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19/10/2011 1 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos AMBIENTES DE SEDIMENTAÇÃO MARINHOS SILICICLÁSTICOS AUGUSTO MINERVINO NETTO Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos ▪ Definição de ambientes siliciclásticos ▪ Transporte e deposição de sedimentos clásticos ▪ Fatores controladores do volume de sedimentos clásticos que aportam às zonas costeiras ▪ Principais características sedimentológicas dos grãos clásticos ▪ Os principais processos físicos atuantes nas zonas costeiras – rios, marés, ondas e correntes ▪ O efeito modelador das zonas costeiras – as variações do nível do mar ▪ Ambientes dominados por rios ▪ Ambientes dominados por ondas ▪ Ambientes dominados por marés ▪ Características geológicas/geomorfológicas de estuários ▪ Características geológicas/geomorfológicas de deltas ▪ Plataformas continentais siliciclásticas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Objetivo Mostrar que: • A formação de depósitos siliciclásticos são dependentes primordialmente da tectônica local, variações do nível do mar e clima. • A complexa interação dos fatores acima mencionados aliada as características meteo- oceanográficas produzem distintos ambientes marinhos siliciclásticos. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos NATUREZA DOS SEDIMENTOS TERRÍGENOS BIOGÊNICOS AUTIGÊNICOS COSMOGÊNICOS VULCANOGÊNICOS SEDIMENTOS MARINHOS PELÁGICOS – MAR ABERTO, ÁGUAS PROFUNDAS HEMIPELÁGICOS - TRANSICIONAIS NERÍTICOS - COSTEIROS Ou tipos de sedimentos que ocorrem nos oceanos 19/10/2011 2 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos DISTRIBUIÇÃO ESQUEMÁTICA DOS SEDIMENTOS NA MARGEM CONTINENTAL Sedimentos Alóctones e Autóctones Sedimentos de Natureza Terrígena (Litogênicos, detríticos e siliciclásticos) Bacia Oceânica Equador Pólo Norte Sedimentos Glaciais Pólo Sul Sedimentos Glaciais Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Sedimentos carbonáticos vs. siliciclásticos ooides ooides Platô recifal Sedimentos litogênicos, detríticos, clásticos. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Sedimentos Terrígenos Constituintes Clásticos (fragmentos de minerais e rochas) O processo de desintegração e decomposição é designado de intemperismo. Transportados pela bacia de drenagem, ventos, geleiras, correntes oceânicas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Os principais constituintes terrígenos inorgânicos são formados por fragmentos de rochas. Grãos minerais leves (quartzo, feldspato, mica) Grãos minerais pesados (magnetita, ilmenita, zircão e rutilo) Sedimentos Terrígenos Os minerais de argila (argilominerais) tem significativa presença nas lamas de natureza terrígena, cujos componentes de maior ocorrência são as ilitas, caulinitas, clorita e esmectita. Terrígenos: são os componentes originados da erosão de áreas situadas fora da bacia deposicional e carreada para a mesma como sólidos. 19/10/2011 3 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Depósitos coluvionares – minerais pesados Turmalina (A - J); Zircão (K –N); Rutilo (O – P); Granada (Q ). Placeres costeiros, Extremo Sul da Bahia. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos FONTES E VOLUMES DE SEDIMENTOS TERRÍGENOS FONTE QUANTIDADE ESTIMADA (109 tons/ano) Rios 18.3 Glaciares 2.0 Poeira eólica 0.6 Erosão costeira 0.25 Detritos vulcânicos 0.15 Água subterrânea <0.48 http://www.odp.usyd.edu.au/odp_CD/ Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos O transporte dos grãos sedimentares até a bacia deposicional é modulado pela competência dos fluxos aquosos. Duas noções emergem como importantes: Competência – tamanho das partículas que podem ser movimentados pelo fluxo aquoso. Capacidade – quantidade de material que pode ser movimentado por unidade de tempo. Transporte Sedimentar Rio Jequitinhonha Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Transporte e Deposição de Sedimentos Clásticos • Rochas cristalinas são três vezes mais resistentes à erosão que rochas sedimentares. A intensidade do intemperismo e erodibilidade são reduzidas com o aumento do conteúdo de quartzo. • Cadeias montanhosas (Andes) produzem mais sedimentos que regiões cratônicas. Planície quaternária Embasamento Ponta de Corumbau 19/10/2011 4 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Fatores Meteorológicos e Oceanográficos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Perfil de Equilíbrio – sedimentos se acumulam verticalmente até alcançar a base de onda que teoricamente é a profundidade acima da qual os processos de transporte impedem à acumulação. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos A herança geológica Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos A distribuição dos sedimentos nos oceanos são controlados por seis fatores primários: A idade da crosta oceânica; O comportamento tectônico da crosta oceânica; Variações do nível do mar; Arcabouço geológico-geomorfológico da parte emersa; Natureza e localização dos sedimentos de origem; Comportamento dos processos sedimentares oceanográficos e climáticos que modelam a deposição de sedimentos na bacia. Transporte e Deposição de Sedimentos Clásticos 19/10/2011 5 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Fluxo de Sedimentos para a Zona Costeira Controle tectônico Geologia Clima Rio Amarelo, China O clima controla as taxas de intemperismo, de erosão e de transporte de detritos até as linhas de costa. Essa influência é exercida inclusive na maturidade textural e mineralógica dos sedimentos clásticos acumulados nas margens continentais. Sedimentos alogênicos (= alóctone) Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Natureza e Volume dos Sedimentos Tamanho da bacia de drenagem; Relevo; Geologia/Geomorfologia Clima; Vegetação. Estes fatores governam a quantidade, o tamanho do grão e a forma com que chegam a linha de costa. Controle Tectônico Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Sedimentos Terrígenos Soerguimento = 5,7 mm/ano. Presença de duas fossas. Devido ao gradiente topográfico, freqüente atividade tectônica, alta erodibilidade das rochas, altos índices pluviométricos, tufões. Esta torna-se uma das mais importantes áreas de produção de sedimentos do mundo. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Sedimentos Terrígenos Mais de 30% da descarga dos rios em Taiwan, apresentam um fluxo hiperpicnal. Taiwanese rivers presently discharge > 300 Mt of sediment to the surrounding ocean each year. 19/10/2011 6 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos A velocidade de transporte controla o tamanho dos grãos que podem ser carreados (a exceção das geleiras que carregam sedimentos de todos os tamanhos). A velocidade de transporte conseqüentemente provoca a seleção dos sedimentos por tamanho de grãos. Fluxo A força que impulsiona o objeto é representada pelo Fluxo, o objeto é designado partícula sedimentar ou Grão, e o atrito estático é dada pela relação de forças entre o grão com o fundo e com outros grãos circunvizinhos. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Transporte de Sedimentos Silte e Argila Areia Cascalho Fluxo O transporte de materialsólido na coluna d’água pode ser feito como carga de fundo ou em suspensão, dependendo do tamanho do sólido e das condições de fluxo. Para que qualquer movimento se inicie, o fluxo que impulsiona o objeto tem de ser maior que o atrito estático. Arrasto, saltação, rolamento e suspensão Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Relação de forças entre o grão, o fundo e os grãos circunvizinhos. A intensidade da força que impulsiona o grão, o fluxo, irá depender : Velocidade do fluxo Viscosidade de fluido Profundidade da lâmina d’água O atrito estático é a força que se opõe ao movimento do grão. Forma, tamanho e densidade do grão Altura do centro de gravidade do grão Forças coesivas entre o grão e os grãos circunvizinhos Viscosidade do fluxo e Tensão de cisalhamento. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Velocidade Limite para Transporte em Fluxos Unidirecionais 2 25 0.75 19/10/2011 7 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos DESCARGA DE SEDIMENTOS FLUVIAIS 142 131 444 256 210 232 1438 17 150 18 154 28 30 113 17 110 31 66 133 290 285 3228 62 930 3000 1738 100 25 59 67 150º W 120º 90º 60º 30º W 0º 30º E 60º 90º 150º E 30º S 0º 30º N 60º N Sediment yield essentially no discharge to the ocean <10 10- 50 50- 100 100- 500 500- 1000 > 1000 Produção de sedimento ton km2 /ano Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Drenagem Descarga Ranking Rio País Km2 m3/seg 1 Amazônia Brasil 5.778.000 212.400 2 Congo Zaire 4.014.500 39.650 3 Yangtze China 1.942.500 21.800 4 Brahmaputra Bangladesh 935.000 19.800 5 Ganges Índia 1.059.300 18.700 6 Yenisei Rússia 2.590.000 17.400 7 Mississipi EUA 3.222.000 17.300 8 Orinoco Venezuela 880.600 17.000 9 Lena Rússia 2.424.000 15.500 10 Paraná Argentina 2.305.000 14.900 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Espessura de Sedimentos nas Margens Continentais e Bacias Oceânicas 19/10/2011 8 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Quatro fatores que regulam o comportamento deposicional em plataformas continentais: Q = taxas de entrada de sedimentos R = mudanças do nível do mar M = tamanho dos grãos D = transporte sedimentar (marés, deriva litorânea, correntes costeiras e oceânicas) = Espaço de Acomodação Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Acomodação e Nível do Mar Nível de base Superfície deposicional Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Magnitude da descarga de sedimentos – Megatoneladas/ano Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos 19/10/2011 9 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos A deposição das últimas grandes formações sedimentares da bacia ocorreu a partir do Mioceno Superior, com o estabelecimento da drenagem do Rio Amazonas para o Oceano Atlântico entre 11,8 e 11,3 Ma. Considerando-se uma espessura de cerca de 10 km depositadas em aprox. 10 Ma. Taxa deposicional média de 1,0 m/ka. Taxas de sedimentação de até 5 m/ka para o Pleistoceno Superior durante as fases de mar baixo (glaciais), quando o Rio Amazonas esteve diretamente conectado ao seu cânion, na borda da plataforma e talude continental. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos O Leque do Amazonas - Megadeslizamentos O leque é caracterizado por um espesso prisma de sedimentação siliciclástica, com espessura que chega a 9.000 e está entre os mais expressivos complexos turbidíticos modernos, se estendendo por cerca 700 km além da quebra de plataforma continental. Os depósitos de movimentos de massa do Leque do Amazonas são climaticamente induzidos, modulados por variacões glacio-eustáticas: durante fases de rebaixamento de nível eustático, a dissociação dos hidratos de gás seria um dos principais mecanismos iniciadores de deslizamentos submarinos no leque. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos O Complexo de Megadeslizamentos do Amapá Sucessão vertical de instabilidade gravitacional Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Origem dos Sedimentos - Rios RIOS Leques submarinos dos rios Ganges e Indus. Delta e leque submarino do rio Mississipi. 19/10/2011 10 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Poeira cruzando o Mar do Japão. Khartoum, Sudão Ação Eólica Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ação Eólica Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Mirante de Deus, PB Rocha Matriz ou Área Fonte By-pass de sedimentos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Lençois Maranheses, MA. Dunas Eólicas Ativas Área Fonte Dunas ativas são depósitos sedimentares controlados pelo clima, tectônica e eustasia. Estas acumulações eólicas representam áreas onde ocorre um déficit de sedimento local. 19/10/2011 11 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Distância de transporte Largo, mais angular Menor, mais arredondado Arrendondamento e Esfericidade Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Selecionamento Areias Bem Selecionadas Areias Muito Mal Selecionadas Selecionamento, arredondamento e esfericidade tendem a aumentar com o aumento do transporte. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Esfericidade Selecionamento Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Porosity Varies with % Cement 19/10/2011 12 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Porosity Varies with Sorting Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos MORE POROUS LESS POROUS Fractured Shale Unfractured Shale Porosity Varies with Fracturing Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Rocha Sedimentar Clástica: Conglomerado (fragmentos de seixos e matriz arenosa e/ou pelítica). Extremamente mal selecionada. Em ambientes clásticos, tendo uma única fonte: Seleção do sedimento aumenta na direção do transporte; A média diminui (mm); Assimetria tende para grãos mais finos; Curtose Classificação granulométrica de Wentworth (1922) Classificação (phi) mm Areia muito grossa -1 a 0 2 a 1 Areia grossa 0 a 1 1 a 0,5 Areia média 1 a 2 0,5 a 0,25 Areia fina 2 a 3 0,25 a 0,125 Areia muito fina 3 a 4 0,125 a 0,062 Silte 4 a 8 0,062 a 0,0039 ( = - log2d; onde d é o diâmetro de grão em mm) Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Os sedimentos constituem-se de três componentes, os quais podem ocorrer associados em diferentes proporções: Terrígenos: são os componentes originados da erosão de áreas situadas fora da bacia deposicional e carreada para a mesma como sólidos. Exemplos: grãos de quartzo, feldspato, minerais pesados e argilominerais. Aloquímicos: Os aloquímicos são substâncias formadas a partir da precipitação de soluções dentro da bacia de deposição e que foram posteriormente retrabalhados dentro dessa bacia Exemplo: coquinas, oólitos, fragmentos de carbonatos em geral. Ortoquímicos: Os ortoquímicos são substâncias precipitadas dentro da bacia de deposição e que não apresentam evidências de pouco ou quase nenhum transporte posterior. Exemplos: evaporitos, calcita preenchendo espaços porosos de arenitos. Aloquímicos e ortoquímicos são constituintes químicos enquanto terrígenos são constituintes clásticosou detríticos. 19/10/2011 13 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Planície costeira do rio Jequitinhonha Canais de maré (inlet) Ambiente dominado por ondas (deriva litorânea) Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Os principais processos físicos atuantes nas zonas costeiras “e a formação dos compartimentos geomorfológicos” Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Canais (inlets) Planícies de maré Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos 19/10/2011 14 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos SEDIMENTAÇÃO Variações do Nível do Mar Tectônica Clima Variáveis Controladoras dos Ambientes Siliciclásticos Principais controles Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Fatores determinantes na arquitetura deposicional – padrão estratal e distribuição das litofácies (modificado de Peter Vail, 1987). Variáveis Fundamentais Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos 19/10/2011 15 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Curvas de Variação do Nível do Mar Efeito Modelador das Zonas Costeiras A: curva esquemática de variação do nível relativo do mar nos últimos 150.000 anos, para a costa leste-nordeste do Brasil esboçada com base na curva eustática de Chappell & Shackleton (1986). B: curva de variação do nível relativo do mar nos últimos Martin et al. (2003 ) 220 ky 19/10/2011 16 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos m e tr o s Curva do Nível Eustático do Mar para os últimos 2 Ma. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Alterações de caráter tectônico e/ou isostático atuante no continente. MÚLTIPLOS PROCESSOS COMBINADOS A B Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Alterações do Nível de Base Além das variações do nível do mar, o estoque de sedimentos será controlado pela área da bacia de drenagem, relevo e clima Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Vales incisos Depósitos Deltáicos Efeito das flutuações do nível de base Experimento demonstrando a formação de veles incisos e frentes deltaicas decorrente de um rápido abaixamento do nível do mar. Nível de base 19/10/2011 17 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Marés, ondas e correntes associadas a eventos de tempestades, desempenham na zona costeira um papel de grande efetividade dinâmica na distribuição, remobilização e retrabalhamento de sedimentos e formação de feições sedimentares características. Conjunção dos Fatores Meteo-Oceanográficos Zonas costeiras sistemas não-lineares Furacão, Ivan Indonésia, 2006 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Linhas de costas podem ser predominantemente erosivos ou deposicional A ação das ondas, marés e correntes litorâneas comanda os processos de erosão e deposição ao longo das costas. Dependendo da intensidade dos fatores meteo-oceanográficos, da taxa de estoque de sedimentos e da declividade da zona costeira haverá uma maior ou menor acumulação de sedimentos clásticos no ambiente costeiro. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Intercâmbio do estoque de sedimentos clásticos N Foz do Rio São Francisco Estuário dominado pela ação modeladora das ondas Regra de Brunn, o perfil médio de equilíbrio é rompido com mudanças do nível relativo do mar. a) Retrogradação b) Progradação Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Planície Costeira do rio Doce 19/10/2011 18 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Imagem Landsat 7, demonstrando transporte de sedimentos no estuário do rio Geba, na Guiné-Bissau. Aporte de Sedimentos Clásticos sendo injetados na bacia deposicional Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes Dominados por Rios Delta do Paraíba do Sul Os sedimentos aluvionares que alcançam a linha de costa são redistribuídos pela bacia através dos processos de deriva litorânea, correntes costeiras e marés. O Delta do Paraíba do Sul formado por depósitos de areias fluviais que foram retrabalhados por processos marinhos ao largo da desembocadura fluvial. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes Dominados por Rios Rio Cathy Bancos recifais Delta temporário Terras Úmidas Costeiras Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Geração dos Orbitais de Ondas Comprimento de onda As ondas constituem um dos processos marinhos mais efetivos no selecionamento e redistribuição dos sedimentos depositados nas regiões costeiras e plataforma continental interna. Altura de onda Cava 19/10/2011 19 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Propagação de ondas em águas profundas Wave base Wave base Zona de arrebentação Zona de surfe Praia Propagação de ondas em águas rasas Metade do comprimento de onda (L/2) Face de praia Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Dinâmica Costeira em Ambientes Dominado por Ondas Atuação da alternância da energia de ondas Alterações no pacote sedimentar do prisma praial Alterações no perfil topográfico Mudanças granulométricas Costa da California, EUA. 28, março/2010 20, janeiro/2010 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambiente Dominado por Ondas A morfologia da linha de costa reflete essencialmente a interação entre o estoque de sedimentos e os processos meteo-oceanográficos atuantes na bacia deposicional. A deriva litorânea constitui um dos processos mais significativos de transporte de sedimentos. N Deriva Litorânea Dunas - Depósitos de areias litorâneas Comuns ao longo de costas dissipativas, expostas à ação dos ventos. Clima; Suprimento de sedimentos; Velocidade dos ventos; Textura de sedimentos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Esse fato é de fundamental importância na dinâmica costeira, uma vez que a energia das ondas, e sua capacidade de viabilizar o transporte de sedimentos, é diretamente proporcional ao quadrado da sua altura. A energia das ondas, expressa em Joules/m², da qual depende a capacidade de remobilização dos sedimentos: E=1/8ρ.g.Hb² Onde: ρ é a densidade da água do mar, g a aceleração da gravidade, e Hb a altura da onda na arrebentação. 19/10/2011 20 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Dunas Costeiras A origem e evolução das acumulações eólicas são determinadas por fatores ambientais de escala regional ou local: (i) suprimento de sedimentos, (ii) textura dos sedimentos, (iii) cobertura vegetal (iv) velocidade e variabilidade dos ventos (v) topografia pretérita (vi) variações climáticas e do nível do mar e (vii) soerguimento e subsidência tectônicas. Nas zonas costeiras podem ser adicionadas: profundidade do lenço freático, amplitude das marés, morfologia praial, orientação da linha de costa. A construção e evolução das dunas costeiras são decorrentes de processos atuantes a longo e a curto prazo. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Migração de Ilha Barreira, Cape Cod, Massachusetts Sentido da Deriva Litorânea A dispersãode sedimentos arenosos ao longo da costa, em ambientes dominados por ondas, resulta essencialmente da atividade das ondas que, ao se aproximarem da linha de costa formando um ângulo agudo, geram uma corrente que flui paralelamente à mesma. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Oceanside, California Ambiente Dominado por Ondas Praias arenosas representam uma feição efêmera ao longo do tempo, sendo modeladas continuamente pelos processos continentais, oceânicos e atmosféricos. Dessa forma, esses ambientes dinâmicos estão em permanente transformação. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Morfodinâmica Praial A morfologia e granulometria de praias arenosas é controlada por vários fatores, dos quais os principais são: o suprimento de sedimentos para a zona costeira pelos rios, e os processos oceanográficos (ondas, marés, correntes costeiras e ação de tempestades). Praia de Guaibim, Valença, BA. 19/10/2011 21 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos 0 1 2 3 4 5 6 7 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Distância (m) Co ta ( m) 22/02/2008 6/5/2008 18/8/2008 13/11/2008 Morfodinâmica Praial Estado morfodinâmico – dissipativo a intermediário Praia de Guaibim, Valença, BA. 1,2 – 1,3 m. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Correntes de Retorno Barra da Tijuca, RJ Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Planície Costeira de Caravelas – ambiente dominado por ondas ? Ambiente progradacional tendo como fonte de sedimentos o ambiente marinho. Andrade, 2000 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Qual a importância de fenômenos em escala temporal curta? Dinâmica de fluidos; Processos meteo-oceanográficos; 19/10/2011 22 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambiente Dominado por Ondas e Rios Desembocadura do rio Paraíba do Sul 1 1- Efeito Molhe Hidráulico 2- Fase de formação de cordões arenosos 2 2 Depósitos Marinhos Depósitos Fluviais Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Efeito Parede Hidrodinâmica Planície Costeira de Caravelas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ilha Barreira, EUA Carolina do Norte, EUA Cordões arenosos Feições típicas de um sistema de mar transgressivo. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ilha Barreira, Portugal 19/10/2011 23 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ilha Barreira, EUA Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Área onde ocorre mistura de processos fluviais e marinhos. Contrario dos deltas apresentam taxas de fornecimento de sedimentos inferiores à sua capacidade de retrabalhamento por processos bacinais. Interação de fluxos: estuários dominado por ondas vs. marés Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes Dominados por Marés Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambiente Dominado por Marés Micro-marés (0 – 2m) Meso-marés (2 – 4m) Macro – marés (> 4m) Ambientes dominantes nas regiões sujeitas à macro-marés: Estuários; Planícies de maré; Manguezais; Pântanos de água salgada (marismas ou salt marshes). 19/10/2011 24 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Estuários são formados durante a transgressão de vales incisos. Parte distal de um vale fluvial afogado Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes Dominados por Marés As marés que são observadas nas zonas costeiras resultam do empilhamento e amplificação das marés oceânicas, à medida que estas se movem sobre a plataforma continental e para dentro de estuários e baías. Planície de maré, no litoral do Pará Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes Dominados por Marés Delta do Amazonas Costas submetidas a um regime de macromarés (amplitude > 4m) mostram estuários marginados por amplas planícies de maré lamosas ocupadas por extensos manguezais ou marismas, que transicionam rumo ao interior para pântanos costeiros. Ilhas barreiras estão ausentes. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Estuários Estuários são ambientes costeiros transicionais, influenciados, por um lado, pelos agentes continentais (água vadosa e sedimentos continentais) e, por outro lado, pelos agentes marinhos. 19/10/2011 25 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Compartimento geomorfológico que ocorre nas embocaduras dos rios sendo uma porção interna do vale de drenagem de um rio até onde ocorre a influência da penetração de maré. A extensão desta influência pode variar em função de vários fatores: como descarga fluvial, amplitude de maré, correntes, ventos e morfologia da desembocadura. Estuários Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Estuários são feições costeiras bastante dinâmicas no tempo e no espaço sendo encontrados nas zonas costeiras de todo o mundo, em todas as latitudes. São caracterizados como ambientes de transição, responsáveis pelo equilíbrio dos fatores físico-químicos entre a bacia hidrográfica e a zona costeira. Seção de um estuário dominado por ondas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Modelo de distribuição de fácies estuarina em função da energia hidrodinâmica. Prisma de Maré vs.Descarga Fluvial 19/10/2011 26 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Floculação no ambiente fluvial: presença de filmes mucosos derivados de atividade bacteriana e partículas orgânicas adsorvidas da suspensão (positivamente carregadas) auxiliam na floculação. No Ambiente Marinho: Na água salina existem íons livres de Na+, K+, Mg+ que irão estabelecer ligações químicas de van de Waals com a matéria orgânica. Normalmente, as partículas de argila transportada em suspensão na água doce possuem cargas elétricas negativas em sua superfície. Floculação de partículas sedimentares no ambiente estuarino. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Partículas argilosas possuem uma alta superfície em relação ao seu volume bem como uma alta carga residual com as outras camadas sobrepostas e sotapostas… ...assim as cargas tendem a se unirem …. …tornando as argilas relativamente duras de serem erodidas, mais do que sedimentos compostos por siltes grossos e areias! Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Do ponto de vista geológico são ambientes efêmeros, com tendência a serem gradualmente preenchidos até atingirem um estágio final de evolução, quando os sedimentos fluviais serão lançados diretamente no mar. A propagação da onda de maré pode representar o maior mecanismo físico de circulação no ambiente estuarino. A penetração da maré tem um papel fundamental na renovação e mistura das massas d’água, na distribuição de sal, sedimentos e nutrientes dos estuários. Estuários Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Na costa brasileira, devido à queda do nível médio do mar no Holoceno, os estuários ainda existentes apresentam bacias de sedimentação de reduzidas dimensões. Exceções são feitas às baías com forte controle tectônico, como a Baía de Todos os Santos, Paranaguá, Camamú, onde uma drenagem fluvial, relativamente pequena, um grande espaço de acomodação permite que grandes estuários ainda existam. 19/10/2011 27 Ambientes de SedimentaçãoMarinhos Siliciclásticos Do ponto de vista geológico, os estuários funcionam como armadilhas de sedimentos fluviais e marinhos. Estuários Zona de Turbidez Máxima A magnitude dessa turbidez máxima depende da concentração do material em suspensão do rio e do mar e da intensidade da circulação estuarina. Além disso, a erosão causada por fortes correntes de maré, ressuspende o fundo, principalmente sedimento fino. Em estuários esta zona de turbidez máxima podem causar uma diminuição na entrada de luz na coluna de água e conseqüentemente, diminuição da produtividade primária. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Acumulação de sedimentos alóctones à frente de desembocaduras fluviais. Acumulação de sedimentos mais rápida do que a remoção pelos processos costeiros. Deltas Deltas são sistemas de sedimentação que ocupam uma posição intermediária entre os ambientes subaéreos (continentais) e subaquosos (marinhos ou lacustres). Delta do rio Lena na Rússia Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Deltas são protuberâncias construídas ao longo de linhas de costa, quando os rios chegam aos oceanos, mares semifechados, lagos ou lagunas costeiras trazendo um grande volume de sedimentos. A velocidade de suprimento sedimentar é maior do que aquela que os agentes da dinâmica litorânea da bacia receptora podem retrabalhar e distribuir. Deltas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Classificação Morfológica dos Deltas Diagrama ternário de deltas proposta por Galloway (1975) com seis tipos de delta identificados por Coleman e Wright (1975). Lobos alongados e irregulares Forma cuspidada 19/10/2011 28 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Subambientes do Complexo Deltaico 1- Planície deltaica 2- Frente deltaica 3- Prodelta Decarga anual de 500 * 106 Ton. de sedimentos Delta do Mississipi Topset Foreset Bottomset Perfil Estratigráfico Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Pro-delta Frente deltaica Planície deltaica Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Seção Estratigráfica do Ambiente Deltáico Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Delta do rio Amarelo 1977 2000 Fluxo Hiperpicnal – densidade do fluxo fluvial maior que a bacia receptora. 19/10/2011 29 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Plataforma Continental Siliciclástica RAMPAS O termo Rampa tem sido adotado para descrever uma superfície deposicional com suave declividade, geralmente menor que 10, desde o ambiente de água rasa agitada até águas profundas, sem uma marcante quebra em direção ao talude. Barreiras recifais estão geralmente ausentes, mas pináculos recifais podem ocorrer. Esta pode ser subdividida em dois tipos: homoclinal e rampas distalmente escarpadas, diferindo entre si na feição de quebra da plataforma continental, mais uniforme no primeiro tipo e no segundo tipo marcada pelo aumento do gradiente de declividade na plataforma externa em direção ao talude continental. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos RAMPAS Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Devido a seu perfil e ausência de construções proeminentes na borda da plataforma os swells podem retrabalhar diretamente o fundo marinho, resultando em: 1) o nível de energia no ambiente de água rasa é alto; 2) as fácies próximas a praia são complexas, devido aos níveis altos de energia que promovem contínuas mudanças na face de praia; 3) os sedimentos podem ser facilmente transportados para águas mais profundas; 4) devido as rampas estarem adjacentes aos ambientes terrestres, elas são fortemente influenciadas por sedimentos siliciclásticos. Rampas – Características Morfológicas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Zonas Hidrodinâmicas de uma Rampa 19/10/2011 30 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Morfologia da quebra da rampa distalmente escarpada em direção ao talude, no oeste da Flórida. RAMPAS Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Rampas Homoclinal: A costa do Golfo Pérsico, Shark Bay no oeste da Austrália e a plataforma do Golfo de Gabès no Mediterrâneo. Rampas Distalmente Escarpadas: Nordeste de Yucatan no México, a plataforma oeste da Florida (Tucker & Wright, 1990) e a plataforma continental do Brasil. As principais fácies de uma rampa distalmente escarpada incluem: Abundantes depósitos por escorregamento; Breccias e areias lamosas no talude continental; Plataforma interna coberta por areias litoclástos e esqueletais; Ocorrência de pequenas estruturas recifais (bioermas). Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Fluxos Gravitacionais de massa Leques deposicionais. Rampas Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Distribuição granulometria média presente na área de estudo, plataforma continental norte do Estado da Bahia. Método de interpolação IDW. Descarga Fluvial como Elemento Controlador de Fácies Carbonáticas 19/10/2011 31 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Silva, 2008 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos 0% CaCO3 100% CaCO3 Percentual de sedimentos carbonáticos/siliciclásticos no Rio Grande do Norte. Plataforma Continental Mista Fácies Mistas 19/10/2011 32 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Lama carbonática Lama siliciclástica Areia siliciclástica Areia bioclástica Cascalho bioclástico Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos SHELF EDGE REEFS • DROWNED PHASE • “Give-up reefs” • Before 7 ky • Pleistocene ? Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Plataformas com Barreiras Marginais Plataformas escarpadas ou plataformas de bordo são plataformas rasas a qual a parte externa é agitada por ondas, a margem é marcada por um pronunciado aumento da profundidade na zona próxima à quebra da plataforma continental. A margem externa da plataforma continental pode ser constituída de uma barreira de recifes, bancos de areias esqueletais ou pequenas ilhas proveniente de uma fase deposicional recente. A existência de uma barreira de recifes contínua a semi-contínua ao longo da margem da plataforma restringe a circulação logo atrás dessa, formando uma laguna entre a barreira recifal e o continente. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Apresenta muralha de recifes ou baixios ao longo das margens da plataforma, os quais ao amortecerem a energia das ondas, geram ambientes de baixa energia em sua retaguarda (lagunas, plataformas rasas, etc.). A Grande Barreira de Recifes, Sudeste da Flórida, Belize e Queensland são alguns exemplos modernos de plataformas escarpadas. As duas primeiras plataformas são coberta por sedimentos carbonáticos, enquanto Belize e Queensland são cobertos por sedimentos siliciclásticos (em uma estreita porção) e carbonáticos. 19/10/2011 33 Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Sedimentos Carbonáticos Sedimentos Siliciclásticos A maioria dos sedimentos ocorrem em ambientes rasos e tropicais Clima não é um problema, os sedimentos ocorrem em qualquer local e profundidade A maioria dos sedimentos formam-se em ambientes marinhos Os sedimentos formam-setanto em ambientes marinhos como terrestres O tamanho dos sedimentos depende do esqueleto do organismo e das partes duras e calcificadas O tamanho dos sedimentos dependem da energia hidráulica atuante no ambiente de deposição Os ambientes sedimentares carbonáticos mudam sem uma mudança no regime hidráulico Mudanças no ambiente sedimentar corresponde a mudanças no regime hidráulico A exposição periódica desses sedimentos durante a deposição podem causar diagênese A exposição periódica dos sedimentos durante a deposição não afeta os depósitos Sinais das fáceis sedimentares são destruídas durante metamorfismo de baixo grau A fácies sedimentares continua discernível mesmo após o metamorfismo de baixo grau. Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Ambientes de Sedimentação Marinhos Siliciclásticos Referências Bibliográficas Dalrymple, R. W., Zaitlin, B. A. Boyd, R. (1992) Estuarine facies models: conceptual basis and stratigraphic implications. Jounal of Sedimentary Petrology. V. 62 n.06 1130-1146
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