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Permian stromatolites associated with bivalve coquina beds—Angatuba, SP, Brazil (Teresina Formation, Paraná Basin)

William Sallun Filho, Renato Pirani Ghilardi, Loreine Hermida Silva e Silva and Jorge Hachiro

Plain Language Abstract

Stromatolites have been described in the Permian Teresina Formation, Passa Dois Group, of the Paraná Basin. The stromatolites are reddish silicified isolated bioherms that are domed to subspherical with a flat base and a rounded to lenticular plan shape. The microfossils of filamentous cyanobacteria are preserved. Silicified bivalves occur in association with the stromatolites. The environment of formation of these stromatolites is associated with the tidal plains of shallow, brackish, relatively calm, warm, hypersaline waters of good luminosity with the presence of weak currents.

Resumen en Español

Estromatolitos asociados a lumaquelas de bivalvos en el Pérmico de Angatuba, São Paulo, Brasil (Formación Teresina, cuenca de Paraná)

Se describen estromatolitos silicificados en el Pérmico de la Formación Teresina, Grupo Passa Dois, en la cuenca de Paraná. Estos estromatolitos aparecen como bloques en el área de la Fazenda Monte Alegre y la cabecera del arroyo conocido como Córrego Catanduva en el municipio de Angatuba. Estos bloques tienen su origen en la región de la Serra de Angatuba y afloran en la trinchera de una carretera excavada en areniscas y limolitas. Los estromatolitos son biohermos aislados con perfil en forma de domo a subesférico con la base plana y con planta redondeada a lenticular. Los estromatolitos son de color rojizo y están compuestos por cuarzo microcristalino. La laminación es continua, no columnar y anastomosada, con un crecimiento paralelo a divergente, aunque aparecen también columnas divergentes, sobre todo hacia la parte superior de los biohermos. La laminación es fina y está bien preservada, con láminas claras y oscuras alternantes. Se conservan microfósiles de cianobacterias filamentosas relacionadas con los géneros Microcoleus y Rivularia. Asociados a los estromatolitos aparecen bivalvos silicificados formando capas lumaquélicas o, más raramente, como ejemplares aislados dentro de los biohermos. Los ejemplares descritos pertenecen a las especies Pinzonella illusa, Angatubia cowperesioides y Houldausiella elongata, representativas de la Biozona de Pinzonella illusa. El ambiente de formación de estos estromatolitos se asocia a llanuras de marea con aguas someras, salobres, cálidas y relativamente tranquilas, con buena luminosidad y presencia de corrientes débiles. Probablemente, la presión de depredación era baja y el ambiente pudo haber sido hipersalino. Las capas lumaquélicas asociadas con los estromatolitos probablemente corresponden a tempestitas proximales, formadas cerca de la línea de costa. Los estromatolitos estaban originalmente constituidos por carbonatos, que fueron reemplazados por sílice durante la diagénesis.

Palabras clave: Estromatolito; Lumaquela; Pérmico; Cuenca de Paraná; Formación Teresina; Brasil.

Traducción: Miguel Company

Résumé en Français

Stromatolites permiennes associées à des bancs coquilliers à bivalves - Angatuba, SP, Brésil (Formation Teresina, bassin de Paraná)

Des stromatolites siliceuses ont été décrites dans le Permien de la Formation Teresina, Passa Dois, du bassin de Paraná. Ces stromatolites se présentent en blocs dans la région de Fazenda Monte Alegre dans les sources de la rivière connues sous le nom de Córrego Catanduva dans la municipalité de Angatuba. Ces blocs proviennent de la région Serra de Angatuba et ont été reconnus dans une route qui a été tracée au milieu de grès et siltites. Les stromatolites sont isolées en biohermes de forme de bombée à sub-sphérique avec une base plane en vue de profil et de forme arrondie à lenticulaire en vue plane. Les stromatolites montrent une coloration rougeâtre et sont composées de quartz microcristallins. Les stratifications sont continues, non en colonne, et anastomosées, montrant des croissances parallèles à divergentes ; toutefois, des colonnes divergentes sont également présentes, particulièrement au sommet des biohermes. La stratification est fine et bien préservée, avec une alternance de strates claires et sombres. Les microfossiles de cyanobactéries filamenteuses sont préservées et ont été apparentés aux genres Microcoleus et Rivularia. Les bivalves siliceux se trouvent en association avec les stromatolites et sont préservées sous la forme de bancs coquilliers et quelques rares spécimens isolés dans les biohermes. Les spécimens décrits appartiennent à la biozone à pinzonella illusa, avec des représentants des espèces Pinzonella illusa, Angatubia cowperesioides, et Houldausiella elongata. L’environnement de formation de ces stromatolites est associé à des plaines tidales d’eaux chaudes, peu profondes, noirâtre et relativement calmes avec une bonne luminosité et la présence de faibles courants. Il y avait probablement un faible niveau de prédation, et l’environnement pourrait avoir été hypersalin. Les bancs coquilliers associés aux stromatolites indiquent une tempestite proximal probable, i.e., ils ont été formés proche du littoral. Les stromatolites étaient initialement composées de carbonates, mais qui furent remplacés par de la silice au cours de la diagenèse.

Mots clés : Stromatolites ; bancs coquilliers ; Permien ; bassin de Paraná ; Formation Teresina ; Brésil

Translator: Olivier Maridet

Deutsche Zusammenfassung

Permische Stromatolithen in Vergesellschaftung mit Coquina-Lagen - Angatuba, SP, Brasilien (Teresina Formation,Paraná Becken)

Aus der permischen Teresina Formation (Passa Dois Gruppe) des Paraná Beckens wurden silifizierte Stromatolithen beschrieben. Diese Stromatolithen treten als Blöcke in der Gegend des Fazenda Monte Alegre, im Quellgebiet des Baches Córrego Catanduva, der im Bezirk Angatuba liegt, auf. Die Blöcke stammen aus der Gegend von Serra de Angatuba und wurden an einem Straßenanschnitt inmitten von Sand- und Siltsteinen sichtbar. Die Stromatolithen sind isolierte Bioherme, die im Profil gewölbt bis annähernd kugelig mit einer flachen Basis sind. In der Aufsicht sind sie rund bis linsenförmig. Die Stromatolithen weisen eine rötliche Färbung auf und bestehen aus mikrokristallinem Quartz. Die Lamination ist durchgehend, ohne Stängelbildung und mit Verästelungen, die parallel bis divergent gewachsen sind. Divergente Stängel treten gelegentlich auf, besonders am Dach der Bioherme. Die Lamination ist fein und gut erhalten, mit alternierenden dunklen und hellen Lagen. Filamentöse Cyanobakterien sind als Mikrofossilien erhalten und können den Gattungen Microcoleus und Rivularia zugeordnet werden. Silifizierte Muscheln treten in Vergesellschaftung mit den Stromatolithen auf. Sie sind  isoliert oder als als Coquina-Lagen erhalten. Die beschriebenen Exemplare gehören zur Pinzonella illusaBiozone, vertreten sind Pinzonella illusa, Angatubia cowperesioides und Houldausiella elongata.

Das Bildungsmilieu dieser Formation wird ein flaches Gezeitenmeer gewesen sein. Das lichdurchlässige Wasser war flach, brackig, vergleichsweise ruhig und warm, wenn auch mit leichten Strömungen. Wahrscheinlich gab es nur wenige Räuber, eventuell war die Umgebung auch hypersalin. Die Coquina-Lagen in den Stromatolithen deuten auf nahegelegene Tempestite hin, wie sie z.B. nahe der Küste auftreten. Ursprünglich waren die Stromatolithen aus Karbonaten aufgebaut, die in der frühen Diagenese durch Silikate ersetzt wurden.

SCHLÜSSELWÖRTER: Stromatolithen; Coquina-Lagen; Perm; Paraná Becken; Teresina Formation; Brasilien

Translators: Eva Gebauer and Anke Konietzka

Arabic

243 arab

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

Permskie stromatolity stowarzyszone z warstwami muszlowców małżowych - Angatuba, SP, Brazylia (formacja Teresina, basen Paraná)

Opisano skrzemionkowane stromatolity z permskiej formacji Teresina, grupa Passa Dois, basen Paraná. Stromatolity te występują w postaci bloków na obszarze Fazenda Monte Alegre, u źródeł strumienia znanego jako Córrego Catanduva, w gminie Angatuba. Ów bloki pochodzą z rejonu Serra de Angatuba i zostały rozpoznane przy drodze wyciętej w piaskowcach i mułowcach. Stromatolity tworzą izolowane biohermy, pokroju czaszowatego do subsferycznego, o płaskiej podstawie w widoku z profilu i zaokrąglonym do soczewkowatego kształcie w widoku od góry. Stromatolity są koloru czerwonego i zbudowane z mikrokrystalicznego kwarcu. Laminacja jest ciągła, nie-kolumnowa i rozgałęzia się, podobnie jak w przypadku wzrostu rozdzielnego; jednakże, oddzielne kolumny są również obecne, szczególnie u szczytu bioherm. Laminacja jest delikatna i dobrze zachowana, o naprzemiennych jasnych i ciemnych laminach. Zachowały się włókniste mikroskamieniałości sinic spokrewnionych z rodzajami Microcoleus i Rivularia. Skrzemionkowane małże występują wraz ze stromatolitami i są zachowane w postaci warstw muszlowców, a rzadziej jako izolowane okazy w obrębie bioherm. Opisywane okazy pochodzą z biozony Pinzonella illusa i są dla niej gatunkami charakterystycznymi: Pinzonella illusa, Angatubia cowperesioides i Houldausiella elongata. Środowisko powstawania tych stromatolitów związane jest z równiami pływowymi płytkich, brakicznych, stosunkowo spokojnych, ciepłych i dobre naświetlonych wód, przy obecności słabych prądów. Poziom drapieżnictwa był prawdopodobnie niski, a środowisko mogło być hypersaliczne. Warstwy muszlowców stowarzyszone ze stromatolitami najprawdopodobniej reprezentują proksymalne tempestyty, tzn. tworzyły się blisko linii brzegowej. Stromatolity oryginalne budowały węglany, ale przeszły w krzemionkę we wczesnej diagenezie.

Słowa kluczowe: stromatolity, warstwy muszlowców, perm, basen Paraná Basin, formacja Teresina, Brazylia

Translators: Dawid Mazurek and Robert Bronowicz

 

RESUMO EM PORTUGUÊS

Estromatólitos silicificados foram descritos na Formação Teresina, Grupo Passa Dois, Permiano da Bacia do Paraná. Estes estromatólitos ocorrem como blocos na área da Fazenda Monte Alegre nas cabeceiras do Córrego Catanduva no município de Angatuba. Os blocos provem da Serra de Angatuba da região da Serra de Angatuba e foram reconhecidos em reconhecidos em corte de estrada em meio a arenitos e siltitos. Os estromatólitos são bioermas isolados, dômicos a sub-esféricos, de base plana, em perfil e arredondados a lenticulares em planta. Os estromatólitos coloração avermelhada e são compostos por quartzo microcristalino. A laminação é contínua, não colunar, anastomosada, de crescimento paralelo a divergente, mas também ocorrem colunas, divergentes, especialmente no topo dos bioermas. A laminação é fina e bem preservada, com alternância de lâminas claras e escuras. Microfósseis de cianobactérias filamentosas estão preservados e foram relacionados aos gêneros Microcoleus e Rivularia. Ocorrem bivalves silicificados associados aos estromatólitos na forma preservacional de coquinas e raros espécimes isolados dentro dos bioermas. Os espécimes descritos pertencem à biozona de Pinzonella illusa, com representantes específicos de Pinzonella illusa, Angatubia cowperesioides e Houldausiella elongata. O ambiente de formação destes estromatólitos está associado a planícies de maré com águas rasas, salobras, quentes, de boa luminosidade e relativamente calmas, com a presença de correntes fracas. A predação deveria ser reduzida e o ambiente pode ter sido hipersalino. As coquinas associadas aos estromatólitos indicam um provável tempestito proximal, ou seja, formado próximo a linha de costa. Os estomatólitos eram formados originalmente por carbonatos, posteriormente substituídos por sílica durante a diagênese precoce.

Translation by authors

Anke Konietzka
 

FIGURE 1.Summary table of the geochronological positioning of the Teresina Formation (subdivision proposed by Walker and Geissman, 2009).

figure 1
FIGURE 2. Geological and location map of the study area. Geological base: CPRM (2006).

Figure 2 

FIGURE 3. 3.1 - General view of the location where silicified stromatolite blocks occur; 3.2 - Blocks of silicified stromatolites; 3.3 - Outcrops in the Acesso Ivens Vieira-Angatuba road cutting, with large silicified bioherms at the base (Figure 3.4) and silicified levels (S).

figure 3

FIGURE 4. 4.1 - Domed bioherm; 4.2 and 4.3 - Plan view of the lenticular bioherm.

figure 4

FIGURE 5. Bioherm with structure in the form of "scales" at the top (5.1) and macrostructure of anastomosed, non-isolated multiple columns showing parallel to divergent growth and a laminar profile ranging from slightly convex to parabolic in the longitudinal section (5.2-3); 5.4 - Three-dimensional model of the bioherm (Drawing by Raphael Galassi de Amorim).

figure 5

FIGURE 6. 6.1 - Concentric structures at the top of the bioherm; 6.2 - Botryoidal texture at the top of the bioherm.

figure 6

FIGURE 7. 7.1 and 7.2 - Individual columns with convex to parabolic lamination; 7.3 and 7.4 - Weathered bioherm exhibiting multiple columns and fine stromatolitic lamination with alternating light and dark laminas on a petrographic slide (7.4).

figure 7

FIGURE 8. 8.1 - Microcolumns forming a botryoidal texture at the top of a bioherm; 8.2 - Longitudinal section showing lamination and a divergent arrangement of microcolumns; 8.3 - Fine stromatolitic lamination on a petrographic slide; 8.4 - Longitudinal petrographic slide showing the lamination and arrangement of microcolumns; 8.5 and 8.6 - Filamentous cyanobacteria arranged perpendicular to the lamination; 8.7 - Microcoleus; 8.8 - Rivularia; 8.9 - Detail of Rivularia showing a preserved mucilaginous sheath and cell wall.

figure 8

FIGURE 9. SEM images. 9.1 - Fossil of filamentous bacterium (secondary electrons); 9.2 - Fossil of 9.1 mapped by silica content via EDS (red) showing the high contents of the matrix and cell wall (backscattered electrons); 9.3 - Detail of a silicified cell wall and partially hollow interior (secondary electrons).

figure 9

FIGURE 10. 10.1 - Angatubia cowperesioides; 10.2 - Articulated shell of Pinzonella illusa isolated at the top of a bioherm; 10.3 - Detail of coquina and top of the bioherm on a petrographic slide; 10.4 - Detail of coquina on a slide (10.3) with crossed nicols; 10.5 - Detail of stromatolitic overgrowth in bioclasts on a slide of coquina (10.3); F - Upper view of the fossiliferous concentration.

figure 10

 

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williamInstituto Geológico
Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo
Av. Miguel Stéfano, 3900
04301-903, São Paulo, SP,
Brasil

William Sallun Filho, geologist, is currently a researcher at the Geological Institute, Environmental Secretariat of the State of São Paulo, Brazil. He obtained his master degree and Ph.D. from the University of São Paulo, Brazil. His scientific interests are in the areas of Precambrian paleobiology, stromatolites, carbonate rocks and karst terrains.

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ghilardiDepartamento de Ciências Biológicas
Faculdade de Ciências
UNESP-Bauru, Av. Eng. Luiz Edmundo Carrijo Coube
s/n, 17033-360, Bauru, SP
Brasil

Renato Ghilardi works on taphonomical and paleoautoecological aspects of Paleozoic invertebrates. He graduated from Universidade Estadual Paulista (UNESP) and obtained his Ph.D. from Universidade de São Paulo (USP). Since 2002, he has been an Assistant Professor at the Universidade Estadual Paulista (UNESP-Bauru). He has published several articles on Brazilian Devonian and Permian formations.

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loreineUniversidade Federal do Estado do Rio de Janeiro
Av. Pasteur 458, Bloco III
22290-240, Rio de Janeiro, RJ
Brasil

Loreine Hermida Silva e Silva works with structures present and past stromatolitic carbonates, mainly from hypersaline lagoons. She graduated from Universidade Gama Filho (UGF) and obtained her Ph.D. from Universidade do Brasil (UFRJ). Since 2006, she has been an Associate Professor at Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO). She has published several articles on Brazilian stromatolites and microbial mats of the Holocene.

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hachiroInstituto de Geociências
Universidade de São Paulo
Rua do Lago, 562
05508-080, São Paulo, SP
Brasil 

Jorge Hachiro works on sedimentological and stratigraphical aspects of Brazilian basins. He graduated from the Instituto de Geociências of Universidade de São Paulo (USP) and obtained his Ph.D. from the Universidade de São Paulo. Since 1999, he has been an Assistant Professor at the Universidade de São Paulo. He has published several articles on Brazilian Paleozoic formations.