Expressão geofísica-estrutural do lineamento transbrasiliano na porção central da Bacia do Parnaíba (Maranhão-Piauí)

The objective of this study was to characterize the structural-geophysical expression of the Transbrasiliano Lineament (TBL) in the east-central portion of the Parnaíba Basin. The TBL corresponds to a major Neoproterozoic NE-trending shear zone related to the Brasiliano orogenic cycle, with dextral strike-slip kinematics, underlying (but also laterally exposed in the NE and SW basin edges) the sedimentary section of the Parnaíba Basin. In this study, the interpretation of gravity and magnetic anomaly maps is consistent with the TBL kinematics, the signature of the geophysical anomalies corresponding to the high (plastic behaviour) and subsequent declining temperature (ductile to brittle behaviour) stages during Brasiliano and late Brasiliano times. The pattern of residual gravity anomalies is compatible with an S-C dextral pair shaping the geological bodies of an heterogeneous basement, such as slices of gneisses and granulites (positive anomalies), granitic and low-medium grade metasedimentary rocks (negative anomalies). Such anomalies curvilinear trends, ranging from NNE (interpreted as S surfaces) to NE (C surfaces), correspond to flattening surfaces (S), while the NE rectilinear trend must represent a C band. The narrower magnetic anomalies also display NNE to NE (S surfaces) trends and should correspond to similar (although narrower and more discontinuous) sources in the equivalent anomaly patterns. Pre-Silurian pull-apart style grabens may contribute to the NE negative gravimetric anomalies, although this interpretation demands control by seismic data analysis. On the other hand, the curvilinear anomalies associated to contractional trends are incompatible with their interpretation as pre-Silurian graben, in both maps. In the (reduced to the pole) magnetic anomalies map, most of these are again associated to low-temperature shear zones (C planes) and faults, juxtaposing distinct blocks in terms of magnetic properties, or eventually filled with basic bodies. It is also possible that some isolated magnetic anomalies correspond to igneous bodies of late-Brasiliano or Mesozoic age. The basement late discontinuities pattern can be interpreted in analogy to the Riedel fractures model, with steep dipping surfaces and a sub-horizontal movement section. This study also explored 2D gravity modeling controlled by the interpretation of a dip seismic line as regards to the Transbrasiliano Lineament. The rock section equivalent to the Jaibaras Group occupying a graben structure (as identified in the seismic line) corresponds to a discrete negative anomaly superimposed to a gravimetric high, once again indicating a stronger influence of older crystalline basement rocks as gravimetric sources, mainly reflecting the heterogeneities and anisotropies generated at high temperature conditions and their subsequent cooling along the TBL, during the Brasiliano cycle.

Expressão geofísica-estrutural do lineamento transbrasiliano na porção central da Bacia do Parnaíba (Maranhão-Piauí)

The objective of this study was to characterize the structural-geophysical expression of the Transbrasiliano Lineament (TBL) in the east-central portion of the Parnaíba Basin. The TBL corresponds to a major Neoproterozoic NE-trending shear zone related to the Brasiliano orogenic cycle, with dextral strike-slip kinematics, underlying (but also laterally exposed in the NE and SW basin edges) the sedimentary section of the Parnaíba Basin. In this study, the interpretation of gravity and magnetic anomaly maps is consistent with the TBL kinematics, the signature of the geophysical anomalies corresponding to the high (plastic behaviour) and subsequent declining temperature (ductile to brittle behaviour) stages during Brasiliano and late Brasiliano times. The pattern of residual gravity anomalies is compatible with an S-C dextral pair shaping the geological bodies of an heterogeneous basement, such as slices of gneisses and granulites (positive anomalies), granitic and low-medium grade metasedimentary rocks (negative anomalies). Such anomalies curvilinear trends, ranging from NNE (interpreted as S surfaces) to NE (C surfaces), correspond to flattening surfaces (S), while the NE rectilinear trend must represent a C band. The narrower magnetic anomalies also display NNE to NE (S surfaces) trends and should correspond to similar (although narrower and more discontinuous) sources in the equivalent anomaly patterns. Pre-Silurian pull-apart style grabens may contribute to the NE negative gravimetric anomalies, although this interpretation demands control by seismic data analysis. On the other hand, the curvilinear anomalies associated to contractional trends are incompatible with their interpretation as pre-Silurian graben, in both maps. In the (reduced to the pole) magnetic anomalies map, most of these are again associated to low-temperature shear zones (C planes) and faults, juxtaposing distinct blocks in terms of magnetic properties, or eventually filled with basic bodies. It is also possible that some isolated magnetic anomalies correspond to igneous bodies of late-Brasiliano or Mesozoic age. The basement late discontinuities pattern can be interpreted in analogy to the Riedel fractures model, with steep dipping surfaces and a sub-horizontal movement section. This study also explored 2D gravity modeling controlled by the interpretation of a dip seismic line as regards to the Transbrasiliano Lineament. The rock section equivalent to the Jaibaras Group occupying a graben structure (as identified in the seismic line) corresponds to a discrete negative anomaly superimposed to a gravimetric high, once again indicating a stronger influence of older crystalline basement rocks as gravimetric sources, mainly reflecting the heterogeneities and anisotropies generated at high temperature conditions and their subsequent cooling along the TBL, during the Brasiliano cycle.

Evolução estratigráfica da sequência neocarbonífera-eotriássica da Bacia do Parnaíba, NE do Brasil

The Parnaíba Basin consists in an intracratonic basin whose sucession of rocks is arranged in five supersequences. The Upper Carboniferous-Lower Triassic Sequence represents the third major sedimentary cycle and corresponds to Balsas Group, which is divided into four units: Piauí Formation, Pedra de Fogo Formation, Motuca Formation and Sambaíba Formation, from base to top. Different interpretations have been made by several authors in recent decades to interpreted the depositional system and environments related to each unit that belongs to this sequence. In general way, it is described as a thick pack of siliciclastic sediments deposited under complex conditions, varying from clastic/evaporitic shallow marine to lacustrine and desert environment. Aiming to clarify the sedimentary sequence evolution, this work underwent a stratigraphic analysis of the Upper Carboniferous-Lower Triassic deposits by applying modern concepts of the sequence stratigraphy based on well and seismic database. Three main depositional sequences of higher frequency were identified in each well analyzed. The sequence 1 corresponds to rocks initially deposited by a fluvial system with braided channel characteristics which evolved to shallow marine with coastal sabkha conditions related to a transgressive stage, that later evolved to a deltaic system. The Sequence 2 corresponds to rocks deposited in a lacustrine/desert environment associated with sabkha generated during a period of increased aridity in which the area occupied by the Parnaíba Basin had been suffering. The registration of a major regressive phase is shown in Sequence 2 which evolved to a dominantly desert environment recorded in Sequence 3. Seismic stratigraphy analyses allow to define a series of stratigraphic surfaces and related genetic units, as well as to infer its lateral expression. Seismic facies associated with such sequences are dominantly parallel and sub-parallel, with good lateral continuity, suggesting the sedimentary rate was relatively constant during deposition.

Evolução estratigráfica da sequência neocarbonífera-eotriássica da Bacia do Parnaíba, NE do Brasil

The Parnaíba Basin consists in an intracratonic basin whose sucession of rocks is arranged in five supersequences. The Upper Carboniferous-Lower Triassic Sequence represents the third major sedimentary cycle and corresponds to Balsas Group, which is divided into four units: Piauí Formation, Pedra de Fogo Formation, Motuca Formation and Sambaíba Formation, from base to top. Different interpretations have been made by several authors in recent decades to interpreted the depositional system and environments related to each unit that belongs to this sequence. In general way, it is described as a thick pack of siliciclastic sediments deposited under complex conditions, varying from clastic/evaporitic shallow marine to lacustrine and desert environment. Aiming to clarify the sedimentary sequence evolution, this work underwent a stratigraphic analysis of the Upper Carboniferous-Lower Triassic deposits by applying modern concepts of the sequence stratigraphy based on well and seismic database. Three main depositional sequences of higher frequency were identified in each well analyzed. The sequence 1 corresponds to rocks initially deposited by a fluvial system with braided channel characteristics which evolved to shallow marine with coastal sabkha conditions related to a transgressive stage, that later evolved to a deltaic system. The Sequence 2 corresponds to rocks deposited in a lacustrine/desert environment associated with sabkha generated during a period of increased aridity in which the area occupied by the Parnaíba Basin had been suffering. The registration of a major regressive phase is shown in Sequence 2 which evolved to a dominantly desert environment recorded in Sequence 3. Seismic stratigraphy analyses allow to define a series of stratigraphic surfaces and related genetic units, as well as to infer its lateral expression. Seismic facies associated with such sequences are dominantly parallel and sub-parallel, with good lateral continuity, suggesting the sedimentary rate was relatively constant during deposition.

Análise estratigráfica da sequência mesodevoniana-eocarbonífera da Bacia do Parnaíba, nordeste do Brasil

The Middle Devonian-Early Carboniferous sequence of the Parnaíba Basin, lithostratigraphically defined as Canindé Group, has been reinterpreted using the basic model of sequence stratigraphy. Therefore, lithology and gamma ray well-logs and seismic lines of central portion of the basin were analyzed, producing up from there diagrams 1D, isochore maps and stratigraphic sections. As results of this study, were defined two depositional cycles of second order, referred as Depositional Sequence 1 (SEQ1) and the Depositional Sequence 2 (SEQ2). The SEQ1, with interval about 37 Ma, is limited below by Early Devonian Unconformity and is equivalent to the formations Itaim, Pimenteiras and Cabeças. The SEQ2, which follows, comprises a range of about 15 Ma and is equivalent to the Longá Formation The SEQ1 starts with the lowstand systems tract, consisting of progradational parasequence set in the basal part, predominantly pelitic, deposited on a prodelta under influence of storms and the upper part consists in sandstones of deltaic front, with the maximum regressive surface on the upper limit. The transgressive systems tract, deposited above, is characterized by retrogradacional parasequence set composed of shallow shelf mudstones, deposited under storm conditions. The maximum flooding surface, upper limit of this tract, is positioned in a shale level whose radioactivity in gammaray well-log is close to 150 API. The highstand systems tract presents progradational parasequence set, comprising mudstones and sandstones deposited in shelf, fluvial-estuarine or deltaic and periglacial environments, with the upper limit the Late Devonian Unconformity. The SEQ2 was deposited in shelf environment, starting with the lowstand systems tract, that is characterized by a progradational parasequence set, followed by the transgressive systems tract, with retrogradational character. The upper limit of the tract corresponding to the fusion between maximum flooding surface with the upper limit of this sequence, which is the Early Carboniferous Unconformity, where the overlapping section was eroded. This section, which corresponds the highstand systems tract is restricted to portions at which the erosion that generate the Early-Carboniferous Unconformity was less effective, preserving the records of this unit.

Análise estratigráfica da sequência mesodevoniana-eocarbonífera da Bacia do Parnaíba, nordeste do Brasil

The Middle Devonian-Early Carboniferous sequence of the Parnaíba Basin, lithostratigraphically defined as Canindé Group, has been reinterpreted using the basic model of sequence stratigraphy. Therefore, lithology and gamma ray well-logs and seismic lines of central portion of the basin were analyzed, producing up from there diagrams 1D, isochore maps and stratigraphic sections. As results of this study, were defined two depositional cycles of second order, referred as Depositional Sequence 1 (SEQ1) and the Depositional Sequence 2 (SEQ2). The SEQ1, with interval about 37 Ma, is limited below by Early Devonian Unconformity and is equivalent to the formations Itaim, Pimenteiras and Cabeças. The SEQ2, which follows, comprises a range of about 15 Ma and is equivalent to the Longá Formation The SEQ1 starts with the lowstand systems tract, consisting of progradational parasequence set in the basal part, predominantly pelitic, deposited on a prodelta under influence of storms and the upper part consists in sandstones of deltaic front, with the maximum regressive surface on the upper limit. The transgressive systems tract, deposited above, is characterized by retrogradacional parasequence set composed of shallow shelf mudstones, deposited under storm conditions. The maximum flooding surface, upper limit of this tract, is positioned in a shale level whose radioactivity in gammaray well-log is close to 150 API. The highstand systems tract presents progradational parasequence set, comprising mudstones and sandstones deposited in shelf, fluvial-estuarine or deltaic and periglacial environments, with the upper limit the Late Devonian Unconformity. The SEQ2 was deposited in shelf environment, starting with the lowstand systems tract, that is characterized by a progradational parasequence set, followed by the transgressive systems tract, with retrogradational character. The upper limit of the tract corresponding to the fusion between maximum flooding surface with the upper limit of this sequence, which is the Early Carboniferous Unconformity, where the overlapping section was eroded. This section, which corresponds the highstand systems tract is restricted to portions at which the erosion that generate the Early-Carboniferous Unconformity was less effective, preserving the records of this unit.

Revisão do Ramo Gondwânico da família Mawsoniidae (Sarcopterygii: Actinistia: Coelacanthiformes)

Representados aualmente por apenas duas espécies: Latimeria chalumnae e L. menadoensis, os celacantos (Infraordem Actinistia) já foi muito mais numeroso, prolífico desde os tempos de seu surgimento no Devoniano Inferior. Dentro de Actinistia a família Mawsoniidae se destaca por abranger as maiores espécies do grupo, algumas atingindo até três metros de comprimento. A entrada de Mawsoniidae no continente Gondwana se deu durante o Jurássico superior, período o qual é atribuído a espécie Parnaibaia maranhoensis da bacia do Parnaíba (Maranhão). No cretáceo a família se ramificou em dois outros gêneros Mawsonia (com conhecidas ocorrências brasileiras e africanas) e Axelrodichthys (gênero brasileiro com alguns indícios de presença na África). Este trabalho teve por objetivo realizar uma redescrição e comparação de seis espécies do ramo gondwânico da família Mawsoniidae: Parnaibaia maranhoensis, Axelrodichthys araripensis, Mawsonia gigas, M. minor, M. lavocati e M. brasiliensis. Os espécimes estão depositados em oito instituições: três nacionais e cinco internacionais. Após uma criteriosa descrição anatômica dos exemplares caracteres foram selecionados para a realização de uma análise filogenética restrita ao grupo. Os resultados das observações anatômicas revelaram diversas estruturas ainda não descritas na literatura, incluindo o primeiro elemento medial do esqueleto apendicular de Mawsoniidae a ser observado, além de diversas diferenças e afinidades entre as seis espécies. P. maranhoensis apresentou um conjunto de caracteres plesiomórfico que foram interpretados como sendo o resultado de um evento de neotenia, algo inédito na literatura de celacantos. Todas as espécies do gênero Mawsonia apresentaram características diagnósticas que validam sua separação em espécies distintas. A análise filogenética resultou em duas árvores igualmente parcimoniosas. Ambas concordam com a posição de Parnaibaia na base do grupo. Mas diferem com relação à posição de A. araripensis e as espécies do gênero Mawsonia. Conclui-se que Parnaibaia é o gênero mais plesiomórfico do grupo, estando na base do ramo gondwânico da família. Axelrodichthys representa a ligação deste com as demais espécies do gênero.

Arcabouço geofísico, isostasia e causas do magmatismo cenozóico da província Borborema e de sua margem continental (Nordeste do Brasil)

The Borborema Province (BP) is a geologic domain located in Northeastern Brazil. The BP is limited at the south by the São Francisco craton, at the west by the Parnaíba basin, and both at the north and east by coastal sedimentary basins. Nonetheless the BP surface geology is well known, several key aspects of its evolution are still open, notably: i)its tectonic compartmentalization established after the Brasiliano orogenesis, ii) the architecture of its cretaceous continental margin, iii) the elastic properties of its lithosphere, and iv) the causes of magmatism and uplifting which occurred in the Cenozoic. In this thesis, a regional coverage of geophysical data (elevation, gravity, magnetic, geoid height, and surface wave global tomography) were integrated with surface geologic information aiming to attain a better understanding of the above questions. In the Riacho do Pontal belt and in the western sector of the Sergipano belt, the neoproterozoic suture of the collision of the Sul domain of the BP with the Sanfranciscana plate (SFP) is correlated with an expressive dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly is due to the BP lower continental crust uplifting whilst the negative lobule is due to the supracrustal nappes overthrusting the SFP. In the eastern sector of the Sergipano belt, this dipolar gravity anomaly does not exist. However the suture still can be identified at the southern sector of the Marancó complex arc, alongside of the Porto da Folha shear zone, where the SFP N-S geophysical alignments are truncated. The boundary associated to the collision of the Ceará domain of the BP with the West African craton is also correlated with a dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly coincides with the Sobral-Pedro II shear zone whilst the negative lobule is associated with the Santa Quitéria magmatic arc. Judging by their geophysical signatures, the major BP internal boundaries are: i)the western sector of the Pernambuco shear zone and the eastern continuation of this shear zone as the Congo shear zone, ii) the Patos shear zone, and iii) the Jaguaribe shear zone and its southwestern continuation as the Tatajuba shear zone. These boundaries divide the BP in five tectonic domains in the geophysical criteria: Sul, Transversal, Rio Grande do Norte, Ceará, and Médio Coreaú. The Sul domain is characterized by geophysical signatures associated with the BP and SFP collision. The fact that Congo shear zone is now proposed as part of the Transversal domain boundary implies an important change in the original definition of this domain. The Rio Grande do Norte domain presents a highly magnetized crust resulted from the superposition of precambrian and phanerozoic events. The Ceará domain is divided by the Senador Pompeu shear zone in two subdomains: the eastern one corresponds to the Orós-Jaguaribe belt and the western one to the Ceará-Central subdomain. The latter subdomain exhibits a positive ENE-W SW gravity anomaly which was associated to a crustal discontinuity. This discontinuity would have acted as a rampart against to the N-S Brasiliano orogenic nappes. The Médio Coreaú domain also presents a dipolar gravity anomaly. Its positive lobule is due to granulitic rocks whereas the negative one is caused by supracrustal rocks. The boundary between Médio Coreaú and Ceará domains can be traced below the Parnaíba basin sediments by its geophysical signature. The joint analysis of free air anomalies, free air admittances, and effective elastic thickness estimates (Te) revealed that the Brazilian East and Equatorial continental margins have quite different elastic properties. In the first one 10 km < Te < 20 km whereas in the second one Te ≤ 10 km. The weakness of the Equatorial margin lithosphere was caused by the cenozoic magmatism. The BP continental margin presents segmentations; some of them have inheritance from precambrian structures and domains. The segmentations conform markedly with some sedimentary basin features which are below described from south to north. The limit between Sergipe and Alagoas subbasins coincides with the suture between BP and SFP. Te estimates indicates concordantly that in Sergipe subbasin Te is around 20 km while Alagoas subbasin has Te around 10 km, thus revealing that the lithosphere in the Sergipe subbasin has a greater rigidity than the lithosphere in the Alagoas subbasin. Additionally inside the crust beneath Sergipe subbasin occurs a very dense body (underplating or crustal heritage?) which is not present in the crust beneath Alagoas subbasin. The continental margin of the Pernambuco basin (15 < Te < 25 km) presents a very distinct free air edge effect displaying two anomalies. This fact indicates the existence in the Pernambuco plateau of a relatively thick crust. In the Paraíba basin the free air edge effect is quite uniform, Te ≈ 15 km, and the lower crust is abnormally dense probably due to its alteration by a magmatic underplating in the Cenozoic. The Potiguar basin segmentation in three parts was corroborated by the Te estimates: in the Potiguar rift Te ≅ 5 km, in the Aracati platform Te ≅ 25 km, and in the Touros platform Te ≅ 10 km. The observed weakness of the lithosphere in the Potiguar rift segment is due to the high heat flux while the relatively high strength of the lithosphere in the Touros platform may be due to the existence of an archaean crust. The Ceará basin, in the region of Mundaú and Icaraí subbasins, presents a quite uniform free air edge effect and Te ranges from 10 to 15 km. The analysis of the Bouguer admittance revealed that isostasy in BP can be explained with an isostatic model where combined surface and buried loadings are present. The estimated ratio of the buried loading relative to the surface loading is equal to 15. In addition, the lower crust in BP is abnormally dense. These affirmations are particularly adequate to the northern portion of BP where adherence of the observed data to the isostatic model is quite good. Using the same above described isostatic model to calculate the coherence function, it was obtained that a single Te estimate for the entire BP must be lower than 60 km; in addition, the BP north portion has Te around 20 km. Using the conventional elastic flexural model to isostasy, an inversion of crust thickness was performed. It was identified two regions in BP where the crust is thickened: one below the Borborema plateau (associated to an uplifting in the Cenozoic) and the other one in the Ceará domain beneath the Santa Quitéria magmatic arc (a residue associated to the Brasiliano orogenesis). On the other hand, along the Cariri-Potiguar trend, the crust is thinned due to an aborted rifting in the Cretaceous. Based on the interpretation of free air anomalies, it was inferred the existence of a large magmatism in the oceanic crust surrounding the BP, in contrast with the incipient magmatism in the continent as shown by surface geology. In BP a quite important positive geoid anomaly exists. This anomaly is spatially correlated with the Borborema plateau and the Macaú-Queimadas volcanic lineament. The integrated interpretation of geoid height anomaly data, global shear velocity model, and geologic data allow to propose that and Edge Driven Convection (EDC) may have caused the Cenozoic magmatism. The EDC is an instability that presumably occurs at the boundary between thick stable lithosphere and oceanic thin lithosphere. In the BP lithosphere, the EDC mechanism would have dragged the cold lithospheric mantle into the hot asthenospheric mantle thus causing a positive density contrast that would have generated the main component of the geoid height anomaly. In addition, the compatibility of the gravity data with the isostatic model, where combined surface and buried loadings are present, together with the temporal correlation between the Cenozoic magmatism and the Borborema plateau uplifting allow to propose that this uplifting would have been caused by the buoyancy effect of a crustal root generated by a magmatic underplating in the Cenozoic

Evolução termocronológica por traços de fissão em apatita e zircão das Bacias da Transição Proterozóico-Fanerozóico de Camaquã (RS), Castro (PR), Eleutério (SP/MG), Jaibaras e Cococi (CE)

Pós-graduação em Geologia Regional - IGCE

Proveniência de arenitos albianos (Grupo Itapecuru), borda leste da bacia de São Luís-Grajaú, Maranhão, usando análise de minerais pesados e química mineral

Depósitos albianos da bacia de São Luís-Grajaú, antigamente conhecidos apenas em subsuperfície como ‘Unidade Indiferenciada’ do Grupo Itapecuru, foram recentemente encontrados ao longo do rio Itapecuru, na parte leste desta bacia. São argilitos avermelhados, esverdeados a cinzas, arenitos estratificados e maciços e subordinadamente calcários, interpretados como depósitos de delta progradante para ENE/E e ESE e conectado a uma plataforma restrita. Para determinar a proveniência de arenitos albianos, foram coletadas 18 amostras para estudos de minerais pesados (fração 0,062-0,125 mm) usando-se microscópio petrográfico convencional e microscópio eletrônico de varredura. Os arenitos foram classificados como quartzo-arenito moderadamente a bem selecionado, cimentado por dolomita, cujos principais minerais pesados são zircão (4-70%), granada (12-74%), turmalina (3-20%), estaurolita (1-9%), rutilo (1-8%) e barita (0-55%), enquanto cianita, anatásio (autigênico), anfibólio (hornblenda), andaluzita, sillimanita, espinélio e ilmenita ocorrem raramente. A maioria dos grãos é irregular angulosa, mas grãos bem arredondados, particularmente de turmalina e zircão, também estão presentes. Texturas superficiais incluem fraturas conchoidais, marcas de percussão em V e pequenos buracos, estes últimos em grãos arredondados de turmalina e zircão, enquanto feições de corrosão estão principalmente presentes em barita (cavidades rômbicas), cianita, estaurolita (superfície mamilar) e granada (facetas bem formadas por dissolução). Grãos de zircão, com texturas de zoneamento oscilatório e razões U/Th ≥ 0,5 e Zr/Hf média de 29, indicam proveniência de granitos e migmatitos, enquanto os tipos de turmalina, determinados como dravita e shorlita, são oriundos, principalmente, de metapelitos e metapsamitos aluminosos e/ou pobres em Al, com menor contribuição de granitos e rochas meta-ultramáficas. As granadas, por sua vez, são ricas em almandina e têm baixos teores dos componentes de espessartita, grossulária e piropo. Suas fontes potenciais são rochas metamórficas de baixo a médio grau e granitos. Com base em análises de minerais pesados e progradação do sistema deltaico para ENE/E e ESE, as áreas mais prováveis como fontes potenciais de arenitos albianos são o cráton São Luís, os cinturões neoproterozóicos Araguaia e Gurupi, bem como a bacia paleozóica do Parnaíba, esta fornecendo sedimentos de grãos arredondados.

Influência de estruturas geológicas bidimensionais no campo geoeletromagnético na presença do eletrojato equatorial

A Terra atua como um grande magneto esférico, cujo campo assemelha-se àquele gerado por um dipolo magnético. Este campo apresenta mudanças de intensidade que variam com a localização e a hora local. A parte principal do campo geomagnético se origina no interior da Terra através de processos eletromagnéticos. Extensivos estudos mostraram ainda que existem contribuições de origem externa ao planeta, principalmente de origem solar. Dentre estas fontes há anomalias do campo magnético que surgem a partir de um aumento diurno da corrente elétrica em uma estreita faixa da ionosfera, de direção leste-oeste, centrada no equador magnético e denominada Eletrojato Equatorial (EEJ). Ocasionalmente estas correntes podem apresentar reversões de fluxo, sendo denominadas Contra-Eletrojato (CEJ). Vários autores têm estudado os efeitos do EEJ e CEJ sobre as observações geoeletromagnéticas. Eles estão interessados no efeito combinado do EEJ e estruturas geológicas condutivas 1-D e 2-D. Nestes trabalhos a estrutura 2-D sempre se apresentava paralela ao eletrojato, o que é uma hipótese bastante restritiva ao se modelar ambientes geológicos mais realistas, em que corpos bidimensionais podem ter qualquer strike em relação ao EEJ. Neste trabalho apresentamos a solução deste problema sem esta restrição. Assim, mostramos os campos geoeletromagnéticos devidos a estruturas bidimensionais que possuam strike oblíquo em relação ao EEJ, através de perfis dos campos elétrico e magnéticos calculados na superfície e formando direção arbitrária à heterogeneidade condutiva 2-D. Com esta resposta avaliamos ainda qual a influência que estruturas bidimensionais exercem sobre a resposta magnetotelúrica, sob influência do Eletrojato Equatorial. Durante o desenvolvimento deste trabalho, utilizamos o método de elementos finitos, tendo por fonte eletromagnética o EEJ e o CEJ, que por sua vez foram representados por uma combinação de distribuições gaussianas de densidade de corrente. Estas fontes foram decompostas nas direções paralela e perpendicular à estrutura 2-D, resultando nos modos de propagação TE₁ e TE₂ e TM acoplados, respectivamente. Resolvemos o modo acoplado aplicando uma Transformada de Fourier nas equações de Maxwell e uma Transformada Inversa de Fourier na solução encontrada. De acordo com os experimentos numéricos realizados em um modelo interpretativo da Anomalia Condutiva da Bacia do Parnaíba, formado por uma enorme estrutura de 3000 ohm-m dentro de um corpo externo condutivo (1 ohm-m), concluímos que a presença do CEJ causa uma inversão na anomalia, se compararmos com o resultado do EEJ. Concluímos também que para as frequências mais altas as componentes do campo elétrico apresentam menor influência da parte interna do corpo 2-D do que da parte externa. Já para frequências mais baixas este comportamento se observa com as componentes do campo magnético. Com relação à frequência, vimos os efeitos do “skin-depth”, principalmente nas respostas magnéticas. Além disso, quando a estrutura 2-D está paralela ao eletrojato, o campo elétrico é insensível à estrutura interna do modelo para todos os valores de frequência utilizados. Com respeito ao ângulo θ_h entre a heterogeneidade e a fonte, vimos que o modo TM se manifesta naturalmente quando θ_h é diferente de 0°. Neste caso, o modo TE é composto por uma parte devido à componente da fonte paralela à heterogeneidade e a outra devido à componente da fonte perpendicular, que é acoplada ao modo TM. Assim, os campos calculados têm relação direta com o valor de θ_h. Analisando a influência do ângulo entre a direção do perfil dos campos e o strike da heterogeneidade verificamos que, à medida que θ_h se aproxima de 90°, os campos primários tornam-se variáveis para valores de θ_p diferentes de 90°. Estas variações causam uma assimetria na anomalia e dão uma idéia da inclinação da direção do perfil em relação aos corpos. Finalmente, concluímos que uma das influências que a distância entre o centro do EEJ e o centro da estrutura 2-D, causa sobre as componentes dos campos está relacionado às correntes reversas do EEJ e CEJ, pois a 500 km do centro da fonte estas correntes têm máxima intensidade. No entanto, com o aumento da distância, as anomalias diminuem de intensidade. Nas sondagens MT, nós também usamos o EEJ e o CEJ como fonte primária e comparamos nossos resultados com a resposta da onda plana. Deste modo observamos que as componentes do campo geoeletromagnético, usadas para calcular a impedância, têm influência do fator de acoplamento entre os modos TE₂ e TM. Além disso, esta influência se torna maior em meios resistivos e nas frequências mais baixas. No entanto, o fator de acoplamento não afeta os dados magnetotelúricos em frequências maiores de 10^-2 Hz. Para frequências da ordem de 10^-4 Hz os dados MT apresentam duas fontes de perturbação: a primeira e mais evidente é devido à presença fonte 2-D (EEJ e CEJ), que viola a hipótese da onda plana no método MT; e a segunda é causada pelo acoplamento entre os modos TE₂ e TM, pois quando a estrutura bidimensional está obliqua à fonte 2-D temos correntes elétricas adicionais ao longo da heterogeneidade. Concluimos assim, que o strike de uma grande estrutura condutiva bidimensional relativamente à direção do EEJ ou CEJ tem de fato influência sobre o campo geomagnético. Por outro lado, para estudos magnetotelúricos rasos (frequências maiores de 10^-3 Hz) o efeito do ângulo entre a estrutura geológica 2-D e a direção do EEJ não é tão importante. Contudo, em estudos de litosfera frequências menores de 10^-3 Hz) o acoplamento entre os modos TE₂ e TM não pode ser ignorado.

Uma nova abordagem para interpretação de anomalias gravimétricas regionais e residuais aplicada ao estudo da organização crustal: exemplo da Região Norte do Piauí e Noroeste do Ceará

A interpretação de anomalias gravimétricas é de grande importância no estudo de feições geológicas que ocorrem na crosta terrestre. Esta interpretação é, no entanto, dificultada pelo fato das anomalias gravimétricas serem resultantes da soma total dos efeitos produzidos por todos os contrastes de densidades de subsuperfície. Desse modo, com o intuito de separar efeitos de feições mais profundas de efeitos de feições mais rasas, bem como a caracterização da geometria desses dois conjuntos de feições, apresentamos um método de separação das componentes regional e residual do campo e a subsequente interpretação de cada componente. A separação regional-residual de dados gravimétricos é efetuada através da aproximação do campo regional por um polinômio ajustado ao campo observado por um método robusto. Este método é iterativo e usa como aproximação inicial a solução obtida através do ajuste polinomial pelo método dos mínimos quadrados. O método empregado minimiza a influência de observações contendo forte contribuição do campo residual no ajuste do campo regional. A componente regional obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de distâncias verticais em relação a um nível de referência. Esta transformação compreende duas etapas. A primeira consiste na obtenção da continuação para baixo da componente regional, que é pressuposta ser causada por uma interface suave separando dois meios homogêneos, representando a interface crosta-manto, cujo contraste de densidade é supostamente conhecido. A segunda consiste na transformação do mapa de continuação para baixo em um mapa de distâncias verticais entre o nível de continuação (tomado como nível de referência) e a interface. Este método apresenta duas dificuldades. A primeira está ligada à instabilidade, havendo portanto a necessidade do emprego de um estabilizador o que acarreta a perda de resolução das feições que se desejam mapear. A segunda, inerente ao método gravimétrico, consiste na impossibilidade da determinação das profundidades absolutas da interface em cada ponto, bastando entretanto o conhecimento da profundidade absoluta em um ponto, através de informação independente, para que todas as outras profundidades absolutas sejam conhecidas. A componente residual obtida a partir da separação regional-residual é transformada em um mapa de contrastes de densidade aparente. Esta transformação consiste no cálculo do contraste de densidade de várias fontes prismáticas através de uma inversão linear pressupondo que as fontes reais estejam das a uma placa horizontal, com contrastes de densidade variando apenas nas direções horizontais. O desempenho do método de separação regional-residual apresentado foi avaliado, através de testes empregando dados sintéticos, fornecendo resultados superiores em relação aos métodos dos mínimos quadrados e da análise espectral. O método de interpretação da componente regional teve seu desempenho avaliado em testes com dados sintéticos onde foram produzidos mapeamentos de interfaces bem próximas das estruturas reais. O limite de resolução das feições que se desejam mapear depende não só do grau do polinômio ajustante, como também da própria limitação inerente ao método gravimétrico. Na interpretação da componente residual é necessário que se postule ou tenha informação a priori sobre a profundidade do topo e espessura da placa onde as fontes estão supostamente confinadas. No entanto, a aplicação do método em dados sintéticos, produziu estimativas razoáveis para os limites laterais das fontes, mesmo na presença de fontes interferentes, e pressupondo-se valores para profundidade do topo e espessura da placa, diferentes dos valores verdadeiros. A ambiguidade envolvendo profundidade do topo, espessura e densidade pode ser visualizada através de gráficos de valores de densidade aparente contra profundidade do topo presumida para a placa para vários valores postulados para a espessura da placa. Estes mesmos gráficos permitem, pelo aspecto das curvas, a elaboração de uma interpretação semi-quantitativa das profundidades das fontes reais. A seqüência dos três métodos desenvolvidos neste trabalho foi aplicada a dados gravimétricos da região norte do Piauí e noroeste do Ceará levando a um modelo de organização crustal que compreende espessamentos e adelgaçamentos crustais associados a um evento compressivo que possibilitou a colocação de rochas densas da base da crosta a profundidades rasas. Este modelo ê compatível com os dados geológicos de superfície. É ainda sugerida a continuidade, por mais 200 km em direção a sudoeste, do Cinturão de Cisalhamento Noroeste do Ceará por sob os sedimentos da Bacia do Parnaíba, com base nas evidências fornecidas pela interpretação da anomalia residual. Embora esta seqüência de métodos tenha sido desenvolvida com vistas ao estudo de feições crustais de porte continental, ela também pode ser aplicada ao estudo de feições mais localizadas como por exemplo no mapeamento do relevo do embasamento de/bacias sedimentares onde os sedimentos são cortados por rochas intrusivas mais densas.

Análise comparativa de três métodos de inversão aplicados a dados gravimétricos e magnéticos em perfil

Tradicionalmente, o método dos mínimos quadrados tem sido empregado na inversão não linear de dados de campo potencial. No caso em que as observações dos campos gravimétrico ou magnético contém apenas ruído Gaussiano. O método dos mínimos quadrados não apresenta problemas. Entretanto, quando as observações são perturbadas por ruído não Gaussiano, ou mesmo por ruído não aleatório, como é o caso de muitos ruídos geológicos, o método dos mínimos quadrados torna-se bastante ineficiente, e métodos alternativos devem ser empregados a fim de produzir interpretações realísticas. Neste trabalho, uma comparação é feita entre os métodos dos mínimos quadrados, dos mínimos absolutos e do ajuste-M, aplicados à inversão não linear de dados de campo potencial. A comparação é efetuada usando-se dados teóricos, onde diversas situações geológicas são simuladas. Os resultados mostram que na presença de ruído geológico, caracterizado por pequeno corpo raso acima do corpo principal, ou por corpo grande, adjacente ao corpo principal, o ajuste-M apresenta desempenho muito superior ao dos mínimos quadrados e dos mínimos absolutos. Na presença de ruído Gaussiano, entretanto, o ajuste-M tem um desempenho inferior aos outros dois métodos. Como o ruído Gaussiano é um ruído branco, parte dele pode ser removido por um filtro passa baixa adequado, sem muita perda do sinal, o que não ocorre com o ruído geológico que contém componentes importantes de baixo número de onda. Desse modo o ajuste-M se torna uma ferramenta importante na interpretação de áreas geologicamente complexas, onde é comum a contaminação das anomalias por ruído geológico. Os três métodos em estudo são aplicados a uma anomalia magnética real causada por uma intrusão de diabásio em forma de dique, em sedimentos arenosos da formação Piauí na Bacia do Parnaíba. Os três métodos apresentaram resultados semelhantes indicando que tanto o nível de ruído Gaussiano como geológico são baixos nesta anomalia.

Opalas gemológicas do Piauí: gênese revelada por microtermometria e minerais associados

As opalas de Pedro II e Buriti dos Montes, no estado do Piauí, constituem as mais importantes ocorrências brasileiras dessa gema, tanto em termos de volume quanto pela qualidade gemológica, que é comparável à das famosas opalas australianas. No entanto, a informalidade na extração e comercialização destas opalas, assim como a falta de informações quanto à gênese destes depósitos não permitem a prospecção por novas jazidas e o estabelecimento de um certificado de procedência para as opalas do Piauí que permitisse sua inserção formal no mercado gemológico internacional. Alguns autores têm se dedicado ao estudo dessas opalas, revelando fortes evidências de sua origem hidrotermal, mas até então, nenhum trabalho abordou as características físico-químicas dos fluidos que teriam originado esses depósitos de opalas. Diante disso, o principal objetivo deste trabalho foi entender o sistema hidrotermal responsável pela gênese das opalas do Piauí, ou seja, caracterizar os fluidos que originaram a mineralização e mostrar sua relação com o contexto geológico da região. Os municípios de Pedro II e Buriti dos Montes se localizam na porção nordeste do estado do Piauí, a aproximadamente 230 km a leste da capital Teresina, e as ocorrências de opala se encontram na porção basal da Bacia do Parnaíba, constituindo veios e vênulas nos arenitos dos grupos Serra Grande (Buriti dos Montes) e Canindé (Pedro II), os quais são seccionados por soleiras e diques de diabásio da Formação Sardinha. Elas também ocorrem cimentando brechas e como depósitos coluvionares e de paleocanal. Associados às opalas, localmente encontram-se veios de quartzo, calcedônia, barita e hematita (ou goethita). De maneira geral, as opalas de Pedro II apresentam jogo de cores, são predominantemente brancas ou azuladas com aspecto leitoso, semitranslúcidas a opacas e com inclusões sólidas pouco aparentes. Em contrapartida, as opalas de Buriti dos Montes não apresentam jogo de cores, a cor varia entre amarelo claro e vermelho amarronzado, são semitransparentes a translúcidas e contêm grande variedade de inclusões sólidas. Os dados obtidos revelam que as opalas de Pedro II são tipicamente do tipo amorfo (opala-A), enquanto as opalas de Buriti dos Montes variam entre amorfas e cristobalita-tridimita (opala-CT). Na opala preciosa, o típico jogo de cores é causado pelo arranjo regular das esferas de sílica que as constituem. A ausência de cimento opalino entre as esferas reforça a beleza desse efeito. Em contrapartida, as opalas laranja não apresentam jogo de cores, mas têm maior transparência devido ao diminuto tamanho das esferas. As inclusões sólidas também produzem belos efeitos nas opalas estudadas, principalmente na variedade laranja, que é mais transparente. Além disso, o conjunto de inclusões sólidas revela características intrínsecas aos processos hidrotermais que originaram as opalas estudadas. Agregados botrioidais, dendríticos e nodulares são exemplos de inclusões formadas por fragmentos dos arenitos hospedeiros carreados pelos fluidos hidrotermais que geraram as opalas. As inclusões sólidas também têm relação direta com a cor das opalas. Nas opalas de Buriti dos Montes, os tons de vermelho, laranja e amarelo são produzidos pela dissolução parcial das inclusões constituídas por oxihidróxidos de Fe. De maneira semelhante, a cor verde nas opalas preciosas está relacionada aos microcristais de Co-pentlandita inclusos nas mesmas. O conjunto de minerais associados às opalas conduz a uma assinatura mineralógicogeoquímica marcada pelos elevados teores de Fe e Al nas opalas com inclusões de hematita/goethita e caulinita, e assim também com aumento considerável dos teores de elementos terras raras nas opalas em que se concentram as inclusões de caulinita e apatita. Entre os elementos-traço, Ba é o mais abundante, e provavelmente foi incorporado pelo fluido hidrotermal, tendo em vista que veios de barita são encontrados com frequência nessa região da Bacia do Parnaíba. Várias feições como estruturas de fluxo nas opalas, corrosão e dissolução parcial dos cristais de quartzo hialino e de inclusões mineralógicas, vênulas de quartzo hidrotermal sobrecrescidas aos grãos detríticos, e zoneamento dos cristais de quartzo confirmam que essas opalas têm origem hidrotermal. A ruptura do Gondwana teria provocado um vasto magmatismo básico fissural, que por sua vez foi responsável pelo aporte de calor que gerou as primeiras células convectivas de fluidos quentes. A água contida nos arenitos certamente alimentou o sistema e se enriqueceu em sílica através da dissolução parcial ou total dos próprios grãos de quartzo dos arenitos. Este fluido hidrotermal foi posteriormente aprisionado em sistemas de fraturas e nelas se resfriou, precipitando a opala e minerais associados.

Geologia, mineralogia e geoquímica dos fosfatos de Sapucaia (Bonito - PA)

O depósito mineral de Sapucaia, situado no município de Bonito, região nordeste do Estado do Pará, é parte de um conjunto de ocorrências de fosfatos de alumínio lateríticos localizados predominantemente ao longo da zona costeira dos estados do Pará e Maranhão. Estes depósitos foram alvos de estudo desde o início do século passado, quando as primeiras descrições de “bauxitas fosforosas” foram mencionadas na região NW do Maranhão. Nas últimas décadas, com o crescimento acentuado da demanda por produtos fertilizantes pelo mercado agrícola mundial, diversos projetos de exploração mineral foram iniciados ou tiveram seus recursos ampliados no território brasileiro, dentre estes destaca-se a viabilização econômica de depósitos de fosfatos aluminosos, como o de Sapucaia, que vem a ser o primeiro projeto econômico mineral de produção e comercialização de termofosfatos do Brasil. Este trabalho teve como principal objetivo caracterizar a geologia, a constituição mineralógica e a geoquímica do perfil laterítico alumino-fosfático do morro Sapucaia. A macrorregião abrange terrenos dominados em sua maioria por rochas pré-cambrianas a paleozóicas, localmente definidas pela Formação Pirabas, Formação Barreiras, Latossolos e sedimentos recentes. A morfologia do depósito é caracterizada por um discreto morrote alongado que apresenta suaves e contínuos declives em suas bordas, e que tornam raras as exposições naturais dos horizontes do perfil laterítico. Desta forma, a metodologia aplicada para a caracterização do depósito tomou como base o programa de pesquisa geológica executada pela Fosfatar Mineração, até então detentora dos respectivos direitos minerais, onde foram disponibilizadas duas trincheiras e amostras de 8 testemunhos de sondagem. A amostragem limitou-se à extensão litológica do perfil laterítico, com a seleção de 44 amostras em intervalos médios de 1m, e que foram submetidas a uma rota de preparação e análise em laboratório. Em consonância com as demais ocorrências da região do Gurupi, os fosfatos de Sapucaia constituem um horizonte individualizado, de geometria predominantemente tabular, denominado simplesmente de horizonte de fosfatos de alumínio ou crosta aluminofosfática, que varia texturalmente de maciça a cavernosa, porosa a microporosa, que para o topo grada para uma crosta ferroalumino fosfática, tipo pele-de-onça, compacta a cavernosa, composta por nódulos de hematita e/ou goethita cimentados por fosfatos de alumínio, com características similares aos do horizonte de fosfatos subjacente. A crosta aluminofosfática, para a base do perfil, grada para um espesso horizonte argiloso caulinítico com níveis arenosos, que repousa sobre sedimentos heterolíticos intemperizados de granulação fina, aspecto argiloso, por vezes sericítico, intercalados por horizontes arenosos, e que não possuem correlação aparente com as demais rochas aflorantes da geologia na região. Aproximadamente 40% da superfície do morro é encoberta por colúvio composto por fragmentos mineralizados da crosta e por sedimentos arenosos da Formação Barreiras. Na crosta, os fosfatos de alumínio estão representados predominantemente pelo subgrupo da crandallita: i) série crandallita-goyazita (média de 57,3%); ii) woodhouseíta-svanbergita (média de 15,8%); e pela iii) wardita-millisita (média de 5,1%). Associados aos fosfatos encontram-se hematita, goethita, quartzo, caulinita, muscovita e anatásio, com volumes que variam segundo o horizonte laterítico correspondente. Como os minerais pesados em nível acessório a raro estão zircão, estaurolita, turmalina, anatásio, andalusita e silimanita. O horizonte de fosfatos, bem como a crosta ferroalumínio-fosfática, mostra-se claramente rica em P₂O₅, além de Fe₂O₃, CaO, Na₂O, SrO, SO₃, Th, Ta e em terras-raras leves como La e Ce em relação ao horizonte saprolítico. Os teores de SiO₂ são consideravelmente elevados, porém muito inferiores aqueles identificados no horizonte argiloso sotoposto. No perfil como um todo, observa-se uma correlação inversa entre SiO₂ e Al₂O₃; entre Al₂O₃ e Fe₂O₃, e positiva entre SiO₂ e Fe₂O₃, que ratificam a natureza laterítica do perfil. Diferente do que é esperado para lateritos bauxíticos, os teores de P₂O₅, CaO, Na₂O, SrO e SO₃ são fortemente elevados, concentrações consideradas típicas de depósitos de fosfatos de alumínio ricos em crandallita-goyazita e woodhouseítasvanbergita. A sucessão dos horizontes, sua composição mineralógica, e os padrões geoquímicos permitem correlacionar o presente depósito com os demais fosfatos de alumínio da região, mais especificamente Jandiá (Pará) e Trauíra (Maranhão), bem como outros situados além do território brasileiro, indicando portanto, que os fosfatos de alumínio de Sapucaia são produtos da gênese de um perfil laterítico maturo e completo, cuja rocha fonte pode estar relacionada a rochas mineralizadas em fósforo, tais como as observadas na Formação Pimenteiras, parcialmente aflorante na borda da Bacia do Parnaíba. Possivelmente, o atual corpo de minério integrou a paleocosta do mar de Pirabas, uma vez que furos de sondagem às proximidades do corpo deixaram claro a relação de contato lateral entre estas unidades.