CUNHA, P. M. PROENÇA (1992) - Estratigrafia e sedimentologia dos depósitos do Cretácico Superior e Terciário de Portugal Central, a leste de Coimbra (resumo da tese de doutoramento). Gaia, Nº 5, pp. 46-47.

ABSTRACT

Stratigraphy and sedimentology of the Upper Cretaceous and Tertiary deposits of Central Portugal, est of Coimbra.

The first chapter points out the geographic, geomorphological and geological setting of Central Portugal and indicates the analytical and observation methods employed. The second and third chapters describe and interpret the data obtained in the cretaceous and/or tertiary sedimentary record of the East Coimbra region and Castelo Branco region, respectively. In the last chapter an integration in the bacinal and peninsular setting is made and a synthetic model for the tectonic-depositional evolution of the Lusitanian Basin since the middle Cretaceous is presented. An abstract of the evolution is done in the next paragraphs.

The Mesozoic and Cenozoic record of the western Iberian margin (Lusitanian Basin) is about 5 km thick. In the pre-upper Aptian record three unconformity-bounded sequences (UBS) are defined according to WILSON (1988), reflecting the successive structural stages: UBS1) upper Triassic - upper Calovian; UBS2) middle Oxfordian - Berriasian; UBS3) Valanginian - lower Aptian. In the post-lower Aptian record of Central Portugal (onshore and offshore areas), the definition of the infill episodes and tectonic stages lead to the establishment of a proposal of synthesis for the basin evolution. In the upper Aptian - lower Campanian stage an important diastrophic activity occurs in the Basin with the opening of the Bay of Biscay, uprising of the Berlenga horst and the Hesperian Massif. The Basin documents an important enlargement and was progressively filled up with fluvial sediments. At the NE domain of the Basin, siliciclastic facies interpreted as coalescent wet alluvial fans draining to SW, change progressively to transitional systems and to a carbonate platform. At the SW domain of the Basin it exists also a drainage to East. An important fall of the sea level succeed the long term albian-cenomanian transgression. The top of the sedimentary record of this stage (unconformity-bounded sequence UBS4) is regionally marked by an important silcrete, testifying weathering during a long hiatus in sedimentation and tectonic stability. The beginning of the upper Campanian - Lower Lutetian structural stage can be related to the changing of the Iberia movement relatively to Europe. During this stage it occurs the emplacement of the sub-volcanic complexes of Sintra, Sines and Monchique, basaltic extrusions at Lisbon-Leiria region, diapirism and reactivation of the Nazaré-Lousã fault (uplift of the south-eastern block). The subdivision of the sedimentary record in UBS5 (upper Campanian - Maastrichian) and UBS6 (Paleocene - lower Lutetian) — separated by a unconformity with a stratigraphic hiatus in offshore and, probably, in onshore — is pointed out by the important reduction in the eastern extent of the Basin and the tectonic quiescence after the end of Maastrichtian. In the onshore area, the record of UBS5 consists of yellowish quartz arenites and red mudstones, interpreted as a flood-plain with sinuous channels draining to NW, changing distally to transitional and marine environments. The diapiric reactivation built up coalescent alluvial cones, transverse to diapiric alignments in which red calcareous conglomerates and mudstones was accumulated. In the onshore area, the UBS6 is composed by mudstones interbeded with calcretes and intraformational conglomerates formed in a relatively low-slope alluvial plain in which vertical accretion deposits predominate. During this stage a tropical or subtropical climate would be present and the subsidence was very low. During the upper Lutetian - lower Chattian structural stage, the relative motion between Iberia and Europe became convergent and the Pyrenean compression very intense. On the western border of the Hesperian Massif occurs an important distensive reactivation of NE-SW fractures, tilting the blocks to SW and developing elongated tectonic troughs perpendicularly to the imposed traction. By this way, it occurs the differentiation of the Lusitanian Basin in two tertiary sub-basins: Mondego (northern) and Lower Tagus (southern). In the onshore area, the sedimentary infill consists mainly of alluvial coarse sandstones and conglomerates of granitic and metasedimentary origin. During this stage the sedimentary areas reach the maximum extent to NE. The identification of a sedimentary unconformity related to the Pyrenaic paroxysmal tectonic phase makes possible the definition of two sequences: UBS7 (upper Lutetian - Bartonian) e UBS8 (Priabonian - lower Chattian). The grain size variations and the paleocurrent data point out a regional drainage to SW during this stage. The palaeontological data, the occurrence of silica and dolomitic cementations and the clay mineralogy (smectite and palygorskite are the most common clay minerals) suggest the existence of a tropical to subtropical climate with a progressive implementation of a seasonal character. During the upper Chattian - lower Tortonian structural stage Iberia is incorporated in the Eurasiatic plate and its contact with Africa is located at the Azores - Gibralter fracture zone. On the western Iberian margin the sedimentary record can be subdivided in UBS9 (upper Chattian - upper Burdigalian) and UBS10 (upper Burdigalian - lower Tortonian). The lower limit corresponds to the "Castelhana" tectonic phase and the unconformity between UBS9 and UBS10 can be related to the "Neocastelhana" phase. The UBS9 record is present in the vestibular area of Tagus River (Lisbon region) and in the offshore area; in Lisbon region consists of marine facies interlayered with continental facies. In the onshore area of both tertiary basins (Mondego and lower Tagus) the UBS10 record includes a positive fluvial succession: orange conglomeratic arkoses passing upwards to arkoses, siltstones with carbonate crusts and limestones; smectite and kaolinite are the dominant clay minerals. To SW, the lithology changes progressively to siliciclastic and carbonate marine sediments. The synthesis of palaentological and sedimentologycal data makes possible to conclude that after the ending of Serravallian, the tropical and subtropical climate changed to a gently dry temperate climate, with contrasted seasons; at the beginning of Middle Miocene dry and hot conditions existed. The convergence between Eurasia and Africa rotate to a NNW-SSE direction. In the late Tortonian started the basement thrusting in the Western Montains, Central Cordillera, Sicó Massif, Estremenho Massif, Arrábida chain, etc (tectonic inversion of the Lusitanian Basin). During this structural stage, deposition of coarse siliciclastic sediments took place in alluvial fans adjacent to the faulted mountain fronts. The compressive regime proceeds until present, occuring several phases of tectonic uprising that were recorded by regional sedimentary unconformities. These are strongly erosive, showing locally an angular value and may even overlay the mesozoic or palaeozoic substrate; they separate successive sedimentary sequences:

—The UBS11 (upper Tortonian - lower Messinian) is mainly made of greyish and reddish litharenites, greywackes, breccias and conglomerates, with clasts of metasedimentary rocks and milky quartz, with interbeded siltstones. Smectite and illite are the most common clay minerals in sediments. The climate was, probably, mediterranic (warm temperate with contrasting wet and dry seasons).

—The UBS12 (upper Messinian - Zanclean) comprises red conglomerates, litharenites and siltstones, with calcareous concretions and clasts of milky quartz and quartzite. Illite and kaolinite, in similar proportions, are the usual clay minerals. The substrate of these deposits also shows rubefaction processes. UBS11 and UBS12 document endorreic stages of the evolution of the Mondego and Lower Tagus tertiary basins. The record of UBS12 and/or UBS11 is documented adjacent (along) the following faults: Vérin-Penacova, Lousã, Pombal-Cernache, Arrábida, Pomar-Sarzedas, Ponsul, etc. A strong seasonal contrast (subtropical - subarid climate) is supposed. In some distal areas of the alluvial facies carbonate pedogenic crusts and concretions can occur.

— In the onshore area, the UBS13 (Piacenzian) record is composed of continental (conglomerates, coarse sandstones and mudstones), transition (lignites, diatomites, "lumachelles") and shallow marine sediments. These sediments, mainly of light yellow and white colour, are composed of quartz and quartzite clasts; the clay fraction contains mostly kaolinite, with illite and seldom vermiculite. The deposits and its substratum testify weathering processes such as kaolinization and hidromorfization (leaching conditions). The predominance of the most resistant clasts to the weathering, the intense yellowish clay alteration of the slaty clasts, the clay mineral association, the fossil data, the facies associations (testifying general persistence of streamflow mechanisms) and the extension of the alluvial systems they all suggest a humid climate of warm moderated tendency; in the late Piacenzian colder and dry conditions succeed. In the Mondego and Lower Tagus tertiary basins, the continental deposits have been interpreted as alluvial fans entering rivers valleys (Tagus and Erges rivers) from the north-western mountain front (Portuguese Central Range). This siliciclastic sediments caracterized the Hesperian landscape prior to its present (quaternary) fluvial dissection, currently culminating the marginal piedmonts. The UBS13 documents an exorreic stage in which eustasy was an important control on clastic deposition. The transgressive-regressive evolution can be correlated with the 3rd order eustatic cycle nº 3.6 of HAQ et al. (1987). Near the present coast line, the UBS13 record begin with marine sediments and the upper contact is made by disconformity, with a siliciclastic cover testifying another marine incursion correlated to the 3rd order cycle nº 3.7.

RESUMO

Começa-se por fazer o enquadramento geográfico, geomorfológico e geológico de Portugal Central e referem-se os métodos, de observação e analíticos, utilizados. Depois descrevem-se e interpretam-se os dados resultantes das observações realizadas, respectivamente, nos sedimentos cretácicos e/ou terciários da região de Castelo Branco e da região a leste de Coimbra. Finalmente procede-se à inserção da realidade estudada no âmbito bacinal e peninsular, propondo um modelo sintético da complexa evolução tectono-sedimentar da Bacia Lusitânica (desde meados do Cretácico), que a seguir se descreve.

No registo sedimentar ante-Aptiano superior da Bacia Lusitânica, vários autores identificaram três sequências limitadas por discordâncias (SLD) que refletem as sucessivas etapas evolutivas estruturais (I - Triásico sup. - Caloviano sup., II - Oxfordiano médio - Berrasiano, III - Valanginiano - Aptiano inf.). No registo pós-Aptiano inferior de Portugal Central ("onshore" e "offshore") — abordado no presente trabalho — o estabelecimento dos episódios deposicionais (materializados pelas SLD) e do seu enquadramento em etapas tectono-sedimentares, permite elaborar uma proposta de síntese actual, relativa à evolução da Bacia.

Na etapa IV (Aptiano superior - Campaniano inferior) — com a implantação da dorsal oceânica no sector do rifte adjacente à Bacia Lusitânica e abertura oceânica no Golfo da Biscaia — ocorre importante actividade diastrófica na Bacia, com soerguimento do "horst" marginal e do Maciço Hespérico (e simultâneo abatimento da fossa da Estremadura). Dá-se um importante alargamento (para NE) da Bacia, que é progressivamente colmatada com sedimentos aluviais. O registo é constituído a NE por fácies siliciclásticas que traduzem sedimentação em leques aluviais húmidos coalescentes e com drenagem para SW, passando gradualmente a sistemas de transição e a uma plataforma carbonatada. Na parte SW da Bacia existia também uma drenagem para oriente. Uma subida eustática de longo termo, que se iniciou no Albiano, desencadeia a retrogradação dos sistemas aluviais. Sucede um acentuado abaixamento do nível do mar, a partir do final do Cenomaniano, que origina uma progradação seguida de encaixe dos sistemas aluviais. O tecto do enchimento sedimentar está marcado, regionalmente, por uma importante silicificação climática, testemunhando um longo intervalo de não sedimentação e de alteração sub-aérea.

No início da etapa V (Campaniano superior - Luteciano inferior) que pode ser relacionado com a modificação do movimento da placa Ibérica relativamente à Europeia, deu-se a intrusão dos complexos anelares sub-vulcânicos de Sintra, Sines e Monchique e a extrusão dos basaltos da região de Lisboa a Leiria. Esta etapa iniciou-se também com diapirismo e abatimento da região a NW da falha da Nazaré-Lousã. A presente proposta de subdivisão do registo em SLD5 (Campaniano superior - Maastrichtiano) e SLD6 (Paleocénico - Luteciano inferior) — separadas por uma descontinuidade com lacuna em "offshore" e, provavelmente, também em "onshore" — é realçada pela importante redução da extensão oriental da Bacia e da actividade tectónica que se verificou a partir do final do Maastrichtiano. Em "onshore", o registo da SLD5 compreende quartzarenitos e lutitos, depositados numa planície aluvial caracterizada por uma rede de canais sinuosos com drenagem para NW, passando progressivamente a ambientes lagunares e marinhos. A reactivação diapírica originou a deposição de conglomerados calcários e lutitos, que materializam cones aluviais coalescentes e transversais aos alinhamentos diapíricos. O registo "onshore" da SLD6 é constituído por lutitos, com raras intercalações de conglomerados intraformacionais e calcretos; documentam uma planície aluvial com fraca subsidência, em que predominaram processos de inundação. Durante esta etapa, o clima seria tropical a subtropical.

Durante a etapa VI (Luteciano superior - Chatiano inf.), a Ibéria continuou a mover-se com a África e tornou-se muito intensa a compressão nos Pirinéus. No bordo ocidental do Maciço Hercínico deu-se uma importante reactivação distensiva de fracturas com direcção NE-SW, que originou uma compartimentação em blocos basculados para SW e permitiu a abertura de fossas tectónicas, alongadas perpendicularmente à tracção exercida. Deste modo, dá-se a diferenciação da Bacia Lusitânica em duas bacias terciárias: do Mondego e do Baixo Tejo-Sado. Estas foram sendo progressivamente colmatadas por sedimentos aluviais areno-conglomeráticos, relacionados com área-mãe granítica e metassedimentar (menos importante). Foi durante esta etapa que as áreas de sedimentação se estenderam mais para NE. No registo desta etapa identifica-se uma descontinuidade que pode atribuir-se à fase paroxismal pirenaica; permite definir duas sequências: SLD7 (Luteciano superior - Bartoniano) e SLD8 (Priaboniano - Chatiano inferior). A variação granulométrica e os indicadores de paleocorrentes apontam uma drenagem regional para SW (atlântica), durante esta etapa. Os dados paleontológicos, a presença de cimentações siliciosas e dolomíticas, e o cortejo argiloso, sugerem que o clima devia ter sido tropical a subtropical, acentuando-se progressivamente o carácter estacional. Nos sedimentos do tecto desta etapa está localmente registada uma fase de silicificação climática.

Durante a etapa VII (Chatiano superior - Tortoniano inferior), a Ibéria passa a fazer parte da placa Euro-asiática e o contacto com a África situa-se já na fractura Açores-Gibraltar. No bordo ocidental do Maciço Hespérico, o registo sedimentar pode ser sub-dividido em SLD9 (Chatiano superior - Burdigaliano superior) e SLD10 (Burdigaliano superior - Tortoniano inferior). O limite inferior corresponde à fase tectónica Castelhana e a descontinuidade que separa a SLD9 da SLD10 pode ser atribuída à fase Neocastelhana. A SLD9 só está registada na plataforma continental e na área vestibular do Rio Tejo (região de Lisboa); nesta última, está representada por fácies marinhas (dominantes) intercaladas continentais e de transição. Em ambas as fossas terciárias (do Mondego e do Baixo Tejo-Sado), o registo da SLD10 é constituído, a NW (sector proximal), por sedimentos fluviais, areno-siltosos, geralmente com cor verde alaranjada, feldspáticos e com dominância de esmectite. A SW, às arcoses sucedem siltitos com carbonatos de água doce a tecto. Mais a SW, passam gradualmente a sedimentos marinhos progradantes. As sínteses dos dados faunísticos e florísticos permitem concluir que no início do Miocénico o clima era tropical a sub-tropical, tendo evoluído lentamente, com fases de recorrência, para temperado quente com estações contrastadas no Tortoniano médio; no início do Miocénio Médio existiriam condições mais secas e quentes. Com a progressão da colisão continental entre as placas africana e europeia, em Portugal a compressão atingiu o auge no Tortoniano e orientou-se segundo SSE-NNW. Iniciou-se então o sucessivo rejogo inverso dos acidentes com orientação bética, soerguendo-se a cadeia da Arrábida, a Serra de Portel, a Cordilheira Central Portuguesa, o Maciço Calcário Estremenho (e seu prolongamento "offshore"), o Maciço do Caramulo e Maciço Marginal de Coimbra, etc. Durante esta etapa VIII (Tortoniano superior - Pliocénico), no sopé das escarpas tectónicas depositaram-se sedimentos siliciclásticos em vários sistemas de cones aluviais. Houve várias fases de levantamento tectónico, que ficaram registadas por várias descontinuidades sedimentares regionais. Estas são fortemente erosivas, localmente com valor angular e podendo mesmo assentar sobre o soco mesozóico ou paleozóico; separam sequências sedimentares sucessivas:

— A SLD11 (Tortoniano superior - Messiniano inferior) é essencialmente greso-conglomerática, de cor verde acastanhada ou amarelada, rica em esmectite e/ou ilite. Nesta sequência, assim como na seguinte, o regime seria endorreico. O clima era provavelmente temperado-quente, com estações contrastadas.

— A SLD12 (Messiniano superior - Zancleano) é constituída por sedimentos detríticos vermelhos, alternando arenitos cascalhentos ou conglomerados com lutitos, com cortejo argiloso rico em caulinite e ilite. O registo da SLD12 e/ou SLD11 existe no sopé das seguintes falhas: Vérin-Penacova, Lousã, Pombal, Arrábida, Gavião, Pomar-Sarzedas, Ponsul, etc. É de supôr um aumento de aridez, com forte contraste estacional (provavelmente, clima de tipo mediterrânico). Localmente, as partes distais dos edifícios aluviais podem exibir concreções e crostas carbonatadas pedogénicas. Os depósitos e o substrato sobre o qual assentam exibem processos de rubefacção.

— A SLD13 (Placenciano) tem sedimentos de composição quartzosa e quartzítica, de fracção argilosa com caulinite (predominante) e ilite. As características sedimentológicas, mineralógicas e paleontológicas permitem inferir um clima relativamente quente e húmido a que se sucedem, para o final do Pliocénico, condições mais frias. Estes depósitos estão afectados por vários sistemas de falhas e são anteriores a uma segunda incursão marinha e ao progressivo encaixe da rede fluvial quaternária. Os depósitos e o seu substrato exibem processos de alteração compreendendo caulinização e hidromorfização (condições lixiviantes). A SLD13 regista um ciclo eustático transgressivo-regressivo que pode ser correlacionado com o ciclo de 3ª ordem nº 3.6 de HAQ et al. (1987). A transgressão no início do Plasenciano foi muito penetrativa e elaborou uma plataforma de abrasão marinha, actualmente a cerca dos 110-120m de cota; seguiu-se uma acentuada regressão. As fossas do Mondego e do Baixo Tejo-Sado (que capturou a drenagem da Bacia do Alto Tejo) recebiam elevadas quantidades de sedimentos areno-conglomeráticos aluviais; na parte vestibular desta drenagem, depositaram-se significativos sedimentos lutíticos, lignitos e diatomitos. Junto da actual linha de costa, os sedimentos da SLD13 contactam, superiormente, com uma cobertura de arenitos com intercalações conglomeráticas, pouco espessa, com calhaus de quartzo e quartzito muito bem rolados e fossilizando uma extensa plataforma de abrasão marinha, ligeiramente inclinada para o litoral (a cerca de 180-200m de altitude) e ainda atribuível ao Pliocénico (TEIXEIRA, 1979); testemunha uma nova incursão marinha que já se deve atribuir ao ciclo de 3ª ordem nº 3.7 (máximo transgressivo a cerca de 1,8Ma) de HAQ et al. (1987b).