A utilização da modelagem física no estudo do desenvolvimento, geometria e cinemática de falhas distensionais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

As bacias do tipo rifte se tornaram o foco de muitas pesquisas, intensificadas nas últimas décadas, não apenas por sua ampla distribuição global e grande versatilidade em termos de ambiência geotectônica, mas também por sua importância econômica na indústria de exploração de hidrocarbonetos. Neste contexto, a utilização do aparato tipo caixa-de-areia se tornou uma ferramenta potencial para simular a deformação distensional em bacias sedimentares e vem agregando conhecimento e informação acerca das características das estruturas desenvolvidas nestes ambientes. No presente trabalho, a técnica da modelagem física, realizada em caixa-de-areia , foi utilizada para estudar a nucleação e desenvolvimento das falhas durante a simulação de rifteamentos oblíquos e ortogonais. Os experimentos distensionais foram construídos de modo a induzir a deformação homogênea, localizada (Séries I e II) e distribuída (Série III), em um pacote rochoso simulado, principalmente, por camadas de areia. As estruturas presentes nos modelos estudados são influenciadas por três variáveis principais: a obliqüidade de distensão (ângulo agudo entre a direção de distensão e o eixo do rifte), o mergulho da descontinuidade prévia (aqui denominada falha-mestra = FM) e a mudança na geometria do substrato. Os modelos foram agrupados em três séries experimentais caracterizadas por: (1) Série I: experimentos de rifteamento ortogonal e oblíquo que testam a influência de uma trama pretérita (FM) no desenvolvimento do rifte; (2) Série II: experimentos de rifteamento ortogonal e oblíquo sem a influência de tramas pretéritas e (3) Série III: experimentos de rifteamento oblíquo focando a deformação distribuída em seqüências homogêneas (somente areia) e heterogêneas (areia + microesferas de vidro). Uma observação geral e comum a todos os modelos é que as falhas nucleadas são inicialmente segmentadas, desenvolvendo traços alongados decorrentes da propagação e interação dos segmentos. As falhas observadas têm caráter redominantemente normal, mas a contribuição de um componente direcional é mapeada nos modelos oblíquos. Os modelos da Série III apresentaram um número muito maior de falhas desenvolvidas como fruto da deformação distribuída, além de apresentarem geometria escalonada mais freqüente. De forma geral, grande parte dos segmentos de falhas se desenvolve paralelamente à direção da descontinuidade induzida que condiciona a direção do eixo do rifte nos modelos das três séries estudadas, embora segmentos oblíquos (variando ±20º) também ocorram. As falhas normais são nucleadas com ângulos de mergulho moderado a alto e freqüentemente são rotacionadas ao longo da deformação. O desenvolvimento de falhas mais tardias, que ocorre preferencialmente na porção intra-rifte, concentra e acomoda a deformação, e além de apresentarem ângulo de mergulho maior que as anteriores, também tendem a rotacioná-las. As falhas de borda dos riftes apresentam comportamentos distintos, com as falhas da borda leste mantendo-se ativas e exibindo maior rotação, enquanto que as falhas da borda oeste apresentam pouco aumento do rejeito e tendem à estabilidade durante a progressão da deformação. A largura da zona de rifteamento (w) apresenta uma relação de dependência com as variáveis condicionantes dos modelos: quanto maior o mergulho de FM menor será o valor de w, quanto mais oblíqua a distensão menor será o w, e finalmente, w é muito menor nos experimentos cuja deformação é localizada (Séries I e II) quando comparado àqueles cuja deformação é distribuída (Série III). Estruturas mais discretas, tipo zonas de transferência (conjugadas e divergentes), são observadas nos modelos oblíquos das Séries II e III, interpretadas como o produto da interação entre as extremidades de falhas de mergulho opostos. O desenvolvimento, geometria e cinemática das falhas distensionais, e seus parâmetros intrínsecos discutidos ao longo deste trabalho, influenciam direta ou indiretamente no desenvolvimento de condutos, barreiras e armadilhas ao fluxo de fluidos, e podem ter impacto considerável na exploração econômica de bacias sedimentares. Sendo assim, a modelagem física de análogos, abordando os aspectos pertinentes que influenciam no arcabouço estrutural de bacias com potencial econômico, é uma ferramenta que pode ser amplamente empregada no auxílio ao entendimento da distribuição espaço-temporal de falhamentos e impactar diretamente na exploração/explotação de hidrocarbonetos, por exemplo.