Sobre o grau de evolução da glaucónia. Alguns exemplos portugueses

GAlA

6, JUNHO 1993, pp. 30-37

Freitas, Maria da Conceição; Magalhães, Fernando; Dias, João M. Alveirinho; Andrade, César (1993) - Sobre o grau de evolução da glaucónia. Alguns exemplos portugueses. Gaia, 6:30-37, Lisboa, Portugal. ISSN: 0871-5424.

SOBRE O GRAU DE EVOLUÇÃO DA GLAUCÓNIA. 1 ALGUNS EXEMPLOS PORTUGUESES Maria da Conceição FREITAS Depart. Geol. FCUL. Bloco C2, 5Q, Campo Grande, 1700 LISBOA PORTl"':JAL

Fernando MAGALRÁES Muse u Nac. Hist. Nat. - Grupo DISEPLA R. da Escola Politécnica. 58. 1294 LISBOA CODEX PORTUGAL

João M. Alveirinho DIAS Inst. Hidrográfico. R. das Trinas, 49, 1200 LISBOA PORTUGAL

César ANDRADE Depart. Geol. FCUL. Bloco C2, 52, Campo Grande. 1700 LISBOA PORTUGAL RESUMO: No presente trabalho aborda-se a análise de grãos de glaucónia existentes nos sedimentos da plataforma continental minhota e no Miocénico da praia do Penedo (Península de Setúbal), du ponto de vista morfoscópico e de análise química. São caracterizados os tipos morfológicos observados à lupa binocular de acordo com a tipologia de TRIPLEHOR)\; (1966). Faz-se distinção entre os diferentes grãos de glaucónia de acordo com o presumível grau de evolução, baseado no teor em K20.ConcIui-se da existência de dois conjuntos de glaucónia, sendo um deles retomado de fonte suplectiva mais antiga e diferenciada em termos de ambiente deposicional original. ABSTRACT: Glaucony from recent sediments of the North Portuguese Continental Shelf and Miocene outcrops of the Penedo beach (Setúbal península - Lisbon area) were analysed and characterized by means of chemical analysis (electron microprobe) and morphological criteria, according lo Tri plehorn's (1966) c1assification. DifTerent granules are recognisable showing various glauconization stages, according to their K20 content. Two major granule populations are apparent, one of them reworked from an older source, displayins difTerent physico-chemical or energetic conditions. INTRODUçAo

o termo glauconite, introduzido por BRONGNIART em 1823 (MCRAE, 1972), tem sido aplicado indiscriminadamente do ponto de vista mineralógico, para designar quer a espécie mineral glauconite (uma mica di-octaédrica rica em ferro), quer grãos monominerálicos formados por interestratificados de Fe-Ilite/Esmectite ou ainda grânulos poliminerálicos de cor verde, constituidos essencialmente por fJ..!ossilicatos dos grupos da esmectite, Fe-c1orite ou caulinite, encontrados maioritariamente em sedimentos marinhos (MCRAE, 1972; ODIN & MATTER, 1981 , WEAVER, 1989). Por outro lado, a ocorrência destas composições não se

restringe apenas aos grãos, incluindo também agrega dos de textura muit o fina organizados sob a forma de preenchimentos ou filmes criptocristalinos que revestem ou substituem parcial ou totalmente material hospedeiro de composição diversa. A ambiguidade inerente a este termo tem sido objecto de discussão (B ELL 8:. GOODELL, 1967; ODli\', 1968; MCRAE, 1972; FAIRBRlDGE & BOURGEOIS, 1978; ODIN & MATTER, 1981), adoptando-se neste trabalho o termo glaucónia (proposto por MILLOT, 1964, iII CHAMLEY, 1989, e por 0011'\, 1968 e & MATTER, 1981) para designar grãos verdes, exprimindo fundamentalmente critérios

(1) Contribuição A39 do grupo DISEPLA (projecto Disepla II -JNICT n2692/90). Contribuição do projecto EPOCH - CT 90 - 0015.

artigos

30

GRAU DE EVOLUÇÃO DA GL4UCÓNL4 . EXEMPLOS PORTUGUESES

de morfologia e côr, sem conotação mineralógica restrita.

zação das esmectites anteriormente formadas ; o teor em K20 varia neste caso entre 4 e 6 % ;

Os mecanismos que levam à formação dos grãos de glaucónia não são ainda completamente conhecidos, existindo várias tentativas de explicação para a sua génese (MCRAE 1972; OOIN & MATTER, 19íH; WEAVER, 1989; CHAMLEY , 1989); no entanto, as interpretações mais recentes convergem para a teoria da precipitação - dissolução - recristalização, proposta por ODIN & MATTER (1981). De acordo com estes autores, o processo de glauconitização de um substrato granular (constituido normalmente por carapaças de microorganismos, peletos fecais, bioclastos calcários e si li ciosos e litoclastos) consiste em quatro estádios fundamentais, que se sucedem na interface água - sedimento se as condições se mantiverem favoráveis - taxas de sedimentação baixas, microambiente semi-confmado com pH levemente alcalino (entre 7 e 8), existência de material orgânico em quantidade suficiente para garantir condições redutoras, concentração elevada nos componentes químicos pertinentes (Fig. 1):

- o estádio 3, evolucionado, atingido aproximadamente ao fim de 105 anos, resulta de recristalizações sucessivas que obliteram completamente a estrutura e a forma inicial do substrato; aquelas ocorrem preferencialmente na zona central do grão, o que conduz a um aumento do volume inicial e à formação de fracturas na zona exterior, desenvolvendo-se urna superfície em "côdea de pão"; a percentagem de K20 varia entre 6 e 8 %, habitualmente; - finalmente, o estádio 4, alcançado num intervalo de tempo superior a 105 anos, muito evolucionado, corresponde ao preenchimento das fissuras por minerais glauconíticos pouco evolucionados, produzindo contornos suaves e um aumento do índi ce de arredondamento dos grãos; o conteúdo em K20 excede agora os8%. O conteúdo em K20 parece constituir, pois, um excelente indicador do grau de evolução da glaucónia;

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Fig. 1 . Estádios de glauconitizaç,jo de um substrato granular (redesenhado a partir de CHAMLEY. 1989).

de igual modo, à medida que o processo de glauconitização progride, a variação das quantidades relativas de ferro e alumínio e potássio são responsáveis pela modificação de cor dos grãos desde o verde claro ao escuro, até quase preto (MCRAE, 1972; WEAVER, 1989).

- O estádio 1, inicial, corresponde ao início do desenvolvimento dos minerais glauconíticos: esmectites ricas de ferro (Fe203> 19 %) e de potássio preenchem poros (porosidade inter ou intragranular) do material hospedeiro; a percentagem de K20 nesta fase varia entre 2 e 4 %;

OBJECTIVOS E METODOLOGIA

- o estádio 24 fracamente evolucionado, alcançado em cerca de 10 anos é caracterizado pela eliminação total ou quase total do material hospedeiro (normalmente por dissolução), pela neoformação de esmectites ferríferas nos espaços remanescentes e pela recristali-

A fim de conhecer o grau de evolução da glaucónia que ocorre quer em sedimentos da actual plataforma continental portuguesa quer em depósitos originados em paleoambientes miocénicos correlativos, efectuou-se o estudo de grãos encontrados nos depósitos super-

31

M.C. FREITAS, F. MAGALHÃES, I.MA. DIAS & C. ANDRADE

ficiais da plataforma minhota (colhidos no decurso de cruzeiros promovidos pelo Instituto Hidrográfico) e outros do Miocénico da Península de Setúbal (Fig. 2). Utilizou-se o método da crivagem para separação das fracções granulométricas. Os grãos de glaucónia foram identificados e separados manualmente à lupa binocular, sendo classificados do ponto de vista morfológico de acordo com a tipologia apresentada por TRlPLEHORN (1966). A observação em lâmina delgada permitiu a descrição da sua estrutura interna, ainda de acordo com a metodologia proposta por aquele autor. Em grãos selecionados efectuaram-se análises químicas por microssonda electrónica (equipamento JEOL Superprobe 733 do Centro de Geologia da Universidade de Lisboa) a fim de determinar a composição química num conjunto de 10 óxidos: SiOz, Ti02, Ah03, CrZ03, FeO + Fe203, MnO, MgO, CaO, Na20 e K20. EXEMPLOS

A presença de grãos de glaucónia em rochas de idade muito diversa, desde o Précâmbrico à actualidade, é referida na literatura internacional por vários autores (e. g. EHLMANN et aI., 1963; BELL & GOODELL, 1967; DOUILLET & ODIN, 1%8; MCRAE, 1972; BJERKLI et aI., 1973; ODIN & MATTER, 1981; BORNHOLD & GlRESSE, 1985; CHAMLEY, 1989; WEAVER, 1989). Em Portugal, a presença de glaucónia em sedimentos recentes da plataforma continental é muito frequente, com especial incidência a profundidades superiores a 80 m (e. g. MOl\'TEIRO & MOITA, 1971; MOITA, 1971, 1985; DIAS et aI., 1980/81; DIAS & NrrrnouER, 1984; DIAS, 1985, 1987; MAGALHÃES et ai., 1989, 1990, 1991; MAGALHÃES & DIAS, 1992; CASCALHO & GALOPIM DE CARVALHO, 1990). As areias dos sedimentos da plataforma portuguesa têm um conteúdo médio em glaucónia da ordem dos 2,6 %, existindo contraste marcado entre as areias situadas a profundidades inferiores a 80 m (cujo conteúdo médio em glaucónia é de apenas 0,4 %) e as que se localizam entre essa profundidade e o bordo da plataforma, cujo conteúdo médio se eleva a 4,3 % (DIAS, 1987). As maiores ocorrências detectadas até ao momento na plataforma continental portuguesa localizam-se junto ao l:1ordo desta, ao largo de Sines, onde mais de 50 % da areia é constituida por grãos de glaucónia (MOITA, 1971; DIAS, 1987). Em formações de idade miocénica, a glaucónia foi referenciada no Alentejo e no Algarve (e. g. BOURCART & ZBYSZEWSKI, 1940; ANTIJNES et a/., 1981, 1984, 1986a, 1986b; MANUPPELLA et a/., 1987a, 1987b; RoCHA et a/., 1989), em Lisboa (e. g. ROMARlZ, 1960; ANTIJNES et aI., 1973; MomNHo DE ALMEIDA, 1991) e na Península de Setúbal (e. g. ROMARlZ & GALOPIM DE CARVALHO, 1961)_

32

A plataforma minhota

A plataforma continental minhota, cujo bordo se localiza à profundidade aproximada de 160 m, apresenta uma largura média de 35 km. A respectiva cobertura sedimentar não consolidada é, em traços gerais, de carácter essencialmente siliciclástico na plataforma interna e média, transitando para fácies carbonatada na plataforma externa; todavia, em várias zonas do bordo da plataforma, os sedimentos voltam a ter características siliciclásticas dominantes (DIAS et a/., 1980/81; DIAS & NrrrnOUER, 1984; MAGALHÃES el a/., 1990). O tipo textural dominante é a areia; a componente terrígena é essencialmente constituída por quartzo e mica; a componente biogénica é dominada por fragmentos de conchas de moluscos na plataforma interna e média, e por carapaças de foraminíferos no bordo da plataforma e na vertente continental superior; na plataforma externa predominam os c1astos de moluscos numas zonas, e noutras as carapaças de foraminíferos (MAGALHÃES & DIAS, 1992). A glaucónia ocorre essencialmente na plataforma externa e na vertente continental superior, com frequência média de 1,9 %, associada preferencialmente às fracções mais finas da areia (2-30 e 3-40), embora a sua presença ocasional tenha sido detectada em todas as fracções granulométricas em amostras provenientes da vertente continental superior. Foram identificados os seguintes tipos morfológicos (DIAS,1987; MAGALHÃES & DIAS, 1992): A - bioclastos, na sua maioria carapaças de foraminíferos, com pontuações de glaucónia; B - carapaças de foraminíferos com glaucónia; C - moldes internos de foraminíferos; D - grãos lobados ou mamilados; E - grãos esferoidais ou ovalóides; F - grãos compósitos. Os três primeiros tipos morfológicos correspondem, muito provavelmente, e pela ordem em que são apresentados, a estadios de glauconitização crescente de suportes bioclásticos. Os grãos esferoidais ou ovalóides podem presumivelmente resultar da remobilização e abrasão de partículas pré-existentes, nomeadamente de moldes internos de foraminíferos, não sendo necessáriamente representativos da sua forma inicial. Os grãos mamilados ou lobados apresentam uma forma irregular, com fracturas mais ou menos profundas e são relativamente frágeis. Os grãos compósitos consistem, provavelmente, em agregados de pequenas partículas de glaucónia por matriz glauconífera. Destes, os mais frequentes são os moldes internos de foraminíferos e os grãos ovalóides e lobados, variando a cor de verde daro a negro. Embora se verifiquem excepções, a maioria dos moldes de foraminíferos tem uma cor verde azeit .:ma, verde claro ou, por vezes, acastanhada, enquanto que

GRAU DE EVOLUÇÃO DA GLAUCÓNlA. EXEMPLOS PORTUGUESES

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Plataforma minhota. Mapa de amostragem (extraido de Magalhães et al, 1990).

N

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ESPANHA

LAGOA DE ALBUFEIRA

o

'----' O 120 Km

5

Fig. 2 - Localização da área em estudo.

33

M.C. FREITAS, F. MAGALHÃES, I.M.A . DIAS & C. ANDRADE

centagens que variam entre 2,6 % e 3,1 %, as quais parecem aumentar com o incremento do teor em K20: a sílica ocorre em teores relativamente baixos, no inter valo 15,6 % - 34,9 %;

os grãos ova]óides e lobados são mais escuros, por vezes quase negros. Os resultados da análise química de grãos selecionados encontram-se na tabela I. Observa-se uma nítida %

1

2

3

4

5

6

7

8

Si02

15.6

25.4

34.9

27.2

9.9

46.7

49.1

43.7

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0.0

0.1

0.4

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Ah03

4.1

4.5

9.0

4.9

3.8

6.9

2.9

6.6

CQ03

0.0

0.1

0.2

0.1

0.0

0.1

+ Fe203

I

54.5

42.1

22.8

I

0.1

0.0

0.0

0.1

0.0

MgO

2.6

2.7

2.9

3.1

CaO

0.2

2.3

0.5

Na20

0.1

0.1

K20

2.2

TOTAL

79.2

MnO

4l.6

I

33.8

FeO

I

I

I

0.0

I I

0.1

2l.9

24.3

27.5

0.0

0.0

0.0

4.8

4.2

4.4

4.0

0.3

0.2

0.3

0.0

0.3

0.1

0.1

0.0

0.0

0.0

0.1

3.9

4.6

4.4

8.4

7.4

8.6

7.3

80.7

86.4

82.5

89.9

87.5

89.3

89.6

!

I

Tab. I - Análise quími ca de grãos de glaucónia da plataforma continental minhota.

variação dos teores de K20 entre 2,2 % e 8,6 %, indicando diferentes graus de evolução. De acordo com estes resultados parecem existir dois grupos distintos de grãos quanto à composição química: - o primeiro, correspondente a glaucónia menos evolucionada (estádios 1 e 2 de ODIN & MATfER, 1981), exibe baixos teores de K20 - variável entre 2,2 % e 4,6 % - e altos teores de ferro total - variável entre 54,5 % e 33,8 %; estes últimos são muito elevados quando comparados com os referidos na bibliografia, o que pode estar relacionado com: 1) a existência de grande disponibilidade deste elemento na plataforma (MAGALHÃES et ai., 1990, referem micro-ocorrências de ferro possivelmente relacionadas com fenómenos de glauconitização e fosfatização) ; 2) condições redox específicas; 3) condicionantes hidrodinâmicas (nomeadamente energia do meio e tempo de residência da água no local); ou 4) tipo de sedimento envolvente. Independentemente das causas, a presença destas percentagens de ferro confuma, tal como foi referido por outros autores (e. g. BORNHOLD & GlRESSE, 1985; ODIN & MATTER, 1981), incorporação inicial rápida do ferro, acompanhada de uma presença ainda pouco significativa do potássio. O MgO está presente em per-

34

- o segundo grupo de grãos, correspondente a glaucónia evolucionada (estádios 3 e 4 de ODIN & MA TfER, 1981), tem teores elevados de K20 - variando entre 7,3 % e 8,6 % - e teores d e fe rro total mais baixos e relativamente homogéneos, no inte rvalo 21,9 % a 27,5 %. O MgO está presente em pe rcentagens que oscilam entre 4,0 % e 4,8 %, valores mais elevados que os do grupo anterior; de igual modo, os teores em sílica deste grupo são mais elevados e mais homogéneos que os do grupo anterior - 43,7 % a 49,9 %. Diversos autores encontraram uma relação de proporcionalidade inversa entre os teores de Fe total e de Ah03, mas tal náo se verifica nas amostras analisadas que apresentam percentagens de Ab03 contidos no intervalo 2,9 % a 9 %. Todos os outros óxidos presentes, ocorrem em percentagens muito pequenas, no geral inferiores a 0,5 %. Miocénico da península de Setúbal A Norte do Cabo Espichei, nas arribas da praia do Penedo, 1500 ma W da Aldeia do Meco, afloram níveis detritico-carbonatados com glaucónia, datados do Miocénico superior (Serravaliano superior-Tortoniano), estudados pela primeira vez por ROMARIZ & GA-

GRAU DE EVOLUÇÃO DA GLAUCONlA. EXEMPLOS PORTUGUESES

(estádios 3 e 4de OOIN & MATTER (1981) predominando este último) , com valores de K20 variáveis entre 7,41 % e 9,05 %. Os teores de ferro total são relativamente homogéneos e variam entre 20,96 % e 25,25 %; o MgO está presente em percentagens elevadas - 4,26 % a 5,33 %; parece haver uma relação linear de proporcionalidade directa nos teores em ferro e potássio (coeficiente de correlação r = 0,82 %). O teor em silica varia entre 47,34 % e 52,96 % e o alumínio surge com valores no intervalo 1,86 % - 3,15 %. Os restantes óxidos presentes não ultrapassam 0,2 %.

LOPIM DE CARVALHO (1961) . De acordo com estes autores, trata-se de uma sucessão de calcários margosos, conglome.rados, margas, margas areníticas, calcários areníticos e arenitos de grão médio, com fósseis. A presença da glaucónia é constante mas variando em abundância, com percentagens que se situam entre cerca de 1 % e 30 % da amostra total, encontrando-se os valores mais baixos relacionados com os níveis mais carbonatados e os valores mais elevados com os níveis mais detríticos. A glaucónia ocorre em todas as fracções granulométricas, com predominância nas fracções mais rmas (1-20 e 2-30).

Em comparação com glaucónias da plataforma minhota, estes valores são semelhantes do grupo mais evolucionado, não diferindo ainda significativamente dos apresentados por ALMEIDA (1991) para"grãos verdes" com forma "botrioidal" ocorren! es nos solos àas Argilas e Calcários dos Prazeres da região de Lisboa.

À lupa binocular observa-se que a sua cor varia de verde claro a escuro, quase negro, predominando largamente os grãos lobados ou mamilados sobre os esferóides ou ovalóides (estes últimos são normalmente os mais escuros); estes dois tipos morfológicos foram os únicos observados, nada se podendo adiantar sobre o material hospedeiro.

Até à data, não foi ainda estabelecida relação entre a composição química dos grãos de glaucónia e a respectiva morfologia; esta análise pode ser útil para o esclarecimento de algumas das interrogações sobre os mecanismos de evolução daqueles.

A observação dos grãos em lâmina delgada mostra uma estrutura interna criptocristalina, aleatória, em agregados sem nenhuma orientação preferencial; esta interna mais é, segundo TRIPLEHORN (1966) a comum e a que produz menos informação sobre a génese e evolução da glaucónia.

CONCLUSÕES As observações morfoscópicas e a análise da composição química de grãos de glaucónia colhidos nos sedimentos superficiais da plataforma minhota e nas

Os resultados da análise química de 8 grãos seleccionados, constam da Tabela II. Trata-se, em todos os casos, de glaucónia evolucionada e muito evolucionada

7

8

49.00

52.96

0.03

0.00

0.03

%

1

2

3

4

5

6

Si02

49.36

48.23

48.35

51.60

48.96

47.34

0.03

0.00

0.00

0.00

Ti02

I

0.00

I

I

Ah03

1.93

3.15

2.57

2.64

2.01

2.85

2.08

1.86

Cr203

0.03

0.00

0.03

0.03

0.00

0.07

0.04

0.06

FeO + Fe203

20.96

23.19

21.10

22.87

25.25

22.69

23.87

22.40

MnO

0.01

0.01

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.03

MgO

4.26

4.48

4.95

5.20

5.33

4.63

5.28

4.91

CaO

0.14

0.17

0.16

0.11

0.08

0.09

0.06

0.09

0.07

0.03

0.05

0.02

0.02

0.02

0.06

0.04

K20

7.41

8.31

7.94

8.38

9.05

8.82

8.66

7.61

TOTAL

84.17

87.61

85.15

90.84

90.71

86.56

89.06

89.99

Na20

!

I

,

Tab . " - Análise qu ími ca de grilos de glaucónia do Mi océ ni co da praia do Pen edo.

35

M.C. FREITAS, F. MAGALHÃES, I .MA . DIAS & C. ANDRADE

camadas miocénicas da praia do Penedo, sugerem as seguintes conclusões: 1 - existem na plataforma dois tipos distintos de grãos quanto à análise química: • um, correspondente a glaucónia menos evolucionada, caracterizado por teores baixos de K20 e teores de ferro total muito elevados, engloba a maioria dos grãos e deve ser considerada autigénica; foram observados todos os estádios de transição entre carapaças de foraminiferos com glauconitização incipiente até moldes internos perfeitamente glauconitizados; • outro, correspondente a glaucónia evolucionada, com teores de K20 elevados e teores de ferro total mais baixos; estes seriam grãos herdados de sedimentos mais antigos (sujeitos ou não a transporte), estando já possivelmente em 2Q ciclo de deposição; são ne