C- and Sr-isotope stratigraphy of the São Caetano complex, Northeastern Brazil: a contribution to the study of the Meso-Neoproterozoic seawater geochemistry

Abstract

C-isotope and 87Sr/86Sr values for five carbonate successions from the São Caetano Complex, northeastern Brazil, were used to constrain their depositional age and to determine large variations in the C- and Sr-isotopic composition of seawater under the framework of global tectonic events. Three C-isotope stages were identified from base to top in a composed chemostratigraphic section: (1) stage in which delta13C values vary from +2 to +3.7‰ PDB and average 3‰ PDB, (2) stage with delta13C values displaying stronger oscillations (from -2‰ to +‰ PDB), and (3) stage with an isotopic plateau with values around +3.7‰ PDB. Constant 87Sr/86Sr values (~ 0.70600) characterize C-isotope stage 1, whereas slightly fluctuating values (from 0.70600 to 0.70700) characterize C-isotope stage 2. Finally, 87Sr/86Sr values averaging 0.70600 characterize C-isotope stage 3. The C- and Sr- chemostratigraphic pathways permit to state: (a) the C- and Sr-isotope secular curves registered primary fluctuations of the isotope composition of seawater during late Mesoproterozoic- early Neoproterozoic transition in the Borborema Province, and (b) onset of the Cariris Velhos/Greenville cycle, widespread oceanic rifting, continental magmatic arc formation and onset of the agglutination of Rodinia supercontinent, mostly controlled the C- and Sr-isotope composition of seawater during the C-isotope stages 1, 2 and 3.

Translated abstract

Valores de isótopos de C e 87Sr/86Sr de cinco seqüências de carbonatos do Complexo São Caetano, nordeste do Brasil; foram usados para estimar a sua idade de deposição e relacionar variações da composição isotópica na água do mar com eventos tectônicos globais. Três estágios de variação de isótopos de carbono foram identificados de base para o topo numa seção quimioestratigráfica composta: (1) estágio em que delta13C varia de +2 a +3.7‰PDB (media 3‰PDB), (2) estágio no qual delta13C varia consideravelmente (de -2 a +3‰PDB) e (3) estágio apresentando valores constantes de cerca de +3.7‰PDB. Valores de 87Sr/86Sr ~ 0.70600 caracterizam o estágio isotópico 1, tornando-se mais variáveis no estágio isotópico 2 (entre ~ 0.70600 e ~ 0.70700). Finalmente, valores em torno de 0.70600 caracterizam o estágio isotópico 3. A quimioestratigrafía de C e Sr permite concluir que: (a) as curvas de variação seculares dos carbonatos do Complexo São Caetano registram flutuações primárias na composição isotópica de C e Sr da água do mar durante a passagem Meso-Neoproterozóico na Província Borborema; (b) o ciclo orogênico Cariris velhos/Greenville, a ocorrência de rifteamento e formação de arcos magmáticos continentais, e a formação do supercontinente Rodinia, controlaram a composição isotópica de C e Sr da água do mar durante os estágios isotópicos 1, 2, 3.