mini|hochkant=1.2|Lage des Paraná-Beckens (gelb umrandet, oben) sowie des unmittelbar benachbarten und bisweilen inkludierten Chaco-Paraná-Beckens (gelb umrandet, unten) in Südamerika
Das Paraná-Becken ist ein weitgespanntes fossiles Sedimentbecken im zentralöstlichen Südamerika. Es erstreckt sich über das nordöstliche Argentinien, den zentralsüdlichen Teil Brasiliens, das östliche Paraguay und das nördliche Uruguay, wobei der Löwenanteil (1,1 Millionen Quadratkilometer) auf brasilianisches Staatsgebiet entfällt. Das Becken hat elliptische Ausmaße und nimmt ein Areal von zirka 1,5 Millionen Quadratkilometern in Anspruch. Es bildete sich während des Paläozoikums und war bis ins Mesozoikum hinein aktiv. Seine Sedimente sind ordovizischen bis kreidezeitlichen Alters (460 bis 65 Millionen Jahre BP). Im Zentralteil des Beckens erreichen die Ablagerungen eine Gesamtmächtigkeit von bis zu 7000 Metern und sind sedimentären wie auch vulkanischen Ursprungs. E. J. Milani, J. H. G. Melo, P. A. Souza, L. A. E Fernandes, A. B. França: Bacia do Paraná. In: Cartas Estratigráficas – Boletim De Geociencias da Petrobras. Rio de Janeiro, v. 15, n. 2, Mai/Nov. 2007, S. 265–287.P. V. Zalan, S. Wolf, M. A. M. Astolfi, I. S. Vieira, J. C. Conceição, V. T. Appi, E. V. Santos Neto, J. R. Cerqueira, A. Marques: The Paraná Basin, Brazil. In: M. W. Leighton, D. R. Kolata, D. F. Oltz, J. J. Eidel (Hrsg.): Interior cratonic basins. American Association of Petroleum Geologists, Tulsa OK 1991, S. 707–708. (AAPG. Memoir 51).E. J. Milani, A. B. E. França, R. Á. Medeiros: Roteiros Geológicos, Rochas geradoras e rochas-reservatório da Bacia do Paraná. In: Boletim de Geociências da Petrobras, Rio de Janeiro, v. 15, n. 1, Nov. 2006 / Mai 2007, S. 135–162.
Das Paraná-Becken ist ein typisches innerkratonisches Flexurbecken (epikontinentale „Geosynklinale“), dessen Entstehung auf thermische Krustensubsidenz zurückzuführen ist, welche nach Abklingen der Mehrfachkollisionen während der Brasiliano-Gebirgsbildung/Pan-Afrikanischen Orogenese einsetzte (im Zeitraum 670 bis 520 Millionen Jahre BP fanden sieben Kollisionen statt – siehe auch Cadomische Orogenese). Im Paläozoikum bildete das Becken noch einen Meeresgolf, der nach Südwesten hin zur Hochsee geöffnet war. Während der paläozoischen Gondwaniden-Gebirgsbildung entwickelte sich das Paraná-Becken dann zu einem Vorlandbecken.J. H. G. Melo: The Malvinokaffric realm in the Devonian of Brazil. In: N. J. McMilillan, A. F. Embry, D. J. Glass (Hrsg.): Devonian of the world. Canadian Society of Petroleum Geologists, Calgary 1988, v. 1, S. 669–704. (CSPG Memoir, 14). Bis zur Anden-Gebirgsbildung hatte es überdies zum Chaco-Paraná-Becken Verbindung. Die Entstehungsgeschichte des Beckens steht mit der Konvergenz des ehemaligen Gondwana und der ozeanischen Kruste Panthalassas in engem Zusammenhang.
Der Río Paraná, nach dem das Paraná-Becken benannt wurde, fließt durch den Zentralteil des Beckens. Das hier beschriebene Sedimentbecken ist nicht identisch mit dem Einzugsgebiet („hydrographischen Becken“) des Río Paraná.
Anfängliche Studien Bereits 1841 wurde der brasilianische Teil des Beckens zum ersten Mal untersucht, Anlass war eine Prospektion der damaligen kaiserlich brasilianischen Energiebehörde auf Steinkohle. Einen Meilenstein im geologischen Verständnis des Paraná-Beckens stellte der „White Report“ dar, der im Jahr 1908 von dem US-amerikanischen Geologen Israel C. White verfasst wurde, damaliger Leiter der “Comissão de Estudos das Minas de Carvão de Pedra do Brasil” (Studienkommission der Steinkohlenbergwerke Brasiliens). Bei den Untersuchungen nach Steinkohlevorräten wurden nämlich mehrere Mesosaurusfossilien in den permischen Schwarzschiefern der Irati-Formation entdeckt, gleichzeitig stieß man auf die Glossopteris-Flora in den permischen Steinkohlen. White war einer der Ersten, die die enge Verwandtschaft der permischen Schichten Südamerikas mit ähnlichen Gesteinen aus dem Karoo-Becken Südafrikas erkannten.I.C. White: Relatório final da Comissão de Estudos das Minas de Carvão de Pedra do Brasil. DNPM, Rio de Janeiro 1908, Teil I, S. 1–300; Teil II, S. 301–617. (ed. Fac-similar de 1988).
Stratigraphie miniatur|hochkant=1.1|Vereinfachte geologische Karte des Paraná-Beckens miniatur|hochkant=1.1|Vereinfachte stratigraphische Tabelle des Paraná-Beckens Die Sedimentfüllung des Paraná-Beckens umfasst beinahe 400 Millionen Jahre Erdgeschichte. Milani unterteilte 1997 im Sinne VailsP. R. Vail, R. M. Mitchum, S. Thompson: Seismic Stratigraphy and global change of sea level, part 3: relative changes of sea level from coastal onlap. In: C. E. Payton (Hrsg.): Seismic Stratigraphy: applications of hydrocarbon exploration. American Association of American Geologists, Tulsa OK 1977, S. 205–212. (AAPG Memoir, 26). die sedimentäre Abfolge im Paraná-Becken in sechs sequenzstratigraphische Supersequenzen zweiter Ordnung. Diese Sequenzen bilden das stratigraphische Gerüst des Beckens und werden ihrerseits von Diskordanzen und bedeutenden Schichtlücken erosiver Natur umgrenzt.E. J. Milani: Evolução tectono-estratigráfica da Bacia do Paraná e seu relacionamento com a geodinâmica fanerozóica do Gondwana sul-ocidental. 2vol. Il. Tese (Doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Curso de Pós-Graduação em Geociências, Porto Alegre 1997. Die Sedimentfüllung kann allostratigraphisch in folgende sechs Supersequenzen zweiter Ordnung unterteilt werden (von jung nach alt): Bauru-Supersequenz Gondwana III-Supersequenz Gondwana II-Supersequenz Gondwana I-Supersequenz Paraná-Supersequenz Rio-Ivaí-Supersequenz
Bauru-Supersequenz – Oberkreide (Aptium – bis Maastrichtium)
Nach dem Ausfließen der sehr mächtigen Flutbasalte der Serra-Geral-Formation sackte das Paraná-Becken schüsselförmig ein. In diesem neuentstandenen innerkontinentalen Sedimentationsraum sammelten sich daraufhin die Sedimente der Caiuá-Gruppe und der Bauru-Gruppe. Das Verbreitungsgebiet der Bauru-Supersequenz liegt im zentral nördlichen Abschnitt des Paraná-Beckens und besteht hauptsächlich aus sandigen bis konglomeratischen Sedimenten. Während der Ablagerung der Bauru-Gruppe drangen ultrabasische bis intermediäre Alkaligesteine auf. Der Fossilinhalt dieser Supersequenz beinhaltet Schildkröten, Krokodile und Dinosaurier. Bauru-Gruppe. Vorwiegend limnische und fluviatile Faziesgesteine mit Übergängen zu äolischer Sedimentation. Caiuá-Gruppe. Äolische Sedimente der damaligen Caiuá-Wüste.
Gondwana III-Supersequenz – Oberjura bis Unterkreide (Berriasium)
Diese Supersequenz wird geprägt vom Aufbrechen Gondwanas, welches letztendlich zur Bildung des Südatlantiks führte. Sie besteht aus der São-Bento-Gruppe mit folgenden Formationen: Serra-Geral-Formation. Hauterivium. Bis zu 1700 Meter mächtige bimodale tholeiitische Flutbasalte (Paraná-Basalt), untergeordnet auch Rhyolithe. Diese Vulkangesteine besitzen eine Lücke in ihrer chemischen Zusammensetzung bei 60–64 % SiO2 und setzen sich aus 16 individuellen Einheiten zusammen, die dazwischenliegende Sandsteinlagen der Botucatu-Formation enthalten können. Diese kontinentalen Flutbasalte (Trappbasalte) riesigen Ausmaßes (Bildung einer “Large Igneous Province” – LIP) traten im Zeitraum 137 bis 127 Millionen Jahre BP aus mit einem Höhepunkt in der vulkanischen Aktivität im Zeitraum 133 bis 132 Millionen Jahre BP. Ihre Gesamtfläche erreicht selbst heute noch über eine Million Quadratkilometer. Sie ergossen sich gleichermaßen über das Etendeka-Becken in Namibia und in Angola. Botucatu-Formation. Unterkreide. Die Formation repräsentiert einen Erg, der sich über das gesamte Paraná-Becken ausbreitete. Es kam zu einer groß angelegten Desertifizierung des noch vereinten Superkontinents Gondwana, wobei die so genannte «Botucatu-Wüste» mit einer Flächenausdehnung von 1,2 Millionen Quadratkilometern entstand. Die einstigen riesigen Dünenfelder ließen dicke, grob- bis feinkörnige, bis zu 400 Meter mächtige Sandsteinpakete (trockene Dünen- und Interdünenfazies) zurück, die jetzt den Guaraní-Grundwasserleiter beherbergen, weltweit einer der bedeutendsten Grundwasserleiter. Die Formation führt Spuren von primitiven Säugetieren (Brasilichnium elusivum), Ornithopoden und Theropoden. Guará-Formation. Oberjura. Mächtigkeit 80 bis 200 Meter. Kontinentale, äolisch-fluviatile Ablagerungen. Nur im Südwestteil des Paraná-Beckens.
Gondwana II-Supersequenz – Indusium bis Rhaetium
Diese Supersequenz aus der Trias markiert den Beginn kontinentaler Sedimentation in einem Südost-Nordwest streichenden Grabenbruchsystem. Sie enthält bedeutende Faunengemeinschaften von Reptilien und Vorläufern von Säugetieren, die mit vergleichbaren Faunengemeinschaften Afrikas korreliert werden können. Sedimentiert wurden hauptsächlich fluviatile Psammite, die eine Mächtigkeit von über 200 Meter erreichen.
Mata-Sandstein. Rhaetium. Überwiegend sandige Ablagerungen eines sich einschneidenden Zopfstromsystems bei absinkendem Meeresspiegel. Flussläufe mit geringem Krümmungsradius. Die Formation enthält verkieselte Baumstämme. Caturrita-Formation. Karnium bis Norium. Mächtigkeit bis zu 60 Meter. Weitflächig verflochtenes und mäandrierendes Flusssystem mit Betonung der sandigen Komponente. Relativ feuchte klimatische Bedingungen. Die Formation ist recht reich an fossilen Tetrapoden – unter anderem werden Cynodontier, Dicynodontier und Dinosaurier in der Ictidosauria-Biozone angetroffen. Weiterhin finden sich Rhynchosaurier, Sphenodontia und Thecodontia. Santa-Maria-Formation. Ladinium bis Karnium. Mächtigkeit 200 Meter. An der erosiven Basis feinkörnige bis konglomeratische Sandsteine, untergeordnet rote Silt- und Tonsteine, gefolgt von feinkörnigen Schichtflut- und Seesedimenten, Lössablagerungen und Paläoböden. Den Abschluss bildet eine energiereiche isolierte Zopfstromfazies mit geringem Krümmungsradius. Semiaride klimatische Bedingungen. Sehr fossilreich – Dinodontosaurus- und Hyperodapedon-Biozone mit Archosauriern, Cynodontiern, Dicynodontiern, Dinosauriern, Procolophon, Rhynchosauriern, Sphenodontia und Thecodontia. Sanga-do-Cabral-Formation. Indusium bis Olenekium. Sedimente einer alluvialen Zopfstromebene, in der Regel feinschichtige, tafelartige Sandsteine. Typische Flusslaufs- und Suspensionslobenfazies, untergeordnet kommen auch tonige und konglomeratische Lagen vor. Mächtigkeit 50 bis 100 Meter. Vertebratenfauna – Cynodontier, Dicynodontier (Lystrosauria), Dinocephalia, Procolophonoiden (Pareiasauridae), Protorosauria und Temnospondylen (Stereospondyli – Rhytidosteoidea).
Gondwana I-Supersequenz – Oberkarbon bis Oberes Perm
Diese mit 2500 Meter mächtigste Supersequenz des Paraná-Beckens wird von einer bedeutenden Vereisung geprägt, die damalige Eiskappe bedeckte fast das gesamte südliche Gondwana. Der Höhepunkt der Vereisung wurde im Unterkarbon erreicht. Dies verhinderte bis zum Abtauen der Eismassen im Westfalium (Oberkarbon) praktisch jegliche nennenswerte Sedimentation. Sie stellt einen marinen, transgressiv-regressiven Zyklus dar und besteht aus der Passa-Dois-Gruppe, Guatá-Gruppe und der basalen Itararé-Gruppe. Bis zu Beginn der Guatá-Gruppe herrschten dabei offen marine Sedimentationsbedingungen, danach Übergang zum Sedimentationsraum einer Syneklise mit zunehmender Kontinentalisierung.
Pirambóia-Formation. Oberes Perm (Wuchiapingium). Teerhaltige Sandsteine. Etablierung eines Sandmeeres in Meeresnähe. Nasse äolische Sedimentation mit Dünen- und Interdünenfazies. Auch Wadisedimente kommen vor. Seismite bezeugen die ersten distensiven Bewegungen im Paraná-Becken, die in der Mitteltrias kulminieren.