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

Fo

rmaç

ão

Gu

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Fo

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ão

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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

____________________________________________

ASSINATURA DO ALUNO