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F I C H A C A T A L O G R Á F I C A (Preparada pelo Centro de Cata logação-na- fon te , C â m a r a Brasileira do L iv ro , SP) Keni t i ro , Suguio, 1937- K43i I n t r o d u ç ã o à sedimentologia. São Paulo, Ed- gard Bliicher, Ed. da Universidade de São Paulo, 1973. p. ilust. Bibliografia. 1. Rochas sedimentares 2. Sed imen tação e de- pós i to I . T í tu lo . 1 0 n s i q CDD-551.303 552.5 índices para ca tá logo s is temát ico 1. Rochas sedimentares Petrologia 552.5 2. Sed imen tação : Geologia 551.303 INTRODUÇÃO À SEDIMENTOLOGIA KENITIRO SUGUIO Professor Assistente Doutor, Departamento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências Universidade de São Paulo. EdiTORA EDGARD BLUCHER ITCJA. EDITORA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO CONTEÚDO PREFÁCIO XV NOTA DO AUTOR X V I I 1. INTRODUÇÃO '. 1 © 1 973 Editora Edqard BlUcher Ltda. Definição de campo de ação da sedimentologia 2 Fenómenos de intemperismo e desintegração, erosão e transporte 3 ^ j r l i *} C Mecanismos de sedimentação física (mecânica), química ou orgânica 3 / ( )g y y KC^ , ' í l '/ * Téctonismo e ambiente de sedimentação 3 * ^ ^dCj"^, Formações sedimentares e condições de deposição 4 l • Processos diagenéticos 4 QO V 7 "% 2. TRABALHOS PRELIMINARES DE CAMPO, INCLUSIVE AMOSTRA- U \o ><? G E M 6 * Propriedades dos grãos componentes 6 Atributos dos grãos componentes nos agregados 7 Propriedades dos agregados 7 EDITORA EDGARD BLUCHER LTDA. Trabalhos de campo 8 0 1000 CAIXA POSTAL 5450 — R U A PEIXOTO GOMIDE, 1400 Trabalhos em afloramentos 8 END. TELEGRÁFICO: BLUCHERLIVRO — FONES (011)287-2043 E 288-5285 Apresentação dos dados de campo 10 SÃO PAULO — SP — BRASIL Descrições 10 Seções ou perfis geológicos 11 Seções colunares 11 Seções ou perfis estratigráficos 13 Usos das técnicas de ilustração 14 Amostragem de sedimentos 15 i . . . . _ . Generalidades 15 . , r , ,. a Finalidades da amostragem 16 Amostragem normal em afloramentos 17 p j - . j . y ., , , •(• rSr / O Tipos de amostras em afloramentos 18 p P , Amostra compostas x amostras simples 20 R r p . " ^ • *3 . .&f l tó'. v ( l v Amostragem especial em sedimentos inconsolidados •. . . 21 —< IN U V " ,. \ \ s especiais ligados à amostragem em afloramentos 22 A Vv\ Amostragem de subsuperfície 22 Amostras de áreas cobertas por água 23" * Tamanhos das amostras 25 y i H introdução à sedimentologia 3. DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES DAS ROCHAS SEDIMEN- TARES EM LABORATÓRIO '. 26 Preparação prévia das amostras 26 Secagem das amostras 26 Remoção de sais solúveis em água 26 Separação de águas intersticiais (águas contidas em poros) 27 Preparação de sedimentos consolidados 27 Preparação de arenitos 28 Preparação de sedimentos argilosos e sílticos 30 Floculação de sedimentos argilosos e sílticos 31 Preparação de carbonatos 33 Preparação de amostras para exame microscópico (seções delgadas) 34 Conceito de escala granulométrica 34 Conceito de diâmetros em sólidos irregulares 34 Escalas granulométricas : 35 Funções das escalas granulométricas 38 Análise granulométrica de sedimentos 38 Introdução 38 Finalidades das análises granulométricas 38 Velocidade de decantação de partículas pequenas — lei de Stokes 39 Método de análises granulométricas 45 Sedimentos grosseiros 46 Sedimentos finos 49 Determinação da distribuição granulométrica por seções delgadas (método de Friedman) 58 Comparação entre os métodos de análise granulométrica 60 Exemplo de folha de cálculo de análise granulométrica 61 Representação gráfica de análises granulométricas 63 Escolha dos valores dependentes, independentes e da escala 63 Tipos de gráficos usados 64 Gráficos envolvendo duas variáveis 65 Histogramas 65 Curvas de frequência simples 66 Curvas de frequência acumulada ou curvas acumulativas 67 Gráficos envolvendo três ou mais variáveis 70 Diagramas triangulares 70 Gráficos com distância ou tempo como variável independente 72 Distância 72 Tempo 72 Outros métodos de representação gráfica 72 Diagramas de barras 72 Diagramas circulares 73 Elementos de análise estatística 73 Conceito de distribuição de frequência 74 Histograma como instrumento estatístico 74 Curvas acumulativas como instrumento estatístico 75 Introdução às medidas estatísticas 76 Medidas de tendência central 76 Medidas de grau de dispersão ou espalhamento 77 Medidas de grau de assimetria 78 Medidas de grau de agudez dos picos 79 Distribuições de frequências aritméticas e logarítmicas 79 Medidas dos quartéis e dos momentos 80 Medidas dos quartéis 80 Medidas dos momentos 81 Questão de frequência 81 Análise estatística de dados granulométricos 82 Tendência central 83 Grau de seleção 85 Grau de assimetria 87 Curtose (grau de agudez dos picos) 89 Exemplo de aplicação de análise estatística a dados granulométricos de sedimentos 90 Usos dos parâmetros granulométricos de sedimentos 91 Morfometria e textura superficial das partículas sedimentares 97 Grau de arredondamento 98 Métodos de determinação 100 Grau de esfericidade 102 Métodos de determinação 103 Outros métodos de representação de forma das partículas sedimentares . . 107 Relações entre arredondamento e esfericidade 113 Representação gráfica e tratamento estatístico de forma e arredondamento 114 Significado geológico da forma e arredondamento 118 Textura superficial das partículas 121 Outras classificações 124 Fenómenos de alteração das partículas sedimentares 125 Alterabilidade das partículas 127 Orientação de partículas sedimentares: petrofábrica sedimentar 128 Elementos de petrofábrica 129 Padrões de petrofábrica de conglomerados, arenitos e folhelhos 130 Métodos de medição de orientação das partículas 132 Orientação de seixos em conglomerados 132 Técnica para coleta de seixos 132 Trabalho de laboratório 133 Orientação dos grãos em arenitos 134 Petrofábrica de argilas e folhelhos 136 Composição mineralógica 136 Minerais detríticos e não-detríticos 137 Minerais acessórios 138 Análise de resíduos insolúveis 139 Propriedades de massa das rochas sedimentares 140 Cores dos sedimentos 140 Introdução ™ Fatores determinantes • 141 Minerais coloridos em sedimentos 144 Significado geológico 145 Exemplos brasileiros 148 Peso específico e densidade 149 Peso específico de grãos minerais 149 introdução à sedimentologia Métodos de determinação de peso específico de grãos minerais 150 Peso específico de rochas sedimentares 151 Porosidade 152 Definição 152 Fatores que influem na porosidade primária 152 Fatores que influem na porosidade secundária 154 Comportamento da porosidade com a profundidade 154 Determinação da porosidade 156 Importância do estudo da porosidade das rochas sedimentares 165 Permeabilidade 166 Fatores que influem na permeabilidade 167 Relações entre a porosidade e a permeabilidade 168 Métodos de determinação de permeabilidade 169 Conceitos de permeabilidade absoluta, efetiva e relativa 170 Cálculo de permeabilidade efetiva a partir de dados de testes de for- mação 172 Outras propriedades de massa das rochas sedimentares 174 ALGUNS CONCEITOS FUNDAMENTAIS SOBRE AS ROCHAS SE- DIMENTARES 176 Conceito de maturidade dos sedimentos 176 Fatores de maturidade 177 Maturidade dos principais tipos de depósitos sedimentares 178 Maturidade de cascalhos e conglomerados 178 Maturidade de areias e arenitos 179 Maturidade de argilitos (folhelhos) 179 Estádios de maturidade textural 179 Maturidade e ambiente de sedimentação 181 Diagênese e litificação 183 Ambientes diagenéticos 184 Ambiente diagenético marinho 184 Ambientes diagenéticos não-marinhos 187 Processos diagenéticos 187 Cimen tacão187 Autigênese 188 Diferenciação diagenética 190 Metassomatismo diagenético 190 Dissolução intra-estratal 191 Compactação 191 Silicificação e dolomitização 192 Dolomitização 192 Silicificação 193 Diagênese de sedimentos arenosos 194 Cimentação simples 195 Matriz argilosa 195 "Ligações" complexas 195 Diagênese de sedimentos argilosos 196 Diagênese de rochas carbonáticas 197 Diagênese de matéria orgânica 197 conteúdo XI Diagênese do carvão (carbonização ou hulheização, ou incarbonização) 198 Estádios diagenéticos do carvão 199 Relação entre as diagêneses do carvão e das rochas encaixantes 200 5. ESTRUTURAS SEDIMENTARES 201 Classificação das estruturas sedimentares 202 Tamanho e forma dos corpos rochosos 203 Marcas onduladas 205 Classificação e descrição de marcas onduladas 205 Estudos quantitativos dos fatores, que condicionam a forma e a distribuição das marcas onduladas 207 Marcas onduladas eólicas 207 Marcas onduladas de corrente e de oscilação, de origem aquosa 208 Marcas onduladas de corrente 208 Marcas onduladas linguóides 210 Marcas onduladas rombóides 210 Marcas onduladas de oscilação 211 Ondas regressivas de areia 212 Ondas progressivas de areia 212 Estrutura interna de marcas onduladas 213 Registro geológico de marcas onduladas 214 Problema da preservação 214 Distribuição vertical 214 Litologia das marcas 215 Exemplos de marcas onduladas em sedimentos antigos 215 Importância paleogeográfica 215 Gretas de contração (pelotas de argila e bolas de carvão) 216 Pelotas de argila (clay galls) 219 Estruturas externas singenéticas originadas por correntes turbilhonares e outros mecanismos 220 Turboglifos (flute marks) 221 Escavações transversais e diagonais (transverse and diagonal scours) 221 Sulcos de lavagem (RUI marks) 221 Sulcos e cristas longitudinais (longitudinal furrows and ridges) 222 Marcas triangulares acunhando-se à jusante (triangular marks tapering down current) 223 Marcas semelhantes a travesseiro (pillow like sanar marks) 223 Canais (channels) 224 Escavações por obstáculos (obstacle scours) 224 Marcas de objetos (tool marks) 224 Marcas contínuas 224 Marcas descontínuas 225 Sulcos de lavagem associados a objetos (rilled tool marks) 225 Fraturas de tensão (tension cracks) 225 Marcas frondescentes (frondescent marks) 226 Linhas de deixa (swash marks) 226 Pequenas cavidades de sedimentos (pit and mound structures) 226 Concreções singenéticas e epigenéticas 226 Composição das concreções 227 Forma e tamanho 227 XII introdução à sedimentologia Feições superficiais e internas 227 Natureza da encaixante e suas relações com as concreções 229 Classificação das concreções 229 Concreções singenéticas 231 Concreções epigenéticas 233 Estratificações paralelas e cruzadas 233 Generalidades 233 Classificação dos estratos , 234 Estratificação e granulação 235 Estrutura interna dos leitos 236 Fatores que determinam a ocorrência da estratificação 236 Atitude dos estratos 237 Estratificação cruzada 237 Introdução 237 Classificações de estratificações cruzadas 239 Estratificações cruzadas em estudos paleogeográficos 243 Exemplos brasileiros de mapeamento de estratificações cruzadas 246 Estruturas gradativas ou gradacionais 248 Características gerais 248 Tipos de leitos gradativos 249 Correntes de turbidez e estrutura gradativa 251 Turbiditos 252 Padrões verticais de sucessão de camadas 253 Sucessões heterogéneas 254 Sedimentos rítmicos 254 Ciclos de sedimentação 256 Ciclotemas 258 Estruturas orgânicas 260 Bióstromos e biohermes 261 Estromatólitos 263 Outros tipos de estruturas orgânicas 263 Posição dos vestígios orgânicos em relação à matriz 264 Natureza dos contatos: concordante ou discordante 265 Classificação das superfícies de discordância 265 Deformações atectônicas de estruturas 267 Estruturas simétricas de sobrecarga (load cast) 268 Pseudonódulos (bali and pillow) 269 Laminação convoluta (convolute lamination) 270 Acomodações ligadas a intemperismo e erosão 272 Estruturas de deslizamento 273 Boudinage 274 Brechas intraformacionais 274 Diques elásticos 275 Domos salinos 276 Estruturas causadas por escape de gases 277 Perturbações de estruturas por ação de organismos 277 Outras estruturas de origem química 277 Oólitos (pisólitos) 278 Geodos (cavidades miarolíticas) 279 Cone-em-cone 280 conteúdo XIII Estilólitos 281 Septária 284 Dendritos 285 Impressões e contramoldes de cristais 285 Outras estruturas 286 Fulguritos 286 Prismas de arenito 286 Maprock 286 Paleocorrentes e dispersão 287 Estratificação cruzada e paleogeografia 288 Estruturas lineares e estudos de paleocorrentes 288 Representação dos resultados direcionais 289 Método de Gryaznova 290 Processo vetorial 293 BIBLIOGRAFIA 297 ÍNDICE DE AUTORES 309 ÍNDICE DE ASSUNTOS 312 PREFÁCIO Os geólogos brasileiros sempre se preocuparam com obras de cará te r didát ico. Exemplo disso foi a notáve l "Geologia do Brasil" (1943) de Othon Henry Leonardos e Avelino Ignacio de Oliveira. Inegavelmente, porém, a e l aboração de trabalhos didát icos devotados aos mais diversos setores das Geociências sobreveio à cr iação, no país, de cursos especialmente destinados à formação de geólogos. Essa cr iação, em termos de t rad ição , foi qiiase ontem, pois ocorreu apenas há uma década e meia. Em tão pouco tempo, somente no â m b i t o da Universidade de São Paulo, os compênd ios originais ou traduzidos e adaptados, preparados pelo seu pessoal docente, montam a cerca de uma trintena. Embora r econheçamos a utilidade das t r aduções adaptadas, somos mais favoráveis às obras didát icas inteiramente preparadas por professores bra- sileiros. Nestas, os exemplos fornecidos e os problemas focalizados são pre- dominantemente os do nosso país. É o que acontece com o l ivro que temos o prazer e a honra de prefaciar. O seu autor, o professor doutor Keni t i ro Suguio é um dos professores universi tár ios mais competentes na sua especialidade. Diplomado como geólogo, pela Universidade de São Paulo, em 1962, já publicou mais de uma vintena de artigos científicos, devotados, sobretudo, às pesquisas sedimen- tológicas. Após três anos de trabalho na Pe t rob rá s , transferiu-se para a USP, onde atualmente é o responsável pelo curso de Sedimentologia (Departa- mento de Paleontologia e Estratigrafia do Instituto de Geociências) . D o u - torou-se, em 1968, na USP. Em 1970, estagiou no J apão , onde teve oportu- nidade de realizar estudos sobre sed imentação marinha e geoquímica de sedimentos, respectivamente, no Instituto Oceanográf ico da Universidade de T ó q u i o e no Serviço Geo lóg ico do J a p ã o . Grande é a apl icação da Sedi- mentologia no setor económico , sem negligenciar a sua impor tânc ia para a Estratigrafia e Geomorfologia. Acha-se de pa rabéns , pois, a geologia nacional que vai contar com um l ivro de texto cuidadosamente elaborado por um especialista ac qual n ã o faltam nem a experiência nem a competênc ia requeridas. São Paulo, 26-9-1972 Josué Camargo Mendes NOTA DO AUTOR O estudante brasileiro que se inicia no campo da Sedimentologia res- sente da falta de c o m p ê n d i o s em l íngua portuguesa. Apesar da reconhecida impor t ânc i a deste ramo, entre as várias dis- ciplinas das Geociências , somente um l ivro, de autoria do prof. dr. J. M . Mabesoone, do Insti tuto de Geociênc ias da Universidade Federal do Recife, versa sobre o assunto. Esperando poder contribuir , de alguma forma, para minorar essa de- ficiência, o Autor apresenta este trabalho. Neste c o m p ê n d i o são apresentadas as técnicas fundamentais de trabalhos de campo e de labora tó r io , procurando, ao mesmo tempo, fornecer ideias acerca de algunsconceitos básicos sobre os fenómenos envolvidos nas diversas fases genét icas e evolutivas das rochas sedimentares. O capí tu lo de Estruturas Sedimentares, nos seus aspectos des- critivos, foi baseado principalmente nas apostilas do antigo curso de Estra- tigrafia, de autoria do prof. dr. Setembrino Petri, editadas pelo CEPEGE (Grémio dos Estudantes de Geologia da U.S.P.). O Autor espera que, se nesta edição algumas imperfeições passarem despercebidas, apesar de repetidas revisões, possa receber valiosas sugestões dos senhores leitores, que con t r ibu i r ão para um aprimoramento cada vez maior do l ivro. O Autor deseja expressar os mais sinceros agradecimentos ao prof. dr. Sérgio Estanislau do Amara l que, a lém de tê-lo guiado nos primeiros passos dentro da Sedimentologia, j á pelos idos de 1961, teve a paciência de realizar uma demorada e minuciosa leitura crítica do manuscrito. Agra- dece t a m b é m ao prof. dr. Josué Camargo Mendes, pelo imprescindível es- t ímulo durante a e l aboração da obra e por ter tido a bondade, concordando prontamente, de prefaciar este l ivro. São Paulo, 26-9-1972 K E N I T I R O S U G U I O
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