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FLUXOS GRAVITACIONAIS DE SEDIMENTOS (FGS ou fluxos de sedimentos) Misturas de sedimento + fluido que fluem declive abaixo devido ação diferencial da gravidade causada pelo contraste de densidade entre o fluxo e o meio circundante (subaéreo ou subaquoso) Diferenciam-se dos fluxos gravitacionais de massa (FGM) pela perda total da organização interna original (alto grau de deformação interna) FLUXOS GRAVITACIONAIS DE MASSA (FGM) Remobilização de pacotes de sedimentos previamente depositados mantendo totalmente ou parcialmente a estruturação interna pretérita FLUXOS GRAVITACIONAIS DE MASSA (FGM) Deslizamentos Escorregamentos Deslizamentos (slides) baixo grau de deformação interna Escorregamentos (slumps) intermediário grau de deformação interna Fonte: Scherer, 2012 ESCORREGAMENTO FLUXOS GRAVITACIONAIS DE FLUIDOS OU FLUXOS HIDRODINÂMICOS (FGF) Fluido é movido pela gravidade e arrasta os sedimentos Ex: fluxo num rio ou numa corrente oceânica Obs: FGS sedimento movido pela gravidade , carregando o fluido intersticial junto FLUXOS GRAVITACIONAIS DE FLUIDOS OU FLUXOS HIDRODINÂMICOS (FGF) Caracterizados por deposição grão a grão dominados por tração Em condições de cheia é totalmente turbulento turbulência serve como suporte do sedimento, c/densidade bem inferior à de uma corrente de turbidez partículas finas são mantidas em suspensão e as maiores (areia grossa e cascalho) apenas temporariamente FLUXOS GRAVITACIONAIS DE FLUIDOS OU FLUXOS HIDRODINÂMICOS (FGF) energia da cheia diminui grãos maiores caem da suspensão e são tracionados junto ao fundo estratificação cruzada dos arenito e imbricação dos clastos nos conglomerados Representação esquemática de orientação de seixos em depósitos rudáceos de diversas origens: “till” seixos imbricados c/forte mergulho (20° a 30°)dos eixos maiores para montante; rios de declives forte, elongação dos seixos paralela à corrente; rios de declividades suaves elongação perpendicular à corrente; em praias elongação paralela à linha de praia e em ângulo reto com a direção de propagação das ondas, com eixos médios mergulhando em direção ao mar (Ruchin, 1958) Mecanismos de tração, saltação e suspensão podem operar tanto em FGF como em alguns tipos de FGS Mecanismos como escape de fluido, interação direta entre os grãos e suporte dos grãos pela viscosidade da matriz importantes nos FGS mas não na maioria do FGF Nos fluxos hidrodinâmicos a deposição se dá grão a grão dominada por tração MECANISMOS DE TRANSPORTE NOS FGS e FGF FLUXOS GRAVITACIONAIS DE SEDIMENTOS (FGS) Ação da gravidade sobre mistura de sedimento + água > ação da fricção ou da coesão entre as partículas Mecanismos desencandeadores inundações fluviais, tempestades, terremotos, tsunamis, etc. Mistura sedimento + água matém-se em movimento enquanto componente gravitacional exceder a resistência friccional e mecanismos de sustentação inibirem queda dos grãos FLUXOS GRAVITACIONAIS DE SEDIMENTOS Pode ser classificado pelo: • Comportamento reológico • Mecanismo de sustentação dos clastos Reologia: - disciplina da física que descreve o comportamento desse tipo de material (fluido + sólido) ou resposta dada por estes materiais à solicitação de esforços o Tipos básicos de regimes reológicos (ponto de vista mecânico): rúptil ou disjuntivo, dúctil ou plástico e fluidal • o rúptil = grãos em contato sistemático e permanente entre si rompe-se ao longo de superfícies definidas o dúctil = existe movimento entre grãos com choque e atrito mistura se deforma e/ou se desloca como falso fluído o fluidal grãos separados por água mistura flui sob esforço; iniciado o fluxo denso fluidal sua dinâmica é comandada pelo fluido verdadeiro Fonte: Scherer, 2012 FLUXOS GRAVITACIONAIS DE SEDIMENTOS (FGS) Principais mecanismos de suporte coesão da matriz (argilosa), colisão intergranular (pressão dispersiva), movimento ascendente de água intersticial e turbulência Na maior parte dos fluxos , é freqüente que mais de um mecanismo de suporte (correntes de turbidez) opere simultaneamente; outros processos tração podem operar nos estágios finais da deposição produzindo ou modificando estruturas/texturas dos sedimentos Fonte: Scherer, 2012 FLUXOS GRAVITACIONAIS DE SEDIMENTOS (FGS) PRODUZEM Amplo espectro de fácies sedimentares geneticamente interligadas MECANISMOS DE SUPORTE MODO DE SUPORTE DOS GRÃOS Correntes de turbidez Movimento ascendente da turbulência do fluido Fluxo fluidizado Movimento ascendente de um fluxo que escapa entre os grãos quando estes assentam por gravidade Fluxo granular Interação direta grão a grão (colisões) Fluxo de detritos Grão maiores suportados pela coesão da matriz (yield strength) Classificação dos fluxos gravitacionais de sedimentos em termos de mecanismo de suporte dos grãos, segundo Middleton & Hampton, 1972 (d’Avila & Paim, 2003) Segundo Mutti, 1992 fluxos de grãos liquefeitos e fluidizados não são aparentemente efetivos em carregar quantidades significativas de sedimentos por longas distâncias Representam condições transientes nos fluxos gravitacionais durante as fases iniciação e estágios finais de transporte de turbidez Correntes de turbidez de alta densidade: Transições possíveis entre diferentes tipos de fluxos ao longo da evolução de um fluxo gravitacional subaquático (Lowe, 1982) Fonte: Scherer, 2012 Fonte: Scherer, 2012 FLUXOS DE DETRITOS fluxos plásticos, binghanianos, ricos em sedimentos, saturados em água, com propriedades plásticas (presença de argila e silte), que depositam sedimentos em masse quando tensão cisalhante cai abaixo da resistência da matriz suporte dos clastos maiores combinação força coesiva da matriz, boiância e pressão dispersiva Fluxos de detritos divididos em 2 tipos (Lowe, 1979): fluxos de detritos coesivos = mudflow fluxos de detritos não coesivos = fluxos de grãos (sandflow) Fonte: Scherer, 2012 FLUXOS DE DETRITOS COESIVOS os clastos maiores flutuam numa matriz água-argila (5% do volume) reduz o peso efetivo dos clastos congelamento coeso depósitos mal selecionados, geralmente maciços, clastos maiores sustentados por matriz lamosa ou areno-lamosa, orientados paralelos ou inclinados em relação ao fluxo lamito seixoso (pebbly mudstone), diamictito grandes blocos salientes (protruding clast) frente e topo das camadas FLUXOS DE DETRITOS COESIVOS ausência de estruturas de tração por serem laminares pouco poder de erosão do substrato não apresentam estruturas de sola diminuição do tamanho dos clastos + melhor seleção distância da área fonte Fonte: Scherer, 2012 Fonte: Scherer, 2012 DEPÓSITOS DE FLUXO DE DETRITOS COESIVOS DEPÓSITOS DE FLUXO DE DETRITOS COESIVOS FLUXOS DE GRÃOS (grains flows) sedimento mantido em suspensão pela colisão entre grãos pressão dispersiva desenvolvem-se areias e cascalhos limpos sem matriz lamosa ausência de matriz fricção intergranular muito grande podendo se desenvolver em taludesmuito íngremes ângulo de resistência inicial é excedido presentes ambientes subaéreos e subaquosos, c/gradientes elevados, próximas ao ângulo de repouso estratos frontais das dunas FLUXOS DE GRÃOS (grains flows) diminuição da inclinação atrito sobrepuja movimentação deposição por congelamento friccional comum gradação inversa devido: função de grande pressão dispersiva próxima ao plano de cisalhamento (base do fluxo) partículas maiores mais intensamente afetadas e tendem a ser impelidas para o topo (sobrelevadas) ou processo de filtragem cinética caracterizado pela queda dos grãos menores entre os maiores (peneiramento ou sieving) FLUXOS DE GRÃOS depósitos com geometria em lentes ou lobos de areia arenitos e conglomerados limpos, maciços ou c/diversos intervalos com gradação inversa dunas eólicas “línguas de fluxo de grãos” delgadas lentes de grãos mais grossos, com alta inclinação e localmente com gradação inversa podem estar comumente associados a correntes de turbidez de alta densidade FLUXO DE GRÃO FLUXO FLUIDIZADO E/OU LIQUEFEITO Fluxos fluidizados subdivididos, em função do suporte, total ou parcial dos grãos pelos fluidos intersticiais (Lowe, 1982) Fluidizados e Liquefeitos em afloramentos aspecto final do depósito não permite a distinção são observadas feições de escape d’água Fluidizados e/ou Liquefeitos dispersões muito concentradas de grãos e fluidos, onde grãos são mantidos em suspensão pela elevada pressão de poro do fluido e seu movimento ascendente FLUXO FLUIDIZADO E/OU LIFQUEFEITO fluidos tendem a ser expulsos para cima ao mesmo tempo “chuva” de grãos maiores e mais densos tende a decantar estabelecendo uma competição entre grãos que caem e fluidos que tentam ascender elevação da pressão de poros fluido rompe a barreira de grãos e escapa pelos espaços intergranulares grande quantidade de fluidos intersticiais em escape sedimento comporta-se como fluido de alta viscosidade capaz de fluir em taludes suaves < 3° suficiente aceleração do fluxo (gradiente inclinado) + pressão de poros elevada grãos “suspensos” pelo fluido intersticial (tentando escapar) FLUXO FLUIDIZADO E/OU LIQUEFEITO reaproximação de grãos aumento do contato e atrito intergranular condições de congelamento friccional Depósitos: maciços moderada a pobremente selecionados feições de escape de fluido estruturas em prato (“dish”), pilar, dobras convolutas, diques e vulcões de areia frequentemente disparados por choque (abalo sísmico), ou falhamento no talude ou liquefação espontânea LIQUIDIFICAÇÃO FLUXOS LIQUEFEITOS E FLUIDIZADOS Fonte: Scherer, 2012 Fonte: Scherer, 2012 CORRENTES DE TURBIDEZ Fluxos gravitacionais bipartidos: camada basal granular (laminar), densa flui devido sobrepressão de poros + condições inerciais camada superior mais diluída, totalmente turbulenta retrabalha e ultrapassa depósito final da camada basal Deslocam-se como fluxo de alta velocidade e maior densidade em meio a água do mar ou de um lago presença grande quantidade de sólidos suspensos Fonte: Scherer, 2012 FLUXOS DO TIPO SLURRY fluxos que apresentam tanto o efeito da turbulência como da coesão da matriz exibem feições tanto das correntes de turbidez quanto de fluxo de detritos coesivos slurry flows Lowe &Guy (2000) (slurry flow = fluxo pastoso) deposição do tipo mais comum de slurry flows partículas maiores formam intervalo basal (grão suportado) , intervalo superior de granulação mais fina (matriz suportado) Perfil litológico mostrando o tipo mais comum de slurry flow, onde se observa a deposição das partículas maiores formando um intervalo basal, grão- suportado, e um intervalo superior onstituído por uma granulação mais fina, matriz-suportado (Lowe, 2008) FLUXOS DO TIPO SLURRY Depósitos englobam: diamictitos (paraconglomerados de matriz lamosa) clastos maiores decantaram e atingiram a base camadas similares a turbiditos com estruturas trativas passando ao topo para porções arenosas com matriz lamosa FLUXOS DO TIPO SLURRY Tipos de fluxo tipo Slurry (Lowe, 2008): A) fluxo de detrito que se torna turbulento clastos grandes suportados pelo fluxo turbulento e depositados como camada basal declínio do fluxo B) fluxos gerados junto à cabeça de uma corrente de turbidez, que gradam, em direção à cauda, para fluxos de comportamento similar ao fluxo de detritos rico em lama, dominado pela coesão da matriz C) fluxos turbulentos dentro dos quais a desagregação dos fragmentos lamosos produz um fluxo laminar e coesivo próximo à carga de fundo, que domina a sedimentação FLUXOS DO TIPO SLURRY muitos slurry flows tratam-se de depósitos de correntes de turbidez que erodiram material lamosos pouco consolidado, incorporando intraclásticos muito plásticos estes fragmentos bastante viscosos, quando em grande quantidade, aderem aos grãos circundantes congelamento coesivo do fluxo
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