Aplicação de métodos radiométricos (Rb-Sr e Sm-Nd) na análise de bacias sedimentares o exemplo da Bacia do Paraná

Os métodos radiométricos (Rb-Sr e Sm-Nd) têm sido aplicados, com sucesso, em rochas sedimentares visando a obtenção de idades deposicionais e informações sobre proveniência. Em muitos casos, apesar dos resultados geologicamente significativos, ainda persistem dúvidas em relação a extensão e interpretação dos dados obtidos. Isto ocorre porque as rochas sedimentares resultam da mistura de fragmentos detríticos de diversas proveniências com diferentes sistemas isotópicos, conseqüentemente, já contendo um registro isotópico da rocha fonte. No caso do método Rb-Sr, aplicado em rochas sedimentares de granulometria fina, pode-se obter idades absolutas para o evento deposicional. Isto é viável desde que este registro isotópico proveniente das rochas fonte seja apagado no momento da deposição, ou seja, deve ocorrer a homogeneização isotópica do Sr no ambiente sedimentar. Para tanto, devem ser observados alguns pré-requisitos em relação a amostragem, granulometria, ambiente deposicional e composição mineralógica das amostras, entre outros. No entanto, ainda existem questionamentos em relação a esta metodologia especialmente quanto à ocorrência e à extensão do processo de homogeneização isotópica do Sr em ambiente sedimentar.(Continua0 O método Sm-Nd, apesar de ser uma técnica relativamente nova quando aplicada a rochas sedimentares, tem se tornado uma ferramenta fundamental para auxílio na determinação de proveniência de rochas sedimentares. As maiores dificuldades estão na correta interpretação dos valores obtidos e sua associação com um ambiente sedimentar, ou seja, de baixa temperatura. Neste trabalho, foram aplicados os métodos radiométricos Rb-Sr e Sm-Nd em amostras de rochas sedimentares coletadas em diferentes contextos geológicos da Bacia do Paraná. Foram tentativamente testados os diferentes parâmetros que atuam no sentido da homogeneização isotópica do Sr e do comportamento do Nd. Os resultados obtidos permitiram aprimorar a metodologia radiométrica Rb-Sr e Sm-Nd quando aplicada em rochas sedimentares, bem como obter resultados sobre a idade deposicional de diferentes unidades sedimentares e, por vezes, sua proveniência.

Mapeamento do relevo do embasamento de bacias sedimentares através da inversão gravimétrica vinculada

Apresentamos três novos métodos estáveis de inversão gravimétrica para estimar o relevo de uma interface arbitrária separando dois meios. Para a garantia da estabilidade da solução, introduzimos informações a priori sobre a interface a ser mapeada, através da minimização de um (ou mais) funcional estabilizante. Portanto, estes três métodos se diferenciam pelos tipos de informação físico-geológica incorporados. No primeiro método, denominado suavidade global, as profundidades da interface são estimadas em pontos discretos, presumindo-se o conhecimento a priori sobre o contraste de densidade entre os meios. Para a estabilização do problema inverso introduzimos dois vínculos: (a) proximidade entre as profundidades estimadas e verdadeiras da interface em alguns pontos fornecidas por furos de sondagem; e (b) proximidade entre as profundidades estimadas em pontos adjacentes. A combinação destes dois vínculos impõe uma suavidade uniforme a toda interface estimada, minimizando, simultaneamente em alguns pontos, os desajustes entre as profundidades conhecidas pelas sondagens e as estimadas nos mesmos pontos. O segundo método, denominado suavidade ponderada, estima as profundidades da interface em pontos discretos, admitindo o conhecimento a priori do contraste de densidade. Neste método, incorpora-se a informação geológica que a interface é suave, exceto em regiões de descontinuidades produzidas por falhas, ou seja, a interface é predominantemente suave porém localmente descontínua. Para a incorporação desta informação, desenvolvemos um processo iterativo em que três tipos de vínculos são impostos aos parâmetros: (a) ponderação da proximidade entre as profundidades estimadas em pontos adjacentes; (b) limites inferior e superior para as profundidades; e (c) proximidade entre todas as profundidades estimadas e um valor numérico conhecido. Inicializando com a solução estimada pelo método da suavidade global, este segundo método, iterativamente, acentua as feições geométricas presentes na solução inicial; ou seja, regiões suaves da interface tendem a tornar-se mais suaves e regiões abruptas tendem a tornar-se mais abruptas. Para tanto, este método atribui diferentes pesos ao vínculo de proximidade entre as profundidades adjacentes. Estes pesos são automaticamente atualizados de modo a acentuar as descontinuidades sutilmente detectadas pela solução da suavidade global. Os vínculos (b) e (c) são usados para compensar a perda da estabilidade, devida à introdução de pesos próximos a zero em alguns dos vínculos de proximidade entre parâmetros adjacentes, e incorporar a informação a priori que a região mais profunda da interface apresenta-se plana e horizontal. O vínculo (b) impõe, de modo estrito, que qualquer profundidade estimada é não negativa e menor que o valor de máxima profundidade da interface conhecido a priori; o vínculo (c) impõe que todas as profundidades estimadas são próximas a um valor que deliberadamente viola a profundidade máxima da interface. O compromisso entre os vínculos conflitantes (b) e (c) resulta na tendenciosidade da solução final em acentuar descontinuidades verticais e apresentar uma estimativa suave e achatada da região mais profunda. O terceiro método, denominado mínimo momento de inércia, estima os contrastes de densidade de uma região da subsuperfície discretizada em volumes elementares prismáticos. Este método incorpora a informação geológica que a interface a ser mapeada delimita uma fonte anômala que apresenta dimensões horizontais maiores que sua maior dimensão vertical, com bordas mergulhando verticalmente ou em direção ao centro de massa e que toda a massa (ou deficiência de massa) anômala está concentrada, de modo compacto, em torno de um nível de referência. Conceitualmente, estas informações são introduzidas pela minimização do momento de inércia das fontes em relação ao nível de referência conhecido a priori. Esta minimização é efetuada em um subespaço de parâmetros consistindo de fontes compactas e apresentando bordas mergulhando verticalmente ou em direção ao centro de massa. Efetivamente, estas informações são introduzidas através de um processo iterativo inicializando com uma solução cujo momento de inércia é próximo a zero, acrescentando, em cada iteração, uma contribuição com mínimo momento de inércia em relação ao nível de referência, de modo que a nova estimativa obedeça a limites mínimo e máximo do contraste de densidade, e minimize, simultaneamente, os desajustes entre os dados gravimétricos observados e ajustados. Adicionalmente, o processo iterativo tende a "congelar" as estimativas em um dos limites (mínimo ou máximo). O resultado final é uma fonte anômala compactada em torno do nível de referência cuja distribuição de constraste de densidade tende ao limite superior (em valor absoluto) estabelecido a priori. Estes três métodos foram aplicados a dados sintéticos e reais produzidos pelo relevo do embasamento de bacias sedimentares. A suavidade global produziu uma boa reconstrução do arcabouço de bacias que violam a condição de suavidade, tanto em dados sintéticos como em dados da Bacia do Recôncavo. Este método, apresenta a menor resolução quando comparado com os outros dois métodos. A suavidade ponderada produziu uma melhoria na resolução de relevos de embasamentos que apresentam falhamentos com grandes rejeitos e altos ângulos de mergulho, indicando uma grande potencialidade na interpretação do arcabouço de bacias extensionais, como mostramos em testes com dados sintéticos e dados do Steptoe Valley, Nevada, EUA, e da Bacia do Recôncavo. No método do mínimo momento de inércia, tomou-se como nível de referência o nível médio do terreno. As aplicações a dados sintéticos e às anomalias Bouguer do Graben de San Jacinto, California, EUA, e da Bacia do Recôncavo mostraram que, em comparação com os métodos da suavidade global e ponderada, este método estima com excelente resolução falhamentos com pequenos rejeitos sem impor a restrição da interface apresentar poucas descontinuidades locais, como no método da suavidade ponderada.

Inversão gravimétrica estável do relevo do embasamento e da variação da densidade com a profundidade em bacias sedimentares

O presente método postula uma variação hiperbólica para o contraste de densidade de uma bacia sedimentar em função da profundidade, e tem dois objetivos: (1) delinear o relevo do embasamento de uma bacia, conhecendo-se a anomalia gravimétrica, o contraste de densidade na superfície da bacia e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade; (2) estimar, além do relevo, o valor do contraste de densidade na superfície de uma bacia sedimentar e o fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade, sendo fornecida a anomalia gravimétrica e a profundidade do embasamento em alguns pontos da bacia. Nos dois casos o modelo interpretativo é um conjunto de prismas retangulares verticais justapostos, cujas espessuras, que são parâmetros a serem estimados, representam a profundidade da interface de separação entre os sedimentos e o embasamento. As soluções obtidas nos dois problemas acima formulados são estáveis devido à incorporação de informações adicionais sobre a suavidade do relevo estimado, e o conhecimento da profundidade do relevo do embasamento em alguns pontos, fornecido por furos de sondagem. O método foi testado em anomalias gravimétricas sintéticas produzidas pela simulação de bacias sedimentares com relevos suaves. Os resultados mostraram relevos com boa resolução e valores estimados do contraste de densidade na superfície da bacia e do fator de decaimento do contraste de densidade com a profundidade, próximos aos verdadeiros, indicando dessa maneira o potencial do método em interpretações gravimétricas de bacias sedimentares. O método foi aplicado à anomalia Bouguer da Bacia do Recôncavo, Brasil, delineando um relevo com um valor para a profundidade máxima de cerca de 6 km, semelhante ao estimado em interpretações sísmicas. As estimativas para o contraste de densidade na superfície da Bacia e o fator de decaimento com a profundidade foram -0,30 g/cm³ e 30 km, respectivamente, produzindo uma estimativa para a compactação máxima dos sedimentos da ordem de 4%.

Síntese da hidrogeologia nas bacias sedimentares do Amazonas e do Solimões: Sistemas Aquíferos Içá-Solimões e Alter do Chão

Mapas geológicos e cartas estratigráficas das bacias sedimentares do Amazonas e do Solimões foram revisados, ¬enfatizando-se as formações Alter do Chão, Içá e Solimões, detentoras das maiores reservas de água doce subterrânea, nessas bacias. A carência de informações sobre essas formações foi minimizada pela utilização de amostras de sondagens estratigráficas e de perfis construtivos, litológicos e geofísicos de poços de captação de água e de petróleo obtidos na Base Operacional Geólogo Pedro de Moura, região de Urucu, cerca de 650 km a sudoeste de Manaus (AM). Na Bacia do Amazonas, o Sistema Aquífero Alter do Chão comporta aquíferos livres e confinados, com coeficiente de transmissividades entre 1,5 x 10^-3 e 9,1 x 10^-3 m²/s, indicados para abastecimento público; na Bacia do Solimões, esse Sistema é confinado pelo Aquiclude Solimões, ao qual se sobrepõe o Sistema Aquífero Içá-Solimões. A reserva de água estimada é de 33.000 km³. O Sistema Aquífero Içá-Solimões, em Urucu, é livre-confinado, com dois aquíferos hidraulicamente conectados: o mais superficial, com topo e base em profundidades próximas de 20 e 70 m, respectivamente, e o mais profundo, entre 50 e 120 m. Com área de afloramento na Bacia do Solimões de 948.600 km², a reserva estimada desse sistema foi calculada em 7.200 km³, menos expressiva que a do Sistema Aquífero Alter do Chão. Os parâmetros hidrodinâmicos médios foram: T = 3 x 10^-3 m²/s, S = 5 x 10^-4 e K = 1 x 10^-4m/s, de ordens de grandeza similares aos valores encontrados no Sistema Aquífero Alter do Chão. Avaliando-se as inter-relações regionais e potencialidades desses dois sistemas aquíferos procurou-se contribuir para o conhecimento hidrogeológico na Região Hidrográfica Amazônica, onde as pesquisas sobre águas subterrâneas ainda são incipientes.

Inversão gravimétrica do relevo de bacias extencionais através da variação total

Apresentamos um método de inversão de dados gravimétricos para a reconstrução do relevo descontínuo do embasamento de bacias sedimentares, nas quais o contraste de densidade entre o pacote sedimentar e o embasamento são conhecidos a priori podendo apresentar-se constante, ou decrescer monotonicamente com a profundidade. A solução é estabilizada usando o funcional variação total (VT), o qual não penaliza variações abruptas nas soluções. Comparamos o métodoproposto com os métodos da suavidade global (SG), suavidade ponderada (SP) e regularização entrópica (RE) usando dados sintéticos produzidos por bacias 2D e 3D apresentando relevos descontínuos do embasamento. As soluções obtidas com o método proposto foram melhores do que aquelas obtidas com a SG e similares às produzidas pela SP e RE. Por outro lado, diferentemente da SP, o método proposto não necessita do conhecimento a priori sobre a profundidade máxima do embasamento. Comparado com a RE, o método VT é operacionalmente mais simples e requer a especificação de apenas um parâmetro de regularização. Os métodos VT, SG e SP foram aplicados, também, às seguintes áreas: Ponte do Poema (UFPA), Steptoe Valley (Nevada, Estados Unidos), Graben de San Jacinto (Califórnia, Estados Unidos) e Büyük Menderes (Turquia). A maioria destas áreas são caracterizadas pela presença de falhas com alto ângulo. Em todos os casos, a VT produziu estimativas para a topografia do embasamento apresentando descontinuidades bruscas e com alto ângulo, em concordância com a configuração tectônica das áreas em questão.

Evolução tectônica e estratigráfica das bacias da margem continental do Uruguai

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Termocronologia (U-Th)He e reativação da margem continental do sudeste do Brasil: seção Serra da Mantiqueira - Gráben da Guanabara

A evolução da margem continental do sudeste do Brasil tem sido discutida por diversos autores desde meados do século passado até os dias atuais, especialmente no contexto da origem e evolução dos escarpamentos e das bacias tafrogênicas. Buscou-se contribuir com novos dados sobre a evolução da área a partir da aplicação da termocronologia de baixa temperatura (U-Th)/He em apatita, que oferece uma sensibilidade significativa para registrar movimentações tectônicas na crosta superior. Foi possível obter idades em 107 cristais de apatita de 18 amostras do embasamento coletadas no perfil com orientação NW-SE, numa seção entre a Serra da Mantiqueira e o Gráben da Guanabara. As idades corrigidas variam entre 250,1 8,7 Ma e 43,5 1,9 Ma (2 σ) e as não corrigidas entre 174,13 3,03 Ma e 27,07 0,60 Ma (1 σ). O Neocretáceo, o Eocretáceo e o Paleoceno são os principais registros no conjunto de dados, em ordem de importância. No Neocretáceo, o intervalo entre 83,6 e 72,1 Ma (Campaniano) representa o maior destaque nos registros termocronológicos, embora os outros registros (Maastrichtiano e Santoniano) também estejam presentes e sejam importantes. As idades do Neocretáceo destacam a importância dos eventos tectonomagmáticos e soerguimento regional na história térmica dessa área, inclusive com idades (~86 Ma) atribuídas ao contexto de soerguimento da Serra do Mar. As idades do Eocretáceo indicam o registro de eventos térmicos mais antigos, vinculados à evolução pré-rifte. Já os dados do Paleoceno estariam associados ao evento de reativação responsável pela implantação do sistema de riftes continentais (~65 Ma) e as idades do Eoceno, restritas à borda de falha da bacia de Resende (49,7 Ma e 43,5 Ma), à reativação do sistema de riftes nessa área. A dispersão de idades foi interpretada como efeito dos danos de radiação já que muitos grãos apresentam correlação entre idade e concentração de urânio (eU). Os padrões de tempo-temperatura (t-T), definidos a partir dos modelos HeFTy calibrados para o modelo de difusão que considera os efeitos de danos de radiação nos cristais, registraram eventos de resfriamento rápido, os quais mostram correlação direta com episódios de reativação e soerguimento na margem continental e com registros nas bacias continentais e marginais. O padrão de aumento das idades com a elevação, assim como da costa em direção ao interior é observado, mas mostra-se alterado pela ocorrência de idades mais jovens associadas à complexa evolução dessa margem continental com desnivelamentos de blocos vinculados à tectônica pós-rift, numa situação que ressalta a influência dos episódios de reativação. As estimativas de denudação total variam entre 1,2 e 2,8 km. As taxas de erosão variam entre 15,2 e 35,3 m/Ma. A evolução da área indica não apenas a influência de um evento específico mas, possivelmente, uma combinação de episódios que se alternaram e/ou atuaram em conjunto em determinados períodos. Os eventos de reativação mais antigos, combinados com os mais recentes, exibem os seus remanescentes na paisagem (serras da Mantiqueira e do Mar e os grábens e bacias sedimentares) e assumem papel fundamental na evolução da área. Os registros de tais episódios podem ser observados nas histórias térmicas das rochas e nos depósitos correlativos nas bacias sedimentares marginais e intracontinentais.

Argilas aplicadas a estudos litoestratigráficos e paleoambientais na bacia sedimentar de Aveiro

A Bacia Sedimentar de Aveiro corresponde essencialmente à actual parte terminal da Bacia Hidrográfica do rio Vouga, nela se incluindo o sistema lagunar impropriamente designado por "Ria de Aveiro". O conhecimento que existe da geologia sub-superficial da referida Bacia tem beneficiado das informações proporcionadas por numerosas sondagens profundas efectuadas para pesquisa e produção de água subterrânea. O presente trabalho tem como objectivo principal ensaiar a utilização da mineralogia, sedimentologia, e geoquímica das fracções finas dos sedimentos, com ênfase na fracção argilosa, para o estabelecimento de uma mais precisa litoestratigrafia das formações sedimentares da Bacia Sedimentar de Aveiro e para a elaboração de análises paleoclimáticas, paleogeográficas e estruturais. Foram estudadas 95 sondagens profundas, dentre as quais se seleccionaram 27, que foram objecto de estudo mais detalhado, mineralógico e geoquímico. As técnicas analíticas utilizadas foram a Difracção de Raios X, a Microscopia Electrónica de Transmissão, a Espectrometria de Fluorescência de Raios X e a Fotometria de Chama. Obtiveram-se resultados de índole mineralógica e geoquímica, com os quais se elaboraram para cada sondagem "logs" mineralógicos e geoquímicos. Os resultados obtidos permitiram a caracterização das unidades litoestratigráficas presentes na região estudada, destacando-se os seguintes aspectos: I) predomínio de Caulinite nas unidades cretácicas (com excepção das Argilas de Aveiro) e nas unidades jurássicas (com excepção das Margas de Dagorda); 2) predomínio de llite nas unidades pós-cretácicas (com excepção do Quaternário), nas Argilas de Aveiro, nas Margas de Dagorda e no Grés de Eirol; 3) presença muito significativa (pontualmente predominante) de Esmectite nas unidades pós-cretácicas III, II e I, nas Argilas de Aveiro e no Grés de Verba; 4) presença (discreta) de Vermiculite e de Caulinite-Esmectite no Quaternário; 5) presença significativa de Clorite nas unidades infra-cretácicas Margas de Eiras, Margas de Dagorda e, sobretudo, Grés de Eirol, assim como, com carácter mais acessório, nas unidades Camadas de S. Miguel e Camadas de Coimbra e também em certos níveis das unidades pós-cretácicas; 6) presença (por vezes meramente vestigial) de Paligorsquite nas unidades pós-cretácicas II e I, e nas unidades infra-cretácicas, e de Sepiolite na unidade pós-cretácica I e nas unidades infra-cretácicas Camadas de S. Miguel e Margas de Dagorda.(...)

Evolução geológica de Portugal continental durante o Cenozóico - sedimentação aluvial e marinha numa margem continental passiva (Ibéria ocidental)

6º Simposio sobre el Margen Ibérico Atlántico MIA09

Litostratigrafia do Cenozóico de Portuga

In Portugal mainland the Cenozoic record occurs largely in several basins. Even in the same basin, the sedimentary record shows meaningful lateral facies and thickness changes. However, the main sedimentary ruptures and overall lithologic characteristics of the infillings stades are quite similar in the same basins, as a result of the geodinamic evolution of Iberia and the Cainozoic times eustatic and climate changes. A stratigraphic framework is proposed in order to allow a less complex use of the lithostratigraphic units as referred in the geological maps and literature. Some topics for future research are suggested.

Atenuação de ruídos coerentes utilizando decomposição em modos empíricos

The seismic processing technique has the main objective to provide adequate picture of geological structures from subsurface of sedimentary basins. Among the key steps of this process is the enhancement of seismic reflections by filtering unwanted signals, called seismic noise, the improvement of signals of interest and the application of imaging procedures. The seismic noise may appear random or coherent. This dissertation will present a technique to attenuate coherent noise, such as ground roll and multiple reflections, based on Empirical Mode Decomposition method. This method will be applied to decompose the seismic trace into Intrinsic Mode Functions. These functions have the properties of being symmetric, with local mean equals zero and the same number of zero-crossing and extremes. The developed technique was tested on synthetic and real data, and the results were considered encouraging

Tecttôniica póss--riifftte na Baciia Pottiiguar

The study of Brazilian sedimentary basins concentrates on their rift phase, whereas the Post-rift phase has been considered a tectonic quiescent period. The post-rift sequence of the Potiguar Basin, in the far northeastern Brazil, was once considered little deformed, however several studies have shown how that it was affected by major fault systems. The purpose of this thesis is to characterize the post-rift tectonic. The specific objectives are: to characterize the Neogene and Quaternary sedimentary units that outcrop of the Potiguar Basin; to show how the NW-SEtrending Afonso Bezerra Faults System deformed outcrop rocks in the Basin; to describe soft-sediment deformation in gravels of the Quaternary Alluvial Deposits from Açu River. Facies analyses, grain-size studies, luminescence dating, remote sensing, structural mapping, shallow geophysics (georadar), paleostress and petrography were carried out. The structural mapping and the georadar sections indicated that the Carnaubais and Afonso Bezerra fault systems formed fractures, silicified and non-silicified faults or deformation bands, affecting mainly the Açu, Jandaíra and Barreiras formations. The petrographic data indicate that the strong silicification resulted in a sealant character of the faults. Paleostress analysis indicates that two stress fields affected the Basin: the first presented N-S-trending compression, occurred from the Neocretaceous to the Miocene; the second stress field presents E-W-trending compression, acts from the Miocene to the present. It was verified once the Afonso Bezerra System Faults was reactivated in periods post-Campanian and affects all post-rift lithostratigraphic units of Potiguar Basin, including Quaternary sedimentary covers. The study about soft-sediment deformation structures indicates that they are similar in morphology and size to modern examples of seismically-induced deformation strutures in coarse sediments. TL and OSL ages indicate that sediment deposition and associated soft-sediment deformation occurred at least six times from ~352 Ka to ~9 Ka. Finally these studies demonstrate how recent is tectonics in the Basin Potiguar

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

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Estimativa de espessura crustal na Província Borborema (NE/Brasil) através de função do recpetor

Crustal thickness and VP/VS estimates are essential to the studies of subsurface geological structures and also to the understanding of the regional tectonic evolution of a given area. In this dissertation, we use the Langston´s (1979) Receiver Function Method using teleseismic events reaching the seismographic station with angles close to the vertical. In this method, the information of the geologic structures close to the station is isolated so that effects related to the instrument response and source mechanics are not present. The resulting time series obtained after the deconvolution between horizontal components contains the larger amplitude referring to the P arrival, followed by smaller arrival caused by the reverberation and conversion of the P-wave at the base of the crust. We also used the HK-Stacking after Zhu & Kanamori (2000) to obtain crustal thickness and Vp/VS estimates. This method works stacking receiver functions so that the best estimates of crustal thickness and Vp/VS are found when the direct P, the Ps wave and the first multiple are coherently stacked. We used five broadband seismographic stations distributed over the Borborema Province, NE Brazil. Crustal thickness and Vp/VS estimates are consistent with the crust-mantle interface obtained using gravity data. We also identified crutal thickening in the NW portion of the province, close to Sobral/CE. Towards the center-north portion of the province, there is an evident crustal thinning which coincides with a geological feature consisting of an alignment of sedimentary basins known as the Cariris-Potiguar trend. Towards the NE portion of the province, in Solânea/PB and Agrestina/PE regions, occurs a crustal thickening and a systematic increase in the VP/VS values which suggest the presence of mafic rocks in the lower crust also consistent with the hypothesis of underplating in the region