983.

COOPER, G. R. J.; COWAN, D. R. Enhancing potential field data using filters based on the local phase. Computers and Geosciences, New York, v. 32, n. 10, p. 1585-1591, Dec. 2006.

CORREIA, E. A. Diamantes e kimberlitos do sul e leste da Bacia do Parnaíba (Brasil). 1990.167 f. Tese (Doutorado)-Universidade do Porto, Porto, 1990.

CORTÉS, M.; ANGELIER, J. Paleostress evolution of the northern Andes (Eastern Cordillera of Colom-bia): implications on plate kinematics of the South Caribbean region. Tectonics, Washington, v. 24, n. 1, p. 1-27, Feb. 2005.

COSTA, J. B. S.; BEMERGUY, R. L.; HASUI, Y; BOR-GES, M. S.; FERREIRA JUNIOR, C. R. P.; BEZERRA, P. E. L.; COSTA, M. L.; FERNANDES, J. M. G. Neotectônica da Região Amazônia: aspectos tectônicos, geomorfológicos e deposicionais. Geonomos, Belo Horizonte, v. 4, n. 2, p. 23-44, 1996.

COSTA, J. B. S.; BORGES, M. D. S.; IGREJA, H. L. S. D.; HASUI, Y. Aspectos da evolução tectônica da Bacia do Parnaíba e sua relação com o arcabouço pré-cambriano. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ESTUDOS TECTÔNICOS, 3., 1991. Rio Claro. Resumos... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 1991. p. 96-98.

CUNHA, F. M. B. Evolução Paleozoica da Bacia do Parnaíba e seu arcabouço tectônico. 1986. 107 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1986.

DELGADO, I. M.; SOUZA, J. D.; SILVA, L. C.; SILVEI-RA FILHO, N. C.; SANTOS, R. A.; PEDREIRA, A. J.; GUIMARÃES, J. T.; ANGELIM, L. A. A.; VASCON-CELOS, A. M.; GOMES, I. P.; LACERDA FILHO, J. V.; VALENTE, C. R.; PERROTA, M. M.; HEINECK, C. A. Geotectônica do Escudo Atlântico. In: BIZZI, L. A.; SCHOBBENHAUS, C.; VIDOTTI, R. M.; GONÇALVES, J. H. (Ed.). Geologia, tectônica e recursos minerais do Brasil. Brasília: CPRM, 2003. p. 227-258.

DOBLAS, M. Slickenside kinematic indicators. Tectonophysics, Amsterdam, v. 295, n. 1-2, p. 187-197. Sept. 1998.

EICHHUBL, P.; HOOKER, J.N.; LAUBACH, S.E. Pure and shear-enhanced compaction bands in Aztec Sandstone. Journal of Structural Geology, New York, v. 32, n. 12, p. 1873-1886, Dec. 2010.

FARACO, M. T. L.; MARINHO, P. A. C.; VALE, A. G.; COSTA, E. J. S.; MAIA, R. G. N.; FERREIRA, A. L.; VALENTE, C. R.; LACERDA FILHO, J. V.; MORE-TON, L. C.; CAMARGO, M. A.; VASCONCELOS, A. M.; OLIVEIRA, M.; OLIVEIRA, I. W. B.; ABREU FILHO, W. A.; GOMES, I. P. In: SCHOBBENHAUS, C.; GONÇALVES, J. H.; SANTOS, J. O. S.; ABRAM, M. B.; LEÃO NETO, R.; MATOS, G. M. M.; VIDOTTI, R. M.; RAMOS, M. A. B.; JESUS, J. D. A. (Coord.). Carta Geológica do Brasil ao milionésimo:folha SB.22, Araguaia. Brasília: CPRM, 2004. CD-ROM.

FARIA JUNIOR, L. E. C.; TRUCKENBRODT, W. Estratigrafia e petrografia da Formação Pedra de Fogo Permiano da Bacia do Maranhão. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA, 31., 1980, Camboriú. Anais... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 1980. v. 2, p. 739-754.

FAURE, S.; TREMBLAY, A.; ANGELIER, J. Alleghanian paleostress reconstruction in the northern Appala-chians: intraplate deformation between Laurentia and Gondwana. Geological Society of America Bulletin, New York, v. 108, n. 11, p. 1467-1480, Nov. 1996.

FOSSEN, H.; SCHULTZ, R. A.; SHIPTON, Z.K. Deformation bands in sandstone: a review. Journal of the Geological Society, London, v. 164, n. 4, p. 755-769, May 2007.

FREITAS, R. C. Análise estrutural multitemática do sistema petrolífero Irati - Rio Bonito, Bacia do Paraná. 2006. 116 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2006.

FREITAS, R. C.; ROSTIROLLA, S. P.; FREITAS, D. C. Desenvolvimento de um aplicativo para determinação de paleotensões pelo critério de Mohr-Coulomb.In: SIMPÓSIO NACIONAL DE ESTUDOS TECTÔNICOS, 10., 2005, Curitiba. Resumos... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 2005. p. 517-520.

GEROVSKA, D.; ARAÚZO-BRAVO, M. J. Calculation of magnitude magnetic transform with high centricity and low dependence on the magnetization vector direction. Geophysics, v. 71, n. 5, p. 121-130, Sept./Oct. 2006.

GÓES, A. M. O.; FEIJÓ, F. J. Bacia do Parnaíba. Boletim de Geociências da Petrobras, Rio de Janeiro, v. 8, n.1, p. 57-67, jan./mar. 1994.

GÓES, A. M. A Formação Poti (Carbonífero inferior) da Bacia do Parnaíba. 1995. 171 f. Tese (Doutorado) - Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1995.

GÓES, A. M. O.; SOUZA, J. M. P.; TEIXEIRA, L. B. Estágio exploratório e perspectivas petrolíferas da Bacia do Parnaíba. In: SEMINÁRIO DE INTER-PRETAÇÃO EXPLORATÓRIA, 1., 1989, Angra dos Reis. Anais... Rio de Janeiro: PETROBRAS/ DEPEX, 1989. p. 25-34.

KEGEL, W. Contribuição para o estudo do Devoniano da Bacia do Parnaíba. Boletim da Divisão de Geologia e Mineralogia, Rio de Janeiro, v. 141, p. 1-48, 1953.

KEGEL, W. A estrutura geológica do nordeste do Brasil. Rio de Janeiro: Departamento Nacional da Produção Mineral, 1965. 43 p. (Boletim da Divisão de Geologia e Mineralogia, 227).

LIMA FILHO, F. P. A sequência Permo-Pensilvaniana da Bacia do Parnaíba. 1999. 155 f. Tese (Doutorado) - Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1999.

MESNER, J. C.; WOOLDRIDGE, L. C. P. Maranhão Paleozoic basin and Cretaceous coastal basins, north Brazil. Bulletin of American Association of Petroleum Geologists, Tulsa, v. 48, n. 9, p. 1475-1512, Sep. 1964.

MILANI, E. J.; ZÁLAN, P. V. Brazilian Geology: the geology of Paleozoic Cratonic Basins and Mesozoic interior rifts of Brazil. In: AAPG INTERNATIONAL CONFERENCE AND EXHIBITION, 1998, Rio de Janeiro. Abstracts… Rio de Janeiro: American Association of Petroleum Geologists, 1998. 184 p.

MILANI, E. J.; ZÁLAN, P. V. An outline of the geology and petroleum systems of the Paleozoic interior basins of South America. Episodes, Ottawa, v. 22, n. 3, p. 199- 205, Sep. 1999.

MORENO, F. A.; MICKUS, K. L.; RANDY KELLER, G. Crustal structure and location of the Ouachita orogenic belt in northern Mexico. Geofísica Internacional, México, v. 39, n. 3, p. 229-246, 2000.

NAYLOR, M. A.; MANDL, G.; SUPESTEIJN, C. H. K. Fault geometries in basement-induced wrench faulting under different initial stress states. Journal of Structural Geology, New York, v. 8, n. 7, p. 737-752, 1986.

OLIVEIRA, D. C.; MOHRIAK, W. U. Jaibaras trough: an important element in the early tectonic evolution of the Parnaíba interior sag basin, Northern Brazil. Marine and Petroleum Geology, Guildford, v. 20, n. 3-4, p. 351-383, Mar./Apr. 2003.

PAIVA, G.; MIRANDA, J. Carvão mineral do Piauhy. Boletim da Divisão de Geologia e Mineralogia, Rio de Janeiro, v.20, 1937. 92 p.

PINDELL, J. L. Alleghenian reconstruction na subsequente evolution of the Gulf of Mexico, Bahamas, and Proto-Caribbean. Tectonics, Washington, v. 4, n. 1, p. 1-39, 1985.

PINDELL, J. L.; KENNAN, L.; MARESCH, W. V.; STA-NEK, K.; DRAPER, G.; HIGGS, R. Plate-kinematics and crustal dynamics of circum-Caribbean arc-continent interactions: tectonics control on basin development in Proto-Caribbean margins.Ve-nezuela: The Geological Society of America, 2005. (Special Paper, 394). p. 7-52.

PINDELL, J.L.; TABBUT, K.D. Mesozoic-Cenozoic Andean paleogeography and controls on hydrocarbon systems. In: TANKARD, J. A.; SUÁREZ, SORU-CO R.; WELSINK, H. J. (Ed.).Petroleum Basins of South America. Tulsa: The American Association of Petroleum Geologists, 1995. p. 101-128. (AAPG Memoir, 62).

PINTO, C. P.; SAD, J. H. G. Revisão da estratigrafia da Formação Pedra de Fogo, borda sudoeste da Bacia do Parnaíba. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA, 34., 1986, Goiânia. Anais... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geologia, 1986. v. 1, p. 346-358.

PLUMMER, F.B. Bacia do Parnaíba. In: CONSELHO NACIONAL DO PETRÓLEO (Brasil). Relatório de 1944. Rio de Janeiro, 1946. p. 87-134.

PRICE, N. J.; COSGROVE, J. W. Analysis of geological structures. Cambridge: Cambridge University Press, 1990. 502 p.

RAGAN, D. M. Structural geology: an introduction to geometrical techniques. 3. ed. New York: J. Wiley, 1985. 393 p.

RODRIGUES, R.A geoquímica orgânica da Bacia do Parnaíba. 1995. 225 f. Tese (Doutorado em Geociências)- Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 1995.

SANTOS, M. E. C. M.; CARVALHO, M. S. S. Paleontologia das bacias do Parnaíba, Grajaú e São Luís. 2. ed. Rio de Janeiro: CPRM, 2004. 211 p.

SANTOS, T. B.; MANCINI, F.; ROSTIROLLA, S. P.; BARROS, C. E. M.; SALAMUNI, E. Registro da deformação pós-paleozoica na Bacia do Amazonas, Região de Itaituba (PA). Revista Brasileira de Geociências, São Paulo, v. 41, n. 1, p. 95-107, mar. 2011.

SCHOBBENHAUS FILHO, C.; GONÇALVES, J. H.; SANTOS, J. O. S.; ABRAM, M. B.; LEÃO NETO, R.; MATOS, G. M. M.; VIDOTTI, R. M.; RAMOS, M. A. B.; JESUS, J. D. A. (Ed.). Carta Geológica do Brasil ao milionésimo: folha SC.22, Tocantins. Brasília: CPRM, 1975. 58p.

SUGUIO, K.; FÚLFARO, V. J. Geologia da margem ocidental da Bacia do Parnaíba (Estado do Pará). Boletim IG, São Paulo, v. 8, p. 31-54, 1977.

THOMPSON, D. T. EULDPH: a new technique for making computer-assisted depth estimates from magnetic data. Geophysics, v. 47, n. 1, p. 31-37, Jan. 1982.

VASCONCELOS, A. M.; RIBEIRO, J. A. P.; COLARES, J. Q. S.; GOMES, I. P.; FORGIARINI, L. L.; MEDEI-ROS, M. F. (Coord.). Carta Geológica do Brasil ao Milionésimo: folha SB.23, Teresina.Brasília: CPRM, 2004. 1 CD-ROM.

VAZ, P. T.; REZENDE, N. G. A. M.; WANDERLEY FILHO, J.R.; TRAVASSOS, W.A. Bacia do Parnaíba. Boletim de Geociências da Petrobras, Rio de Janeiro, v. 15, n. 2, p. 253-263, nov. 2007.

Published

2014-12-01

Issue

Section

Articles

How to Cite

SPISILA, André Luis; MANCINI, Fernando; SALAMUNI, Eduardo; CURY, Leonardo Fadel; ROMEIRO, Marco Antonio Thoaldo. Structural analysis of Permian-Jurassic sequence of Parnaíba Basin – Araguaína region, state of Tocantins (TO): geometry, kinematic positioning and evolution of the deformation . Boletim de Geociências da Petrobras, Rio de Janeiro, v. 22, n. 2, p. 237–259, 2014. Disponível em: https://bgp.petrobras.com.br/bgp/article/view/27. Acesso em: 19 sep. 2024.