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FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA Disciplina: Análise de Bacias Sedimentares Tema: Bacias de Rifte Discentes: Alfândega, Yussufo Abubakir Bila, Fernando Marcos Miguel, Nélio Clésio Miguel, Teófilo Almeida Magalhães Massango, Mário Manuel Docente: Lic. Guidion Mavundla Maputo, Abril de 2022 2 Índice Introdução ..................................................................................................................................................... 3 2. Objectivos ................................................................................................................................................ 4 2.1. Objectivo geral ................................................................................................................................. 4 2.2. Objectivos específicos ....................................................................................................................... 4 3. Conceitos gerais ....................................................................................................................................... 5 4. Isostasia .................................................................................................................................................... 5 5. Mecanismos de Formação de Bacias ..................................................................................................... 6 5.2. Loading sedimentar ......................................................................................................................... 7 6. História termal da bacia ou maturação dos sedimentos ...................................................................... 7 7. Maturação de sedimentos ....................................................................................................................... 9 8. Sedimentos de bacias do tipo rift ......................................................................................................... 12 9. Modelos de fácies para bacias de semi-grabens ................................................................................. 12 10. Exemplos de bacias de rifte em Moçambique....................................................................................... 15 12. Bibliografia .......................................................................................................................................... 20 3 1. Introdução Os sedimentos e rochas sedimentares podem ser encontrados em diferentes locais da superfície terrestre, mas não em todos que tais sedimentos e rochas sedimentares se preservam por longos períodos de tempo. Para que um local possa albergar sedimentos e, a partir destes, rochas sedimentares, é necessário que o local possua um espaço de acomodação, a ponto de ser necessária muita energia para removê-los: as bacias sedimentares. Estes locais são, geralmente, topograficamente abatidos em relação às áreas circunvizinhas. O principal factor que rege a distribuição das bacias sedimentares é, indubitavelmente, a tectónica de placas, que vai influenciar no tipo de processos geológicos ocorrem em determinado local. Dependendo do tipo de limite de placas tectónicas, se convergente, se divergente ou transformante, diferentes processos ocorrem, resultando em diferentes estruturas e, então, diferentes tipos de bacias sedimentares. Em margens convergentes, por exemplo, a tectónica de placas resulta em estruturas extensionais, como as falhas que, em conjunto, geralmente formam uma estrutura de graben. Para além da tectónica de placas, existem outros factores na formação das bacias sedimentares, que agem muitas vezes posteriormente aos processos tectónicos e, não poucas vezes, em consequências dos mesmos processos tectônicos. 4 2. Objectivos 2.1. Objectivo geral ✓ Descrever os principais aspectos relacionados às bacias de rifte. 2.2. Objectivos específicos ✓ Indicar e descrever os mecanismos de formação das bacias de rifte; ✓ Identificar o tipo e a proveniência dos sedimentos de bacias de rifte; ✓ Descrever a história termal e de maturação de sedimentos característicos de bacias de rifte; ✓ Mencionar exemplos de bacias de rifte em Moçambique e no Mundo; e ✓ Avaliar a prospectividade das bacias do tipo rifte. 5 3. Conceitos gerais Uma bacia de rifte típica apresenta-se como uma depressão na crusta, geralmente alongadas, limitadas em uma ou ambas extremidades por falhas normais que afectam o embasamento cristalino. Em geral apresentam quilómetros de profundidade, dezenas de quilómetros de largura e centenas de quilómetros de comprimento. Agora, os sistemas de rift constituem um conjunto de bacias de rifte paralelas, intersectantes e/ou sobrepostas entre si. As bacias de rifte, antigas e recentes, estão entre as estruturas geológicas mais importantes em termos de abundância e acumulação de sedimentos. Estas bacias, em geral recentes e topograficamente expressivas, ocorrem em todos os continentes, assim como na relativamente fina crusta oceânica. Os riftes em estas bacias se formam são, por assim dizer, os sinalizadores dos primeiros estágios da formação de uma nova bacia oceânica. As bacias de rifte componentes estruturais de larga escala. Esses componentes incluem margens afectadas por falhas, os flancos (destas margens afectadas por falhas) soerguidos, margem rotacionadas, vales profundos, blocos de falha de larga escala dentro da bacia e zonas de transferência. 4. Isostasia Basicamente é definida como a resposta da crusta a mudanças de estado. Em Análise de Bacias Sedimentares entender a isostasia e o seu carácter indicador de possíveis locais de bacias é fundamental para descoberta das mesmas e compreensão dos factores que levaram a mudanças do padrão da crusta. Destinguem-se a Isostasia do Tipo Airy e a do Tipo Pratty, como dois grandes grupos. 6 Figura 1. Teoria de Airy: Balanço isostático é atingido pela presença duma raiz para suster a uma elevação e teoria de Pratt: O balanço é atingido pela diferença de densidade das rochas. 5. Mecanismos de Formação de Bacias As bacias do tipo rifte são originadas por mecanismos, a saber: a) adelgaçamento/afinamento crustal; b) loading sedimentar. A crusta é quebradiça/frágil e quando submetida a tectónica extensional, por um Far Field Stress, ela acomoda a deformação por falhas normais. Tal sistema de falhas normais gera grabens, semi- grabens. A medida que tal deformação acontece, a crusta experimenta um strechening (estiramento) resultando no seu afinamento, podendo dar-se por rifteamente activo ou por rifteamento passivo. 7 Figura 2. Rifteamento Passivo e Activo. Estes dois modelos provêm da extensão crustal que é compensada pela redução da espessura, assim a medida que isso acontece a superfície perde topografia tal que sedimentos posteriores podem preencher este espaço. O que difere estes modelos é que no activo a distensão é causada por efeitos locais de gradiente lateral de pressão litostática por topografia e no passivo a distensão é causada por propagação distal de esforços vindos das margens das Placas. 5.2. Loading sedimentar Um espaço de acomodação de sedimentos implica capacidade de receber, acumular e preservar sedimentos por um longo período de tempo. Porque isto é contínuo o peso de sedimentos vai exercendo pressão e se confina a medida que passa o tempo, constituindo um mecanismo de subsidência. 6. História termal da bacia ou maturação dos sedimentos Avaliados os históricos estruturais e de soterramento do graben, terá alguma aproximação com a história térmica da bacia, e descrevendo quantitativamente a relação entre história e maturação de sedimentos (exumação e soterramento), levando em conta o gradiente térmico dolocal. Tendo em conta a evidência da anomalia termal em profundidade: 8 • Anomalias de gravidade de Bouguer negativas; • Alto fluxo de calor; e • Actividade vulcânica bimodal. Figura 3. À medida que a Terra arrefece, o calor é transferido por convexão do manto para a litosfera, sendo depois conduzido através da litosfera para a superfície. O fluxo de calor que se observa à superfície da Terra pode ser estimado com base na medição do gradiente térmico e na condutividade das rochas. Conhecendo os mecanismos através dos quais se dá cada um dos dois tipos de rifteamento, se pode caracterizar a história termal da bacia sedimentar resultante: a) Rifteamento activo: • A elevação do manto causa um afinamento crustal (aquecimento); • Afinamento leva à elevação; e • Elevação leva a tensão e rifteamento. b) Rifteamento passivo: 9 • Extensão regional causa falhas; e • Rochas do manto quente sobem e penetram na litosfera. Figura 4. (À esquerda) A. Rifteamento passivo (Passive rifting) e B. rifteamento activo. (À direita) Subsidência térmica mais efectiva do que a subsidência mecânica. 7. Maturação de sedimentos O preenchimento do rift geralmente consiste em depósitos continentais tais como: Fluvial (rio), Lacustrino (lagonas ou lagoa), aluviais e eluvionais. Sendo que, muitos evaporitos podem ser formados em Vales de rift ou em bacias que estão localizadas em áreas quentes ( devido ascensão da astenosfera) e seca, tendo alguns processos como, a invasão de um mar e por bacias de drenagens fechadas. Nesse tipo de bacia pode ocorrer rochas vulcânicas, associadas a intrusões (podendo estar presentes); Teremos a maturação de sedimentos nos diferentes tipos de rift, nomeadamente: 10 Margem passiva A margem passiva encontra-se normalmente recoberta por sedimentos de espessamento em direcção ao mar, tipicamente por depósitos marinhos rasos. Com vários, mecanisms de susidência mecânica como: • Arrefecimento (contração termal) seguido do finamento da litosfera; • Mudança de fases na crosta inferior ou manto (gabro a Eclogite); • Descarga de sedimentos (que adiciona outros efeitos); Em termo de morfologia, a margem passiva será caracterizado pelo shelf, slope e elevação continental, tendo as margens de shelf construídas fora com o tempo, tendo sedimentos como clásticos e carbonáticos. A profundidade da água fica relativamente constante em shelf, fornecendo sedimentos abundantemente. Nos slopes encontra-se sistemas clásticas, além de sedimentos pelágicos, contornitos, etc. Figura 5: A e B mostra sedimentos depositados pós-rifteamento com margens vulcânicas e pobres em magma, tendo no A espessos derrames na fase rift (até 15 Km), com refletores de grande amplitude inclinados para oceanos (SDR). 11 Figura 6. Mostra a margem continental que resulta da transição subjacente da crosta continental para a crosta oceânica, como a crosta oceânica é mais fina (e portanto , menos flutuante) do que a continental, a sua superfície é mais baixa. À medida que a bacia oceânica submersa se inunda com água, uma cunha de camadas sedimentares (arenito, xisto e calcário) se acumula ao longo da margem continental. Camadas sedimentares e vulcânicas mais antigas preenchem os vales de rift que se formaram quando o continente se partiu inicialmente. Margem activa Nesse tipo de margem, rifte vai abrindo a crusta inferior e sofrendo adelgaçamento, definidos por falhas tectónicas com larguras entre 30 a 75 km e comprimento variável, desde as dezenas até às centenas de quilómetros, com largas volumes de rochas vulcânicas, com sedimentos marinhos( causadas pelas mudanças do nível do mar) e continentais. 12 Figura 7. Temos uma margem activa (rifteamento da Crosta), onde ainda se verifca o estiramento da crosta (afinamento da mesma) seguida pela acumulação sedimentos, que vão maturando com ascensão da astenosfera (manto) que vai migrando para zona menos profunda. 8. Sedimentos de bacias do tipo rift Em bacias do tipo rifte frequentemente ocorrem depósitos fluviais, isto porque sedimentos são erodidos e transportados a partir da parte superior dos blocos de falha que formam o rifte – em forma de graben. Quando esses grabens são assimétricos, os sedimentos são erodidos e transportados de um só lado do rifte, mas quando são simétricos, os sedimentos são erodidos dos dois lados das bordas. O transporte dos sedimentos se dá do topo para a base do graben, devido a acção da forca de gravidade e de rios. Numa primeira fase, são desenvolvidos canais entrelaçados devido a velocidade com que o rio corre em direcção a base, e à medida que se aproxima desta, rio a sua velocidade diminui, visto que o a inclinação torna-se mais suave, formando-se um padrão meandrante. A topografia pré-rifte controla a posição de maioria dos rios, que podem ou não entrar na bacia. Controla igualmente o budget balanço hidrológico e sedimentológico. 9. Modelos de fácies para bacias de semi-grabens O preenchimento do rift geralmente consiste em depósitos continentais tais como: Fluvial (rio), Lacustrino (lagonas ou lagoa), aluviais e eluvionais. Sendo que, muitos evaporitos podem ser formados em Vales de rift ou em bacias que estão localizadas em áreas quentes ( devido ascensão da astenosfera) e seca, tendo alguns processos como, a invasão de um mar e por bacias de drenagens fechadas. Nesse tipo de bacia pode ocorrer rochas vulcânicas, associadas a intrusões (podendo estar presentes);ara este tipo de bacias deixaram expostos vários ambientes deposicionais. Tudo indica que bacias assimétricas são causadas pela diferença no fornecimento de sedimentos para bacia e pelos diferentes processos deposicionais, nos dois lados da bacia, principalmente se os sedimentos são provenientes dos flancos da semi-graben. Sedimentos provenientes do footwall tendem a apresentar uma granulometria grossa e a formar fans aluviais, deltas e debris flows em águas profundas. Relação entre o espaço de acomodação dos sedimentos, fornecimento de sedimentos e o fornecimento de água A relação entre o espaço de acomodação, o fornecimento de sedimentos e o fornecimento de água determina que tipo de sistema deposicional será predominante em bacias do tipo rift. 13 Em casos em que o fornecimento de sedimentos é maior que o espaço de acomodação, verifica-se uma predominância de depósitos fluviais. Em casos onde o espaço de acomodação é maior que o fornecimento de sedimentos, verifica-se uma predominância de depósitos lacrustinos (porém ocorrem também depósitos fluviais e deltaicos). A relação entre o fornecimento de água e o espaço de acomodação determina as condições hidrogeológicas no leque. Se o fornecimento de água exceder a capacidade do espaço de acomodação, o leque é hidrogeologicamente aberto. Em casos em que o espaço de acomodação excede o fornecimento de água, o leque é hidrogeologicamente fechado. 14 Figura 8. Modelos de fácies para bacias de semi-grabens. 15 Figura 9. Relação entre o espaço de acordação dos sedimentos, fornecimento de sedimentos e o fornecimento de água. 10. Exemplos de bacias de rifte em Moçambique Em Moçambique existem 4 bacias do tipo rifte, a saber, a bacia do Lago Niassa, a bacia de Maniamba e as bacias do Baixo e Médio Zambeze. As duas primeiras estão relacionadas ao sistema de rifte Este Africano. As bacias de baixo e médio Zambeze estão localizadas no extremo Oeste de Moçambique, na província de Tete, representando um sistema de grabens e estão orientadas na direcção Oeste-Este, com uma extensão de 270Km. O seu preenchimento sedimentar compreende formações sedimentares do Karoo, e em volume menor de sedimentos continentais do jurássico Superior e Cretácico Superior e Cretácico Inferior, a pilha de sedimentos na bacia possui uma espessura estimada de 4000 m. 16 A bacia do LagoNiassa (ás vezes designado Lake Malawi), com preenchimento sedimentar composto por sedimentos lacustrinos e fluviais no intervalo Mioceno a Plioceno fazendo a espessura de cerca de 3500m. A bacia de Maniamba é adjacente a bacia do Lago Niassa, estando localizada a Noroeste da província de Niassa. A bacia compreende sedimentos do Karoo com largura de 50 a 60Km, com direcção de 145Km até a fronteira com a Tanzânia. A área total da bacia no território é de aproximadamente 8000Km2. Figura 10. Localização das bacias do tipo rifte em Moçambique (CAMBA, 2015). As bacias de rift são bem conhecidas como províncias de rolamento de hidrocarbonetos prólicas e todo o mundo, com reservas de petrólio recuperáveis estimadas de aproximadamente 21011 barris (Morley 1999). Sendo por vezes preenchida por depósitos continentais, com uma atividade vulcânica importante e significativa na variação lateral. As bacias de rift apresentam principalmente sedimentos pelágicos e Hemipelágicos, bem como sedimentos Vulcanoclásticos, carvões (nas bacias de Niassa e Zambeze), incluindo turbiditos. Podendo também apresentar rochas reservatórias, geradoras e rochas selos de hidrocarbonetos, tendo em bacias sin- e pós-rift predominância de sedimentos marinhos ou não-marinhos (continentais) controlados pelo clima (influência nas fáceis), tectónica (na topográfia, devido as falhas existentes) e as variações do nível do mar, isso em bacias marinhas do tipo rift. 17 Panorama Mundial mostra o mesmo princípio de análise múltipla na avaliação do potencial petrolífero das bacias de rift, já utilizado por diversos outros autores (especialmente Klemme 1970 e 1980), pode, igualmente, ser aplicado através do sistema proposto por Kingston et ai. (1983a). Figura 11. (a) um mapa simplificado da Zona de Rift Este Africano e (b) diferentes estágios da evolução do rift e da actividade vulcânica no rift. As bacias de Rift do Este Africano exibem uma grande variedade de de ventilador aluvial, fluvial e lago de exposição (Frietick et al. 1986). O ventilador de lago de deposição depende de condições climáticas em mudanças no tempo e da bacia para bacia. As diatomitas e xicolas negras ocorrem nas mais regiões húmidas, enquanto que nas zonas áridas são caracterizades por lagos de paya com evaporites, incluindo carbonato de sódio e lacustre chert (Eugsteer 1986). As bacias sa fenda oriental em particular contém sedimentos vulcânicos abundantes de composição variável. Os xicolos betuminosos são provavelmente associados a períodos mais húmidos, que são normalmente registrados por calcários arenosos com fósseis e areias perto da margem da bacia. A atividade vulcânica durante o oligoceno e mioceno foi moderada e caracterizada por cinzas de alcalina e félsica bimônima-félsica. 18 Figura 12. Uma zona de fenda composta de Semi-Graben com polaridades alternadas. Semi- grabens adjacentes são separados por cumes interbasinais oblíquos ao eixo de fenda, modelo do lango Tanganica, fenda ocidental da zona de fragmentação do leste da Àfrica. B estrutura de Rift Rained Cretáceo da região de baixo entre Austrália e Tasmânia. C Combinado extensão e screpsping deslocamento. As falhas de N 70˚ E pré-existentes são reativadas pelo movimento de script de greve e produzem falhas secundárias normais N30˚E dentro da estrutura de graben. Modelo de enrolamento triássico no alto, Marrocos. D Superposição do do detachment acima e perpendiculal ao regime extencional anterior gera movimento de dipslip substancial ao longo de falhas l´stricas e, assim pressão de golpe paralelo á falta de fronteira da bacia extensional. 19 11. Conclusão As bacias de rifte podem ser classificadas em dois tipos, as formadas por rifteamento activo e as formadas por rifteamente passivo. Os principais factores que controlam a sedimentação em bacias de rifte não-marinhos são a tectónica e o clima. Agora, nas bacias de rifte marinhas, além da tectónica, existe a influência da variação do nível do mar. As bacias de rifte são as mais comuns em todo o mundo, existindo 4 em moçambique, nomeadamente: bacia sedimentar de Maniamba, bacia sedimentar do Lago Niassa, bacia sedimentar do Baixo Zambeze e Médio Zambeze. A ocorrência e distribuição de hidrocarbonetos em bacias de rift estão relacionadas a sucessão estratigráfica nas fases sin- e pós-rifte. A maioria das reservas de hidrocarbonetos recuperáveis ocorrem em riftes com subsidência térmica pós-rifte e em aquelas bacias que são dominadas por preenchimento marinho. Os riftes simples são significativamente menos prospectáveis. Também é um factor positivo é a baixa actividade actividade tectónica na fase pós-rifte, de modo a não dispersar os hidrocarbonetos, em caso de terem sido formados. 20 12. Bibliografia ✓ ALLEN, J. & ALLEN, P. Basin Analysis: Principles and Applications. Blackwell Science. 2a edição, Oxford. 2005. ✓ CUMBA, N. Instituto Nacional de Petróleo. Quadro de políticas e regulamentação de petróleo e gás em Moçambique. Maputo, 2015. ✓ EINSEL, G. Sedimentary Basins: Evolution, facies, and budgets. Springer-Verlag, Berlim.1992. ✓ McKenzie, D., 1978. Some remarks on the development of sedimentary basins. Earth Planet. Sci. Lett., 40: 25-32. ✓ Royden, L., Sclater, J.G. and Von Herzen, R.P., 1980. Continental margin subsidence and heat flow: important parameters in formation of petroleum hydrocarbons. Bull. Am. Assoc. Pet. Geol., 64: 173-187. ✓ Mougenot, D., Recq, M., Virlogeux, P. and Lepvrier, C., 1986. Seaward extension of the East African Rift. Nature, 321: 599-603.
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