Hostname: page-component-848d4c4894-wzw2p Total loading time: 0 Render date: 2024-05-07T18:21:01.248Z Has data issue: false hasContentIssue false

Superimposed thermal histories in the southern limit of the Ossa Morena Zone – Portugal

Published online by Cambridge University Press:  22 April 2016

P. FERNANDES*
Affiliation:
Universidade do Algarve, CIMA, Campus de Gambelas, 8005–139 Faro, Portugal
G. LOPES
Affiliation:
Department of Earth Science, University of Bergen, Post box 7803 N-5020 Bergen, Norway
G. MACHADO
Affiliation:
Galp Energia E&P, R. Tomás da Fonseca, Torre A 1600-209 Lisboa, Portugal Instituto Dom Luiz, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Edifício C1, Piso 1, Campo Grande, 1749-016 Lisboa, Portugal
Z. PEREIRA
Affiliation:
LNEG, Rua da Amieira, 4465–965 S. Mamede Infesta, Portugal
B. RODRIGUES
Affiliation:
Universidade do Algarve, CIMA, Campus de Gambelas, 8005–139 Faro, Portugal
*
Author for correspondence: pfernandes@ualg.pt

Abstract

The Mississippian volcano-sedimentary complex in the Toca da Moura – Cabrela areas represents remnants of intra-volcanic marine sedimentary basins, formed during the collision between the Ossa Morena Zone with the South Portuguese Zone. These rock units are unconformably overlain by the Pennsylvanian intramontane coal-bearing Santa Susana Basin. Vitrinite reflectance determinations from rocks of these two basins indicate two episodes of thermal maturation. During the first episode, the Toca da Moura – Cabrela volcano-sedimentary complexes attained high maturation levels, equivalent to anthracite coal rank (3.0–3.5% Roran), which pre-dates the middle Moscovian Santa Susana Basin. The Santa Susana Basin attained moderate maturation levels equivalent to bituminous coal rank (1.35–1.5% Roran) recording a second episode of thermal maturation. Here, peak thermal conditions did not overprint the first maturation episode. The observed effects of magmatic intrusion on the thermal maturity and the lack of any increase in vitrinite reflectance with depth through c. 400 m of section in borehole SDJ-1 indicate high geothermal gradients during the first maturation episode. A contemporaneous magmatic event associated with the c. 335–320 Ma Cuba-Alvito Gabbros/Diorites of the Beja Massif was the possible cause for the high geothermal gradients postulated for the first maturation episode. Burial under a post-upper Moscovian sedimentary cover was the most likely process to account for the maturation levels determined for the Santa Susana Basin and for the second episode of thermal maturation.

Type
Original Articles
Copyright
Copyright © Cambridge University Press 2016 

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Aguado, B. V., Azevedo, M. & Gonçalves, R. 2013. A sedimentação Carbonífera na Bacia do Buçaco (Centro de Portugal). In Geologia de Portugal, vol. 1 (eds Dias, R., Araújo, A., Terrinha, P. & Kullberg, J. C.), pp. 259–74. Lisboa: Escolar Editora.Google Scholar
Almeida, P., Silva, I. D., Oliveira, H. & Silva, J. B. 2006. Caracterização tectono-estratigráfica da Zona de Cisalhamento de Santa Susana (ZCSS) no bordo SW da Zona de Ossa Morena (ZOM), (Portugal). Resumos VII Congresso Nacional de Geologia, Estremoz, Portugal, pp. 4953.Google Scholar
Andrade, C. F., Guerreiro, A. C. & Santos, R. P. 1955. Estudo por sondagens da região carbonífera do Moinho da Ordem. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal Tomo XXXVI, 199–255.Google Scholar
Andrade, A. S., Santos, J. F., Oliveira, J. T., Cunha, T., Munhá, J., Gonçalves, F. 1991. Excursão ao Complexo de Beja–S. Cristóvão. Magmatismo orogénico na transversal Odivelas–Santa Susana. Guia de Excursion XI Reunião sobre a Geologia do Oeste Peninsular, Huelva, pp. 4754.Google Scholar
Azevedo, M. & Aguado, B. V. 2013. Origem e instalação de granitóides variscos na Zona Centro Ibérica. In Geologia de Portugal, vol. 1 (eds Dias, R., Araújo, A., Terrinha, P. & Kullberg, J. C.), pp. 377401. Lisboa: Escolar Editora.Google Scholar
Barker, C. E. 1988. Geothermics of petroleum systems: implications of the stabilisation of kerogen thermal maturation after a geologically brief heating duration at peak temperature. In Petroleum Systems of the United States (ed. Magoon, L. B.), pp. 26–9. United States Geological Survey Bulletin 1870.Google Scholar
Boogard, M. 1972. Conodont faunas from Portugal and southwestern Spain: part 1. A Middle Devonian fauna from Montemor-o-Novo. Scripta Geologica 13, 111.Google Scholar
Boogard, M. 1983. Frasnian conodonts near the Estação de Cabrela (Portugal). Scripta Geologica 69, 19.Google Scholar
Carvalhosa, A. & Zbyzewski, G. 1994. Notícia Explicativa da Folha 35-D (Montemor-o-Novo), 1:50 000. Serviços Geológicos de Portugal.Google Scholar
Chacón, J., Oliveira, V., Ribeiro, A. & Oliveira, J. T. 1983. La estructura de la Zona de Ossa Morena. In Libro Jubilar de J. M. Rios: Geologia de España, Tomo I (ed. Comba, J. A.), pp. 490504. Madrid: IGME.Google Scholar
Chaminé, H. I., Gama Pereira, L. C., Fonseca, P. E., Moço, L. P., Fernandes, J. P., Rocha, F. T., Flores, D., Pinto de Jesus, A., Gomes, C., Soares de Andrade, A. A. & Araújo, A. 2003. Tectonostratigraphy of Middle and Upper Palaeozoic black shales from the Porto-Tomar-Ferreira do Alentejo shear zone (W Portugal): new perspectives on the Iberian Massif. Geobios 36, 649–63.CrossRefGoogle Scholar
Clayton, G., Coquel, R., Doubinger, J., Gueinn, K. J., Loboziak, S., Owens, B. & Streel, M. 1977. Carboniferous miospores of Western Europe: illustration and zonation. Mededelingen – Rijks Geologische Dienst 29, 171.Google Scholar
Colmenero, J. R., Fernández, L. P., Moreno, C., Bahamonde, J. R., Barba, P., Heredia, N. & González, F. 2002. Carboniferous. In Geology of Spain (eds Gibbons, W. & Moreno, T.), pp. 93116. Bath: The Geological Society of London.CrossRefGoogle Scholar
de la Rosa, J., Jenner, G. & Castro, A. 2002. A study of inherited zircons in granitoid rocks from the South Portuguese and Ossa–Morena Zones, Iberian Massif: support for the exotic origin of the South Portuguese Zone. Tectonophysics 352, 245–56.CrossRefGoogle Scholar
Dinis, P., Andersen, T., Machado, G. & Guimarães, F. 2012. Detrital zircon U–Pb ages of a late-Variscan Carboniferous succession associated with the Porto-Tomar shear zone (West Portugal): provenance implications. Sedimentary Geology 273–274, 1929.Google Scholar
Domingos, L. C. G., Freire, J. L. S., Gomes da Silva, F., Gonçalves, F., Pereira, E. & Ribeiro, A. 1983. The structure of the intramontane Upper Carboniferous Basins in Portugal. In The Carboniferous of Portugal (eds Sousa, M. J. L. & Oliveira, J. T.), pp. 187–94. Memórias Serviços Geológicos de Portugal 29.Google Scholar
Fernandes, J. P. 2001. Nuevos resultados del estudio palinológico de la Cuenca de Santa Susana (Alcácer do Sal, Portugal). In Palinología: Diversidad y Aplicaciones, Trabajos del XII Simposio de Palinología (A.P.L.E.), León, 1998 (eds Fombella Blanco, M. A., Fernandez Gonzáles, D. & Valença Barreira, R. M.), pp. 95–9. Universidad de León.Google Scholar
Fernandes, P., Luís, J., Rodrigues, B., Marques, M., Valentim, B. & Flores, D. 2010. The measurement of vitrinite reflectance with MatLab. In CIMP Poland General Meeting, September 2010 (eds Oliwkiewicz-Miklasinka, M., Stempien-Salek, M. & Laptas, A.), pp. 1113. Warsaw: Institute of Geological Sciences, Polish Academy of Sciences.Google Scholar
Fernandes, P., Musgrave, J. A., Clayton, G., Pereira, Z., Oliveira, J. T., Goodhue, R. & Rodrigues, B. 2012. New evidence concerning the thermal history of Devonian and Carboniferous rocks in the South Portuguese Zone. Journal of the Geological Society, London 169, 647–54.CrossRefGoogle Scholar
Fernandes, P., Rodrigues, B., Borges, M., Matos, V. & Clayton, G. 2013. Organic maturation of the Algarve Basin (southern Portugal) and its bearing on thermal history and hydrocarbon exploration. Marine and Petroleum Geology 46, 210–33.CrossRefGoogle Scholar
Flores, D., Gama Pereira, L. C., Ribeiro, J., Pina, B., Marques, M. M., Ribeiro, M. A., Bobos, I. & Pinto de Jesus, A. 2010. The Buçaco Basin (Portugal): organic petrology and geochemistry study. International Journal of Coal Geology 81, 281–6.Google Scholar
Gama Pereira, L. C., Pina, B., Flores, D. & Ribeiro, M. A. 2008. Tectónica distensiva: o exemplo da Bacia Permo-Carbónica do Buçaco. In Conferência Internacional Geociências no Desenvolvimento das Comunidades Lusófonas. Memórias e Notícias, Nova Séria, Universidade de Coimbra 3, 199–205.Google Scholar
Gomes, B. A. 1865. Flora fóssil do terreno carbonífero das visinhanças do Porto, Serra do Bussaco e Moinho d'Ordem próximo de Alcácer do Sal. Commissão Geológica de Portugal, Memória, 46 pp.Google Scholar
Gonçalves, F. 1983. Formações Precâmbricas e do Paleozóico Superior do Flanco Meridional do Anticlinório de Évora – Moura, Excursão nº2, Guia das excursões no bordo sudoeste da Zona de Ossa-Morena. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal 69 (2), 267–82.Google Scholar
Gonçalves, F. 1985. Contribuição para o conhecimento geológico do complexo vulcano-sedimentar de Toca da Moura, Alcácer do Sal. Memórias da Academia das Ciências de Lisboa Tomo XXVI, 263–7.Google Scholar
Gonçalves, F. & Carvalhosa, A. 1984. Subsídios para o conhecimento geológico do Carbónico de Santa Susana. In Volume d’ Hommage au Géologue (ed. Zbyszewski, G.), pp. 109–30. Recherche de Civilisations, Paris.Google Scholar
González, R. R., Varea, P. M., Lodeiro, F. G., Martín Parra, L. M., Poyatos, D. M. & Matas, J. 2007. Microflora y conodontos del Mississippiense en la Fm Gévora (núcleo del Sinforme La Codosera-Puebla de Obando, SO de la Zona Centroibérica). Revista de la Sociedad Geológica de España 20 (1–2), 7188.Google Scholar
Hillier, S. & Marshall, J. 1988. A rapid technique to make polished thin sections of sedimentary organic matter concentrates. Journal of Sedimentary Petrology 58, 754–5.CrossRefGoogle Scholar
ICCP (International Committee for Coal Petrography). 1971. International Handbook of Coal Petrography: First Supplement to the 2nd Edition. Paris: Centre National de la Recherche Scientifique.Google Scholar
ISO 7404-2. 1985. Methods for the Petrographic Analysis of Bituminous Coal and Anthracite – Part 2: Preparation of Coal Samples, 8 pp.Google Scholar
Jesus, A. P., Munhá, J., Mateus, A., Tassinari, C. & Nutman, A. P. 2007. The Beja Layered Gabbroic Sequence (Ossa-Morena Zone, Southern Portugal): geochronology and geodynamic implications. Geodinamica Acta 20, 139–57.CrossRefGoogle Scholar
Jorge, R. C. G. S., Fernandes, P., Rodrigues, B., Pereira, Z. & Oliveira, J. 2013. Geochemistry and provenance of the Carboniferous Baixo Alentejo Flysch Group, South Portuguese Zone. Sedimentary Geology 284, 133–48.Google Scholar
Lima, W. 1895–1898. Estudo sobre o Carbónico do Alentejo. Communicações da Direcção dos Trabalhos Geológicos de Portugal 3, 3454.Google Scholar
LNEG-LGM. 2010. Carta Geológica de Portugal. Scale 1:1000000. Lisboa: LNEG-LGM.Google Scholar
Lopes, G., Pereira, Z., Fernandes, P., Wicander, R., Matos, J. X., Rosa, D. & Oliveira, J. T. 2014. The significance of reworked palynomorphs (middle Cambrian to Tournaisian) in the Visean Toca da Moura Complex (South Portugal). Implications for the geodynamic evolution of Ossa Morena Zone. Review of Palaeobotany and Palynology 200, 123.CrossRefGoogle Scholar
Luis, J. 2007. Mirone: a multi-purpose tool for exploring grid data. Computers and Geosciences 33, 3141.CrossRefGoogle Scholar
Machado, G., Francu, E., Vavrdová, M., Flores, D., Fonseca, P. E., Rocha, F., Gomes, A., Fonseca, M. & Chaminé, H. I. 2011. Stratigraphy, palynology and organic geochemistry of the Devonian-Mississippian metasedimentary Albergaria-a-Velha Unit (Porto–Tomar shear zone, W Portugal). Geological Quarterly 55, 139–64.Google Scholar
Machado, G., Silva, I. D. & Almeida, P. 2012. Palynology, stratigraphy and geometry of the Pennsylvanian continental Santa Susana Basin (SW Portugal). Journal of Iberian Geology 38, 429–48.Google Scholar
McCormack, N., Clayton, G. & Fernandes, P. 2007. The thermal history of the upper Palaeozoic rocks of southern Portugal. Marine and Petroleum Geology 24, 145–50.CrossRefGoogle Scholar
Oliveira, J. T. 1990. Stratigraphy and syn-sedimentary tectonism in the South Portuguese Zone. In Pre-Mesozoic Geology of the Iberia Peninsula (eds Dallmeyer, R. D. & Martínez García, E.), pp. 333–47. Berlin: Springer.Google Scholar
Oliveira, J., Horn, M. & Paproth, E. 1979. Preliminary note on the stratigraphy of the Baixo–Alentejo Flysch Group, Carboniferous of Portugal and on the palaeogeographic development compared to corresponding units in Northwest Germany. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal 65, 151–68.Google Scholar
Oliveira, V. & Matos, J. X. 1991. Prospecção e Reconhecimento de Carvões. Sector de Santa Susana – Mina de Jongeis, Projecto de Sondagem nº SDJ-1. Serviço de Fomento Mineiro e Indústria Extractiva (Internal Report). Lisboa: Direcção-Geral de Geologia e Minas, pp. 1–8.Google Scholar
Oliveira, J. T., Oliveira, V. & Piçarra, J. M. 1991. Traços gerais da evolução tectono-estratigráfica da Zona de Ossa Morena, em Portugal: síntese crítica do estado actual dos conhecimentos. Comunicações Serviços Geológicos de Portugal 77, 326.Google Scholar
Oliveira, J. & Quesada, C. 1998. A comparison of stratigraphy, structure, and palaeogeography of the South Portuguese Zone and southwest England, European Variscides. Proceedings of the Ussher Society 9, 141–50.Google Scholar
Oliveira, J. T., Relvas, J., Pereira, Z., Munhá, J., Matos, J., Barriga, F. & Rosa, C. 2013. O Complexo Vulcano-Sedimentar de Toca da Moura – Cabrela (Zona de Ossa Morena); evolução tectono-estratigráfica e mineralizações associadas. In Geologia de Portugal, vol. 1 (eds Dias, R., Araújo, A., Terrinha, P. & Kullberg, J. C.), pp. 621–45. Lisboa: Escolar Editora.Google Scholar
Oliveira, H., Silva, I. D. & Almeida, P. 2007. Tectonic and stratigraphic description and mapping of the Santa Susana Shear Zone (SSSZ), the SW border of Ossa Morena Zone (OMZ), Barrancão – Ribeira de São Cristóvão Sector (Portugal): theoretical implications. Geogaceta 4, 151–4.Google Scholar
Pereira, Z. 1999. Palinoestratigrafia do Sector Sudoeste da Zona Sul Portuguesa. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal 86, 2557.Google Scholar
Pereira, Z., Oliveira, V. & Oliveira, J. T. 2006. Palynostratigraphy of the Toca da Moura and Cabrela Complexes, Ossa Morena Zone, Portugal. Geodynamic implications. Review of Palaeobotany and Palynology 139, 227–40.CrossRefGoogle Scholar
Pin, C., Fonseca, P. E., Paquette, J. L., Castro, P. & Matte, P. 2008. The ca. 350 Ma Beja Igneous Complex: a record of transcurrent slab break-off in the Southern Iberia Variscan Belt? Tectonophysics 461, 356–77.Google Scholar
Pinto de Jesus, A. 2003. Evolução sedimentar e tectónica da Bacia Carbonífera do Douro (Estefaniano C inferior, NW de Portugal). Cadernos do Laboratório Xeolóxico de Laxe, Coruña 28, 107–25.Google Scholar
Quesada, C., Robardet, M. & Gabaldon, V. 1990. Ossa Morena Zone. Synorogenic phase (Upper Devonian–Carboniferous–Lower Permian). In Pre-Mesozoic Geology of the Iberian Peninsula (eds Dallmeyer, D. & Martinez-Garcia, E.), pp. 273–9. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag.Google Scholar
Ribeiro, A. 1983. Guia das excursões no bordo SW da ZOM. Relações entre as formações do Devónico superior e o Maciço de Évora na região de Cabrela (Vendas Novas). Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal, Lisboa 69 (2), 267–9.Google Scholar
Ribeiro, A., Quesada, C. & Dallmeyer, R. D. 1990. Geodynamic evolution of the Iberian Massif. In Pre-Mesozoic Geology of the Iberian Peninsula (eds Dallmeyer, D. & Martinez-Garcia, E.), pp. 399409. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag.CrossRefGoogle Scholar
Rodrigues, B., Chew, D. M., Jorge, R. C. S. G., Fernandes, P., Veiga-Pires, C. & Oliveira, J. T. 2015. Detrital zircon geochronology of the Carboniferous Baixo Alentejo Flysch Group (South Portugal); constraints on the provenance and geodynamic evolution of the South Portuguese Zone. Journal of the Geological Society, London 172, 294308.Google Scholar
Salman, K. 2004. The timing of the Cadomian and Variscan cycles in the Ossa-Morena Zone, SW Iberia: granitic magmatism from subduction to extension. Journal of Iberian Geology 30, 119–32.Google Scholar
Santos, J., Mata, J., Gonçalves, F. & Munhá, J. 1987. Contribuição para o conhecimento Geológico-Petrológico da Região de Santa Susana: O Complexo Vulcano-sedimentar da Toca da Moura. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal 73 (1–2), 2948.Google Scholar
Solá, A. R., Pereira, M. F., Williams, I. S., Ribeiro, M. L., Neiva, A. M. R., Montero, P., Bea, F. & Zinger, T. 2008. New insights from U–Pb zircon dating of the Early Ordovician magmatism on the northern Gondwana margin: the Urra Formation (SW Iberian Massif, Portugal). Tectonophysics 461, 114–29.Google Scholar
Sousa, M. J. L. 1978. O grau de incarbonização (rang) dos carvões durienses e as consequências genéticas, geológicas e estruturais que resultam do seu conhecimento. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal 63, 179365.Google Scholar
Sousa, M. J. L., Marques, M., Flores, D. & Rodrigues, C. F. 2010. Carvões portugueses: petrologia e geoquímica. In Ciências Geológicas – Ensino e Investigação e sua História, vol. I (eds Neiva, J. M. Cotelo, Ribeiro, A., Victor, M., Noronha, F. & Ramalho, M. M.), pp. 291311. Lisboa: Associação Portuguesa de Geólogos and Sociedade Geológica de Portugal.Google Scholar
Sousa, M. J. L. & Wagner, R. H. 1983. General description of the terrestrial Carboniferous basins in Portugal and history of investigations. In The Carboniferous of Portugal (eds Sousa, M. J. L. & Oliveira, J. T.), pp. 117–26. Memórias Serviços Geológicos de Portugal 29.Google Scholar
Teixeira, C. 1938/40. Sobre a flora fóssil do Carbónico alentejano. Boletim do Museu e Laboratório Mineralógico e Geológico da Universidade de Lisboa. 3ª série 7/8, 83100.Google Scholar
Teixeira, C. 1945. O Antracolítico continental Português (Estratigrafia e Tectónica). Boletim da Sociedade Geológica de Portugal, Porto 5 (1/2), 1139.Google Scholar
Vázquez, M., Abad, I., Jiménez-Millán, J., Rocha, F., Fonseca, P. E. & Chaminé, H. I. 2007. Prograde epizonal clay mineral assemblages and retrograde alteration in tectonic basins controlled by major strike-slip zones (W Iberian Variscan Chain). Clay Minerals 42, 109–28.CrossRefGoogle Scholar
von Raumer, F., Stampfli, M. & Bussy, F. 2003. Gondwana-derived micro-continents—the constituents of the Variscan and Alpine collisional orogens. Tectonophysics 365, 722.Google Scholar
Wagner, R. H. & Sousa, M. J. L. 1983. The Carboniferous megafloras of Portugal – a revision of identifications and discussion of stratigraphic ages. In The Carboniferous of Portugal (eds Sousa, M. J. L. & Oliveira, J. T.), pp. 127–52. Memórias Serviços Geológicos de Portugal 29.Google Scholar