Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA PROGRAMA DE DISCIPLINA Disciplina GEO-365 - ANÁLISE DE BACIAS Período: 2018.2 Professor: Paulo Roberto Cordeiro de Farias, M.Sc. (Email: prcordeiro@ufrnet.br). Material cedido pelo Dr. Renato M. Darros de Matos e complementado pelo professor. Ementa: Modelos de origem e evolução de bacias sedimentares; ambientes tectônicos convergentes, divergentes e transcorrentes; mecanismos distensionais; modelos de rifteamento; tipos de bacias e margens compressionais, transcorrentes e transformantes; Sedimentação, subsidência, variação do nível do mar e preenchimento sedimentar. Estratigrafia de sequências. Ciclos e eventos estratigráficos; Estilos estruturais; geometria de bacias. Evolução termomecânica de bacias sedimentares; Métodos de Mapeamento de Bacias. 1) Dados Gerais sobre a Disciplina GEO-365 Análise de Bacias, Créditos: 3, Carga Horária: 45 h; teoria: 30 h, prática: 15 h. Pré-requisitos: GEO-306 Geologia Estrutural I, GEO-312 Estratigrafia. 2) Objetivos Esta disciplina tem como objetivo principal familiarizar o estudante com os novos conceitos e técnicas em Análise de Bacias Sedimentares. 3) Programa de Curso. • Unidade 1- Conceitos Fundamentais Defiinição de bacia e relações entre processos formadores de bacias e bacias resultantes. Tipos de classificação e Modelos de origem de bacias. • Unidade 2 - Ambientes Tectônicos Convergentes, Divergentes e Transcorrentes Classificação de bacias sedimentares segundo a tectônica de placas, relacionadas a: movimentos divergentes de placas (sag intracratônicas, rifts continentais, rifts abortados ou aulacógenos; rifts proto-oceânicos; margens passivas); movimentos convergentes de placas: foreland, fore-arc; back-arc; trincheira e bacias acrescionais; bacias strike-slip. Sistema global de classificação de bacias sedimentares. • Unidade 3 - Sedimentação, Subsidência e Variação do Nível do Mar Mecanismos de tectônica e subsidência. Curvas de subsidência. Distinção entre variações do nível do mar global, regional e local. Estratigrafia de Sequências (ES) vs análise de bacias: conceitos básicos de Estratigrafia de Seqüências; Ciclos e eventos estratigráficos. • Unidade 4 - Modelamento de Bacias Mecanismos distensionais. Modelos de rifteamento, Subsidência mecânica versus termal. Rifteamento ativo vs. Passivo. Magmatismo e distensão. Complexos de Núcleos Metamórficos. Arquitetura de Bacias Sedimentares Distensionais. • Unidade 5 – Análise Termo-Mecânica de Bacias Sedimentares Noções de back-stripping ou descarregamento sedimentar. Subsidência mecânica versus termal. Princípios de modelagem Termo-Mecânica de bacias sedimentares. Aplicações. Exercícios práticos. • Unidade 6 - Métodos de Mapeamento de Bacias Fontes de dados geofísicos (sensoriamento remoto, perfis elétricos/radioativos de poço, linhas sísmícas, gravimetria, magnetometria, paleomagnetismo, etc.). Apresentação dos dados e interpretações. Mapas e Seções estratigráficas. Noções básicas de balanceamento de seções. • Unidade 7 – Evolução Tectônica das Bacias Sedimentares do Nordeste Brasileiro. Discussão dos principais modelos de abertura do Atlântico Sul, com ênfase nas bacias intracontinentais (riftes) do NE Brasileiro e da margem Equatorial, enfocando a evolução no tempo e no espaço das principais bacias afro-brasileiras. OBS.: A referência básica para esta disciplina será o livro Basin analysis: Principles and Applications (Allen, P.A. e Allen, J.R., 2005). Há uma edição mais nova, porém ainda não disponível para consulta. CAPÍTULOS PARA SEMINÁRIOS: Allen & Allen (2005) CAPÍTULOS PARA SEMINÁRIOS: Allen & Allen (2005) 4) Procedimentos Didáticos Aulas expositivas com transparências, data-show, uso do quadro negro/branco, além de seminários . 5) Critérios de Avaliação e distribuição da carga horária. CRONOGRAMA DE PROVAS: 1ª avaliação – Prova teórica, após as unidades 1 e 2 2ª avaliação – Prova teórica, após as unidades 3 e 4; 3ª avaliação – Avaliações dos seminários sobre os capítulos do livro Basin Analysis de Allen e Allen (2005) e exercícios práticos; 4ª avaliação para aqueles que não obtiveram médias acima 7,0 nas avaliações anteriores. A data será de acordo com a resolução 273/81 do CONSEPE. A freqüência mínima de comparecimento às aulas é de 75% (resol. 004/88 do CONSEPE). 6) Referências Bibliográficas Allen, P. A. and Allen, J. R, 1990. Basin Analysis, Principles and Applications, Blackwell Scientific Publications, 443p. Allen, P.A. and Allen, J.R. 2005 Basin Analysis, Principles and Applications, Blackwell Scientific Publications, 2nd. Edition. Angevine, C. L. and Paul L.Heller, 1990. Quantitative Sedimentary Basin Modeling. AAPG Continuing Education Course Note Series #32. 132p. Brenner, R. L.; McHargue, T. R., 1988. Integrative Stratigraphy: concepts and applications. Prentice Hall New, Jersey. 419p. Busby, C. J; Ingersoll, R. V., 1995. Tectonics of Sedimentary Basins, Blackwell Science, 579p. Buchanan, P.G. and D.A. Nieuwland. 1998. Modern Developments in Structural Interpretation, Validation and Modelling Series: GSL Special Publication 99. Colunas Estratigráficas das Bacias Sedimentares Brasileiras - Boletim de Geociências da Petrobrás, V. 8, n. 1, p. 1-249, Jan./Mar. 1994. Cordani, U.G.; Brito Neves, B.B.; Fuck, R.A.; Porto, R.; Thomas Filho, A.; Cunha, F.M.B., 198., Estudo preliminar da integração do Pré-Cambriano com os eventos tectônicos das bacias sedimentares brasileiras. Ciência-técnica-petróleo. Seção Exploração de petróleo, 15: 1-70. Davis, Jr., R.A., 1983. Depositional Systems: A Genetic Approach to sedimentary Geology. Englewood Cliffs, Prentice-Hall. 669 p. Figueiredo, A.M.; Gabaghia, G.P., 1986. Sistema classificatório aplicado às bacias sedimentares brasileiras. Revista Brasileira de Geociências, 16: Katz, B. J., 1991. Lacustrine Basin Exploration-Case Studies and Modern Analogs. AAPG-Memoir 50. Lambiase, J. J. 1990. A model for tectonic control of lacustrine stratigraphic sequences in continental rift basins. AAPG - Memoir 50: 265-276. Landon, S., 1994. Interior Rift Basins. AAPG- Memoir 59, 276 p. Mohriak, W. and M. Talwani, 2000, Geophysical Monograph 115, 354 p. Price, Raymond A.(Editor), 1984. Origin and Evolution of Sedimentary Basins and their Energy and Mineral Resourses. Geophysical Monograph 48, IUGG Volume 3, 202 p. Raja Gabaglia, G.P. e Milani, E.J. (coord.) Origem e evolução de bacias sedimentares.Rio de Janeiro: Ed.Gávea. Serviço de Recursos Humanos da Petrobras – Centro de Desenvolvimento de Recuros Humanos Sudeste. 1991. 415p. Tankard, A. J., R. SuÝrez Soruco, and H.J. Welsink. 1995. Petroleum Basins of South America AAPG - Memoir 62, 800 p. Teixeira, W.; Toledo, M.C.M.; Fairchild, T.R.; Taioli, F. 2003. Decifrando a Terra. Oficina de Textos, 2000. 2ª. Reimpressão.558p. Vail, P.R.; Mitchum, R.M.; Thompson, S., 1977. Global cycle of relative changes of sea level. In: PAYTON, C.E. (ed.). Seismic statigraphy; aplications to hydrocarbon exploration. Tulsa, American Association of Petroleum Geologist. p. 83-97 (American Association of Petroleum Geologists Memoir, 26). Van Wagoner, J.C.; Mitchum, R.M.; Campion, K.M.; Rahmanian, V.D., 1990, Siliciclastic sequence stratigraphy in well logs, cores, and outcrops: Concepts for high-resolution correlation of time and facies: American Association of Petroleum Geologist, Methods in Exploration Series, no. 7, p. 53. Walker, R.H., 1983. Facies models. Toronto, Geological Association of Canada 211 p. (Geoscience Canada, reprint. series, 1). Watkins et al., 1992. Geology and Geophysics of Continental Margins. AAPG- Memoir 53. Weedon, G.P., 1991. The spectral analysis of stratigraphy time series. In: G. Einsele, W. Ricken,and A. Seilacher (eds.)., Cycles and events in stratigraphy: Berlim, Springer-verlag, p. 840-854. UNIDADE I: INTRODUÇÃO CONCEITOS FUNDAMENTAIS: RESUMO Fonte: Allen e Allen (2005) • Bacias: Locais de subsidência prolongada na superfície da Terra. • Mecanismos principais de subsidência: ocorrem no interior de uma camada relativamente rígida, resfriada termicamente (litosfera) • Litosfera: composta de placas em movimento relativo entre si bacias sedimentares existem e evoluem devido à movimentação das placas tectônicas. • O interior da Terra é composto de várias zonas de composição e reologia diferentes. • Principais zonas composicionais: crosta, manto e núcleo, sendo que a crosta é composta de rochas com densidades relativamente baixas, recobertas por sedimentos. Entretanto, não há necessariamente correspondência entre divisões mecânicas e reológicas e as zonas composicionais. • Um limite reológico fundamental ocorre entre a litosfera e a astenosfera subjacente. • A litosfera é suficientemente rígida para conter algumas placas relativamente coesas. Base marcada por uma isoterma característica de ≈ 1300º C, sendo denominada litosfera termal ou ainda litosfera mecânica. • A porção superior da litosfera termal pode armazenar stresses elásticos por longos períodos de tempo: é a litosfera elástica. • A litosférica coninental tem perfil de resistência com a profundidade que sugere a presença de uma zona fraca e dúctil na crosta inferior, separando uma crosta superior quebradiça (brittle) do manto superior estrutura “sanduíche de geléia”. • Já a litosfera oceânica não possui esta camada de baixa resistência; a resistência aumenta com a profundidade até uma zona de transição quebradiça-dúctil no manto superior. • A movimentação relativa entre as placas produz deformação, vulcanismo e sismicidade, concentradas ao longo dos seus limites limites divergentes (p.ex. centros de espalhamento das dorsais meso-oceânicas); limites convergentes (associados a zonas de grande encolhimento crustal) e limites conservativos (caracterizados por deformação de rejeito direcional (strike-slip). • Premissa da tectônica de placas: deformação concentrada ao longo dos limites das placas. Porém: a litosfera continental deforma-se longe dos limites das placas e parece comportar-se ao longo do tempo geológico mais como camadas viscosas do que como guias rígidos de stress. Do ponto de vista histórico, os estudos sobre as bacias foram desenvolvidos sob diversos pontos de vista (p.ex. sequências estratigráficas e suas relações com as flutuações do NM (Sloss: 1950, 1963), geossinclíneos (Kay, 1947; Auboin, 1965) e mais recentemente, segundo os conceitos da tectônica de placas (Dickinson, 1974; Ingersoll, 1988). TECTÔNICA E SEDIMENTAÇÃO Fonte: MIT Tectônica e clima são os controles mais importantes sobre a sedimentação, porém a tectônica tem importância muito maior do que o clima. Os efeitos relevantes da tectônica, diretos ou indiretos, incluem: • Natureza do sedimento; • Taxa de suprimento sedimentar; • Taxa de deposição; • Ambiente deposicional; • Natureza das rochas-fonte; • Natureza das sucessões verticais (empilhamento). Na verdade, a tectônica afeta o clima, através de efeitos de grande escala como a distribuição de oceanos e continentes, e locais, como o barramento de chuvas por cadeias de montanhas. Por sua vez, a sedimentação afeta a tectônica, embora numa escala bem menor, principalmente por aumentar a carga litosférica sobre a bacia. Reverso da moeda: O melhor jeito de investigar a paleotectônica é levantar o registro sedimentar de uma bacia. A disposição dos tipos de sedimentos, suas espessuras, e paleocorrentes numa bacia constitui evidência da existência e localização de áreas elevadas de crosta criada pelo tectonismo. O QUE É NECESSÁRIO SABER SOBRE BACIAS SEDIMENTARES: (Fonte: MIT) • Quais eram a forma e as dimensões de uma bacia, e como estas mudaram à medida que a bacia estava sendo preenchida? • O substrato da bacia era constituído por crosta continental ou oceânica? • Quais eram os tipos e proporções dos sedimentos que preencheram a bacia? • Quais eram as fontes do sedimento? E quais eram as vias de transporte destes sedimentos até os locais de deposição? • Qual foi a história do preenchimento sedimentar dessa bacia? • Qual foi o ambiente tectônico geral da bacia? OBSERVAÇÕES PRÁTICAS SOBRE AS BACIAS (Fonte: MIT) • Somente é preservado o registro em subsuperfície de uma bacia. Bacias expostas à superfície são submetidas a destruição e erosão perda do registro litoestratigráfico. Ironia: a subsuperfície possui o melhor registro, mas é a mais difícil de se ter observações satisfatórias; • Como se obtêm dados das bacias sedimentares? Os meios são relativamente poucos: mapeamento de superfície, testemunhos e geofísica (principalmente sísmica); • Para se obter informações destes dados e responder às perguntas feitas anteriormente, são realizados procedimentos padronizados descritivos e muito interpretativos. Veremos primeiro os descritivos, passando para os mais interpretativos: seções transversais estruturais, seções estratigráficas, mapas de isópacas, mapas de litofácies, mapas de razão, mapas de paleocorrentes e mapas de granulometria. PROCEDIMENTOS DESCRITIVOS PARA SE OBTER INFORMAÇÕES SOBRE AS BACIAS (Fonte: MIT) • Seções mestras transversais (estruturais): Usando a superfície atual do terreno como datum mais natural (referenciado ao nível do mar), construa numerosas seções transversais detalhadas através da bacia para mostrar sua geometria e o preenchimento sedimentar; • Seções estratigráficas: Construa um gráfico numa linha transversal à bacia, tendo como eixo vertical o tempo, mostrando as correlações temporais de todas as principais unidades litoestratigráficas aparecerão hiatos na sedimentação (não-deposição ou erosão). Pode usar como referência também uma camada representando um evento deposicional notável (p.ex.: camadas de carvão, de cinzas vulcânicas, folhelho de ampla distribuição na bacia com amarração micropaleontológica) linhas de tempo; • Mapas de isópacas: Tendo um horizonte estratigráfico notável próximo ao topo da seção como datum, faça um mapa de contorno mostrando isópacas (locais de mesma espessura total sedimentar) na bacia; • Mapas de litofácies: Para um dado tempo ou uma série de tempos, desenhe um mapa mostrando a distribuição de tipos de sedimentos que foram depositados naquele(s) tempo(s); também são conhecidos como mapa de isólitas (específicos para cada tipo de litologia: mapa de insólitas de arenito, de folhelho, de calcário, etc.); EXEMPLO DE SEÇÃO ESTRATIGRÁFICA (Fonte: Dias, 2005) PROCEDIMENTOS DESCRITIVOS/INTERPRETATIVOS PARA SE OBTER INFORMAÇÕES SOBRE AS BACIAS (cont.; Fonte: MIT) • Mapas de razão: Computam-se as razões entre litologias (p.ex.: razão arenito/folhelho), integradas numa seção ou restritas a algum intervalo de tempo, plotando-se um mapa de contorno com os valores obtidos; • Mapas de paleocorrentes: Para um dado tempo ou uma série de tempos, desenhe um mapa mostrando as direções das paleocorrentes em uma bacia naquele(s) dado(s) tempo(s); (ver observações adiante); • Mapas de granulometria: Para o preenchimento total da bacia média vertical) ou para algum intervalo estratigráfico ou de tempo, desenhe um mapa que mostre a distribuição areal da granulometria sedimentar. Isto é especialmente útil para bacias conglomeráticas. • Outro procedimento interpretativo é fazer diagramas qualitativos ou semiquantitativos mostrando a evolução do ambiente deposicional- paleogeográfico-paleotectônico da bacia, por meio de mapas e seções. Estes podem variar desde diagramasesquemáticos (cartoons) até representações detalhadas em escala. • Nas últimas décadas, procedimentos computacionais conhecidos como backstripping foram desenvolvidos para “remover” a deposição numa bacia sedimentar restauração da bacia em uma série de configurações no passado, removendo uma camada sedimentar de cada vez no tempo e ajustando a compactação, subsidência e mudanças no nível do mar. • Pode-se então reconstruir a configuração de uma bacia ao longo do tempo, talvez por fazer perfis transversais palinspásticos (mostram a localização anterior de feições geológicas, corrigindo para algum movimento crustal ocorrido) para vários intervalos de tempo. De certa forma, esta será a melhor coisa em sua posse: um filme com intervalos de tempo para todo o desenvolvimento da bacia. • Deve-se sempre ter cuidado com o exagero vertical das seções transversais de uma bacia. Estas seções são sempre feitas com grande exagero vertical (tipicamente entre 10:1 e 100:1). Isto ocorre devido ao fato de que, em escala verdadeira, a maioria das bacias apresenta acumulações relativamente delgadas (centenas a poucos milhares de metros) de sedimentos dispersos por distâncias de dezenas a centenas de quilômetros. • Para que estas relações sejam vistas adequadamente no perfil transversal, é preciso que as seções tenham grande exagero vertical. Perfis feitos com cuidado mostram as duas escalas, mas os diagramas esquemáticos (cartoons) frequentemente omitem estas escalas. PROCEDIMENTOS DESCRITIVOS/INTERPRETATIVOS PARA SE OBTER INFORMAÇÕES SOBRE AS BACIAS (cont.; Fonte: MIT) OBSERVAÇÕES SOBRE PALEOCORRENTES (Fonte: MIT) Tem-se feito bastante esforço para desenvolver modos de se imaginar as trilhas de dispersão de sedimentos nas bacias. Um destes meios é medir as paleocorrentes registradas localmente nas rochas, para se identificar a direção do meio de transporte (corrente de vento ou de água) que atuou em algum tempo passado sobre os sedimentos. O conhecimento das paleocorrentes é útil para resolver problemas regionais e locais nas bacias sedimentares. Localmente as direções das paleocorrentes podem ser úteis para prever (direta ou indiretamente) a forma e orientação dos corpos sedimentares (p.ex. canais de arenito), com aplicação óbvia na Exploração do petróleo. Sob o ponto de vista regional, as direções de paleocorrentes podem ajudar a definir paleotaludes e áreas-fonte de suprimento sedimentar para a bacia. Entre os modos de se obter direções de paleocorrentes, podem ser citados, entre os mais importantes: • Estratificações cruzadas (cuidado com as 3D!); • Formas de leito; • Orientação de clastos (melhor indicador: imbricação de clastos); • Marcas de sola; • Lineações de partição. Atenção: Cuidado com medições em camadas basculadas. As medidas de paleocorrentes feitas nestas camadas devem ser rotacionadas de volta à horizontal usando rede estereográfica ou programa de computador, se as camadas não estiverem muito deformadas (> deformação > incerteza). CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DAS BACIAS SEDIMENTARES Critérios de classificação das bacias sedimentares (Allen e Allen, 2005) As bacias sedimentares são classificadas principalmente de acordo com: 1) Substrato litosférico: • Continental • Oceânico • Transicional 2) Posição de acordo com o limite da placa: • Intracratônica • Margem de placa 3) Tipo de movimento de placa mais próximo da bacia: • Divergente • Convergente • Transformante Mecanismos de formação das bacias sedimentares (Allen e Allen, 2005) São poucos, mas todos os mecanismos podem ocorrer durante a evolução de uma bacia: • Consequências isostáticas de mudanças na espessura crustal/litosférica: Causadas mecanicamente pelo estiramento crustal ou puramente termal, como por resfriamento e subsidência da litosfera oceânica à medida que esta se afasta dos centros de espalhamento oceânicos; • Carregamento (e Descarregamento) da litosfera deflexão ou deformação flexural e consequentemente subsidência (e soerguimento) como nas bacias de antepaís (foreland); • Fluxo viscoso do manto subsidência/soerguimento não permanente (“topografia dinâmica” PROCESSOS FORMADORES DAS BACIAS SEDIMENTARES Do ponto de vista de processos litosféricos, as bacias podem ser subdivididas em dois grandes grupos: • Bacias formadas por estiramento litosférico (suíte rifte/drifte) e • Bacias formadas principalmente por flexura da litosfera continental e oceânica. •O QUE É ANÁLISE DE BACIAS? - Os estudos das bacias sedimentares enfatizam a sequência estratigráfica e o estilo estrutural das rochas sedimentares. A análise de bacias disseca um determinado item do estudo da bacia para ver como funciona (Magoon e Dow, 1994). São estudados os modelos de formação e evolução das bacias, seus mecanismos de formação, seu preenchimento e estilos deposicionais sedimentares. ANÁLISE DE BACIAS é o estudo integrado de bacias sedimentares como entidades geodinâmicas (Allen & Allen, 2005). O sistema geodinâmico envolvendo o desenvolvimento de uma bacia deve incluir também os processos de exumação de rocha, erosão e transporte sedimentar nas áreas-fonte das bacias sedimentares. Para se entender uma bacia como uma entidade geodinâmica, necessita-se a compreensão da integração entre o manto, litosfera, oceanos, atmosfera e a superfície do terreno. As deformações litosféricas importantes para o desenvolvimento de uma bacia são o estiramento (stretching) e a flexura. • O suprimento sedimentar para uma bacia constitui mais do que uma condição limitante. • A carga sedimentar fornecida pelo entorno em erosão de uma bacia (catchment: área de drenagem) é a ligação de sistemas de processos intimamente inter-relacionados e governados por um amplo espectro de mecanismos geradores: • Tectônica: afeta a topografia da bacia de captação e a subsidência da bacia; • Clima: afeta o intemperismo e a erosão, assim como os ambientes deposicionais e os produtos sedimentares; • Mudanças no nível de base: afetam a incisão dos rios e o transporte e a acomodação sedimentar nas bacias. • Para se entender uma bacia como uma entidade geodinâmica necessário avaliar a interação entre o manto, litosfera, oceano, atmosfera e superfície do terreno INTEGRAÇÃO ENTRE O GEOFÍSICO E O ESTRATÍGRAFO (Allen e Allen, 2005) • PARA QUE SERVE A ANÁLISE DE BACIAS? - É o passo inicial no estudo quantitativo das potencialidades petrolíferas de uma bacia, bem como de outras mineralizações importantes (Pb, Zn, U, Li, B, entre outras). - Qualquer mapa de acumulações de petróleo mostra um padrão de agrupamento (clusters). Geralmente as províncias petrolíferas estão em acumulações sedimentares com >1 km de espessura (bacias sedimentares sensu strictu) zonas de subsidência notável (Bally e Snelson, 1980), porém bancos carbonáticos acumulados sobre crostas oceânicas elevadas, arcos cratônicos, etc. ficam “fossilizados” no registro geológico. - Entretanto, as bacias sedimentares situadas em locais de subsidência prolongada e substancial são extremamente importantes. - No caso do petróleo, a Análise de Bacias fornece os meios para identificação e interpretação corretas dos processos tectônicos e termais que controlaram a evolução da bacia, bem como a geometria e fácies sedimentares contidas no preenchimento sedimentar da bacia. Este é o primeiro e mais importante passo na construção de modelos geológicos que apoiam a avaliação dos plays. - Play: Percepção ou modelo de como um reservatório potencialmente produtor, um sistema de carga de petróleo, uma rocha selante regional e trapa podem combinar-se para produzir uma acumulação de petróleo num dadonível estratigráfico. A previsão de rochas geradoras, reservatórios, selantes e trapas necessita a compreensão da evolução estratigráfica e estrutural das sequências deposicionais no interior de uma bacia. Esta compreensão é dada pela Análise de Bacias. - Embora a avaliação básica do recurso petrolífero seja o play, o conceito de sistema petrolífero é uma ferramenta poderosa para o(a) geólogo(a) do petróleo organizar suas pesquisas. O sistema petrolífero abrange o volume da rocha geradora matura e todas as vias de migração, rochas reservatório, selantes e trapas que podem ser carregadas com o petróleo gerado acumulações de óleo e/ou gás. Os sistemas petrolíferos podem ser usados para ajudar a descrever e prever a abundância, localização geográfica e habitat das ocorrências de petróleo numa bacia. Isto pode ser particularmente útil para hierarquizar províncias exploratórias relativamente imaturas (Allen e Allen, 2005). -A localização das bacias sedimentares e seus mecanismos formadores estão intimamente associados à movimentação de fatias crustais discretas (individualizadas), relativamente rígidas, cujo conjunto representa o limite termal resfriado da Terra, e com o fluxo convectivo do manto subjacente. A “casca” externa da Terra abrange um número relativamente pequeno destas placas finas, relativamente rígidas, e que apresentam movimentos relativos entre si. -Estes movimentos do manto mobilizam forças nos limites das placas; essas forças podem ser transferidas a distâncias consideráveis pelo interior das placas, de modo que as bacias sedimentares existem num ambiente de tensões (stresses) geradas pela movimentação das placas. -As placas litosféricas são a manifestação na superfície de uma convecção térmica lenta no manto, e estão submetidas a tensões térmicas diferenciais ao longo de suas bases Consequentemente, o manto e a litosfera não operam como sistemas independentes. -Evidências espetaculares da interação entre os processos mantélicos e a litosfera: erupções vulcânicas e expressão topográfica (intumescência) acima de plumas que ascenderam da fronteira núcleo-manto. Expressões menos espetaculares do fluxo do manto são percebidas na subducção de fatias resfriadas da crosta oceânica no limite crosta oceânica-continente (Allen e Allen, 2005). ANÁLISE DE BACIAS • UNIDADE – 1: CONCEITOS FUNDAMENTAIS • MODELOS DE ORIGEM DE BACIAS ANÁLISE DE BACIAS INTRODUÇÃO Em Geologia Estrutural, estudamos o produto final da deformação de materiais extremamente heterogêneos. Nós estudamos a deformação (strain) e as rotações de deslocamentos rotacionais, as quais representam o produto final da deformação. Nós nunca observamos diretamente os esforços (stress) ou as forças responsáveis pela deformação. Tipos de estudos em Geologia Estrutural: (1) Observacional: Descrição da geometria e orientações de estruturas individuais e suas relações com outras estruturas, como também a relação temporal entre elas. (2) Experimental: O objetivo é aprender como os processos acontecem na natureza (stress vs. strain). Problemas: (1) Na natureza quase nunca sabemos importantes fatores como P, T, tempo, fluidos , etc; (2) Taxas de deformação são muito mais lentas na natureza (10-12 a 10-18 seg-1) do que em laboratórios (10-6 a 10-8 seg-1). (3) Teórico: Aplicação das leis da Mecânica e da Termodinâmica através de análises analíticas e numéricas. Francis Bacon, 1620 Antecedentes da Teoria da Tectônica de Placas (Szatmari, 1990 in Raja Gabaglia & Milani, 1990) e Tassinari, 2003 in Teixeira et al., 2003). • 1929 – 4ª. Edição do livro de Wegener, incluindo trabalhos de outros cientistas, como: - Argand (1922): desintegração do Gondwana e formação dos Himalaias e Platô do Tibete (colisão Índia x China, subducção do N da Índia sob a China); - Staub (1924): formação dos Alpes durante o Terciário (colisão África x Europa); - Joly (1925): Geração radiativa de calor Temperaturas significativamente maiores sob os continentes; Daly (1926): America do Norte deslizou em tempo relativamente recente sobre crosta submersa do antigo Oceano Pacífico; Holmes (1926, 1927): A convecção térmica do manto transportaria os continentes; - Du Toit (1927): comparação da geologia da África do Sul e Brasil durante viagens de campo. Infelizmente Wegener não conseguiu explicar fisicamente como os continentes rígidos moviam-se sobre uma camada também rígida (crosta oceânica), sem esmigalhar-se pelo atrito e sua teoria caiu no esquecimento. Ele ainda desconhecia a ASTENOSFERA, que possui propriedades plásticas. Wegener morreu em 1930. AS COLUNAS ASCENDENTES SÃO TÃO LARGAS QUANTO AS DESCENDENTES (CÉLULAS DE CONVECÇÃO SÃO SIMÉTRICAS AO REDOR DOS EIXOS HORIZONTAIS) CASO DA TERRA: CALOR POR DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA (U, Th, K NO MANTO; NÃO HÁ LIMITE TÉRMICO INFERIOR NEM COLUNAS ASCENDENTES; FORA DAS COLUNAS DESCENDENTES, TODO O FLUIDO ESTÁ EM ASCENSÃO. COLUNAS DESCENDENTES ESTREITAS, ALIMENTANDO-SE DA LITOSFERA (CAMADA DELGADA PRÓXIMA AO LIMITE TÉRMICO SUPERIOR). ASSEMELHA-SE MAIS AO MODELO DE CONVECÇÃO TÉRMICA DA TERRA, MAS... •A LITOSFERA (MATERIAL DESCENDENTE) É SÓLIDA E NÃO LÍQUIDA PRESERVAÇÃO DE SUA FORMA TABULAR; NÃO HÁ COLUNAS DESCENDENTES E SIM SUBDUCÇÃO DE PLACAS; •O MATERIAL SUBLITOSFÉRICO (PLUMA) AO APROXIMAR-SE DA SUPERFÍCIE, ROMPE A LITOSFERA, FORMANDO-SE RIFTS QUE EVOLUEM PARA CADEIAS MESO-OCEÂNICAS; •EMBORA PREDOMINE A GERAÇÃO DE CALOR NO INTERIOR DO MANTO PELA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA, O NÚCLEO LÍQUIDO TAMBÉM CONTRIBUI COM CALOR (PELA RADIAÇÃO OU CALOR RESIDUAL DA ÉPOCA DA FORMAÇÃO DA TERRA A PARTIR DE PLANETÉSIMOS ORIUNDOS DO COLAPSO DA NEBULOSA SOLAR HÁ 4,6 BILHÕES DE ANOS) RESULTADO: PRESENÇA DE COLUNAS ASCENDENTES LOCALIZADAS (PLUMAS), MODIFICANDO E POSSIVELMENTE ACELERANDO A TECTÔNICA DE PLACAS. •OUTRAS HIPÓTESES: ORIGEM DAS PLUMAS EM CROSTA OCEÂNICA ANTIGA, SUBDUZIDA NO MANTO (Nelson et al., 1987 apud Szatmari, 1990). •DESCONSIDERANDO-SE AS PLUMAS, O PADRÃO DE CONVECÇÃO DO SEGUNDO TIPO TRANSFORMA-SE (C/ RESTRIÇÃO DA RIGIDEZ DA LITOSFERA SÓLIDA), NO PARADIGMA DA TECTÔNICA DE PLACAS (Fig. 3), ~ idéia de Hess. A convecção do manto não apenas transporta as placas, mas o movimento das placas é a própria convecção Inserção contínua de corpos frios no manto e zona de separação sempre ocupada por magmas oriundos do manto sublitosférico. PARADIGMA DA TECTÔNICA DE PLACAS u Fonte: Salamuni (UFPR) TIPOS DE LIMITES DE PLACAS E SEUS RESULTADOS Fonte: McGill University A interação das placas gera os principais tipos de ambientes tectônicos: Seqüência idealizada de interações na tectônica de placas: (1) Rifteamento; (2) Formação da cadeia meso-oceânica; (3) Formação de um oceano; (4) Princípio de uma subducção; (5) subducção da cadeia meso-oceânica; (6) colisão continental. (Turcotte e Schuster, 1982, apud Szatmari, 1990). Fonte: Salamuni (UFPR) REGIMES TECTÔNICOS DISTENSIONAIS Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) REGIMES TECTÔNICOS DIRECIONAIS Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: JPB (2017) In: Tectônica strike-slip e oblique-slip: <www.files.ethz.ch/structuralgeology/jpb/files/english/5wre nch.pdf>. Acesso em: 8 set. 2018 FALHAS TRANSFORMANTES CONTINENTAIS TIPOS DE SISTEMAS DE REJEITO DIRECIONAL (strike-slip) EVIDENCIADOS PELA TECTÔNICA DE PLACAS ATUAL Fonte: JPB (2017) In: Tectônica strike-slip e oblique-slip: <www.files.ethz.ch/structuralgeology/jpb/files/english/5wre nch.pdf>. Acesso em:8 set. 2018 Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) REGIMES TECTÔNICOS CONVERGENTES Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) CONSTITUIÇÃO E PROPRIEDADES FÍSICAS DA TERRA A crosta oceânica pode atingir até 28 km de espessura no oeste do Oceano Pacífico! ENVOLTÓRIO DE TENSÕES DIFERENCIAIS SUPORTÁVEIS COMO SE FORMAM? MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE BACIAS Fonte: McGill Univ. Principais mecanismos para subsidência/soerguimento regional: • Isostático: alterações na espessura crustal ou litosférica; • Carregamento (loading): por camadas de empurrão (thrust sheets), empilhamentos vulcânicos, sedimentação; • Efeitos dinâmicos: fluxo astenosférico, convecção do manto, plumas. COMO SÃO FEITAS AS BACIAS? Fonte: MIT De certa forma, a origem das bacias sedimentares relaciona-se a como se cria o relevo da Terra. São apenas algumas formas, de acordo com vários autores. De acordo com o MIT, os relevos (e as bacias) podem ser criados de duas formas/escalas: • Local: Bacias pequenas porém profundas, criadas por falhamentos de pequena escala (lateralmente centenas a milhares de metros) bacias intermontanas (p.ex. Vale da Morte, EUA). Relevo nesta pequena escala tende a não ser compensado isostaticamente (a rigidez flexural do terreno é grande demais para ser afetada pela carga sedimentar da bacia). Um novo relevo não é criado necessariamente por falhamentos com rejeito de mergulho (dip- slip); batentes ou degraus (steps) ao longo de falhas de rejeito direcional (strike-slip faults) tendem a produzir pequenas bacias do tipo pull-apart. • Regional: O relevo da bacia pode ser criado mecanicamente em escala regional por dois importantes meios: termal, flexural ou uma combinação de ambos. As bacias podem ser criadas pela orogênese, em terra ou no mar, por vulcanismo. • Termal: Se a litosfera é aquecida por baixo, expande-se ligeiramente torna-se menos densa (fig. 11.1 – MIT). Esta litosfera menos densa ajusta-se isostaticamente para flutuar mais acima na astenosfera soerguimento crustal (crustal uplift) na superfície da Terra. Se a litosfera retorna à sua temperatura original, há uma subsidência de volta ao nível original (torna-se mais densa novamente) COMO SÃO FEITAS AS BACIAS? Fonte: MIT (cont.): Subsidência termal Entretanto, se houve alguma erosão enquanto a crosta estava elevada (figura 11.2 – MIT): A crosta fica afinada em algum ponto e espessada em outro, onde houve deposição, p.ex. muito distante, como na foz de um sistema fluvial quando a crosta resfria novamente, subside para uma posição mais abaixo do que onde estava originalmente criação de uma bacia disponível para receber sedimentos. COMO SÃO FEITAS AS BACIAS? Fonte: MIT (cont.): Subsidência termal Acontece que a magnitude do rebaixamento crustal por este mecanismo é menor do que a observada frequentemente em bacias que são consideradas como tendo sido geradas termalmente (figura 11.3). Propôs-se então (e aceito generalizadamente) que em muitos casos o afinamento extensional da litosfera acompanha o aquecimento. Então, com o novo resfriamento, a elevação do topo da litosfera é menor do que antes do seu aquecimento e extensão. Esta forma de subsidência tem sido invocada para explicar muitas bacias sedimentares. COMO SÃO FEITAS AS BACIAS? Fonte: MIT (cont.): Subsidência Flexural Outro mecanismo importante formador de bacias ocorre quando é posta uma grande carga sobre uma área da litosfera (fig. 11.4 – MIT). Esta nova carga força a litosfera a subsidir por ajustamento isostático. Porém, como a litosfera possui considerável rigidez flexural, a litosfera adjacente também é arqueada para baixo. A região entre a carga situada no alto e a litosfera no denominado “campo distante” (far field) é deprimida, formando então uma bacia. Este modelo tem sido utilizado para explicar as feições das bacias de antepaís (foreland basins), as quais são formadas à frente das grandes fatias de empurrão (thrust sheets) que se movem afastando- se de áreas orogênicas em direção à litosfera cratônica não deformada. MECANISMOS DE COMPENSAÇÃO ISOSTÁTICA NA FORMAÇÃO DE BACIAS PROCESSOS ISOSTÁTICOS Fonte: McGill University PROCESSOS ISOSTÁTICOS (Cont.) Fonte: McGill University MECANISMOS DE SOERGUIMENTO/SUBSIDÊNCIA (FORMAÇÃO DE BACIAS): PROCESSOS DE CARREGAMENTO Fonte: McGill University MECANISMOS DE SOERGUIMENTO/SUBSIDÊNCIA (FORMAÇÃO DE BACIAS): PROCESSOS DE CARREGAMENTO (cont.) Fonte: McGill University MECANISMOS DE SOERGUIMENTO/SUBSIDÊNCIA (FORMAÇÃO DE BACIAS): PROCESSOS DINÂMICOS Fonte: McGill University MODELOS DE COMPENSAÇÃO ISOSTÁTICA “Representação esquemática dos processos de subsidência mecânica e térmica. No caso de subsidência mecânica local (A), apenas o bloco submetido à carga subside, ao passo que na regional (B), uma grande área sofre flexura. Nos eventos termais apenas (C), a quantidade de subsidência que ocorre por resfriamento é igual à quantidade de soerguimento relacionada ao aquecimento da crosta. Para que uma bacia seja criada por processos termais é necessário então que outros processos (D) atuem em conjunto (p. ex., erosão, afinamento da crosta, etc.)2.” (Souza-Lima e Hansi Jr., 2003). CLASSIFICAÇÃO DAS BACIAS SEDIMENTARES - Assunto complexo, controverso e variado. Será feita apenas uma introdução necessária, porque não se enquadra nos objetivos deste curso. GEOSSINCLINAIS • Conceito desenvolvido no final do Século XIX (Hall, 1859 e Dana, 1873) para explicar a existência de espessas sucessões de rochas sedimentares no que se conhece hoje como cinturões orogênicos. • Geossinclinal: Termo criado por Dana (1873). Grande bacia geológica alongada que recebe a sedimentação de milhares de metros de espessura provinda das áreas positivas laterais. Numa definição semelhante, seria “uma feição semelhante a uma grande calha ou bacia que encurvaria para baixo a crosta terrestre, na qual se acumularia grande espessura de rochas sedimentares e vulcânicas.” Geralmente, mas não sempre, estas acumulações seriam deformadas numa fase posterior do mesmo ciclo geológico no qual foram depositadas. • Segundo a teoria de origem e evolução das geossinclinais (Auboin,1965), por reações isostáticas e com tectônica proeminentemente vertical, uma geossinclinal evoluiria para geanticlinal com a formação de cadeias de montanhas, como os Alpes, quando os esforços passariam a ser de compressão lateral, levando às deformações e metamorfismo sinorogênico seguidos de empurrões com extensas falhas de cavalgamento (nappes) em direção às áreas estáveis cratônicas. Fonte: Prof. Eduardo Salamuni (Geotectônica – Tectônica Global) disponível em: <http://docplayer.com.br/27919055-Aula-2-teoria-geossinclinal.html>. GEOSSINCLINAIS Há uma certa correspondência entre o conceito de geossinclíneo e o que se considera hoje como bacias sedimentares. Este conceito foi desenvolvido para entender as regularidades de sedimentação nas faixas orogênicas. Durante décadas, na América do Norte e na Europa, este conceito foi extremamente detalhado, com várias e complexas classificações e terminologias. Problema: os geólogos reconheciam tipos distintos de preenchimentos de bacias associados a cinturões orogênicos e históricoscaracterísticos de deformação subsequente destes preenchimentos sedimentares, porém ninguém sabia realmente o significado tectônico dos geossinclíneos. A aceitação universal da tectônica de placas forneceu um arcabouço racional para interpretar o desenvolvimento e a história das bacias sedimentares denominadas anteriormente geossinclíneos. A tectônica de placas simplesmente tornou obsoleto o conceito de geossinclíneo. O termo, apesar de obsoleto face ao modelo geodinâmico atual e fartamente provado de tectônica de placas, ainda é usado no sentido de identificar áreas negativas de extrema mobilidade da crosta terrestre; além disso, os estudos de "geossinclinais" teve o mérito de sistematizar muitos aspectos importantes da geometria das estruturas orogênicas. (Autor: M. Winge, in: http://sigep.cprm.gov.br/glossario/index.html). GEOSSINCLINAIS (cont.) CLASSIFICAÇÃO DE BACIAS SEDIMENTARES Fonte: MIT As bacias sedimentares podem ser classificadas de acordo com vários critérios, desde os mais descritivos aos mais genéticos: • Natureza do preenchimento sedimentar (mais descritivo) • Geometria • Paleogeografia • Ambiente Tectônico (mais genético) Atualmente as bacias sedimentares são classificadas pelo critério tectônico (Tectônica de Placas). A classificação é medianamente fácil para as bacias modernas (aquelas ainda em seu ambiente tectônico original), porém é bem mais difícil para as bacias mais antigas (aquelas que perderam o vínculo com o ambiente tectônico original). Necessita-se então de boas descrições e caracterizações, mesmo se não for usado algum tipo de classificação formal. Fonte: MIT CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE BACIAS SEDIMENTARES Fonte: McGill University CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE BACIAS SEDIMENTARES Fonte: McGill University CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE BACIAS SEDIMENTARES Fonte: McGill University CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO DE BACIAS SEDIMENTARES: CLASSIFICAÇÃO DE ALLEN & ALLEN (2005) Fonte: McGill University CLASSIFICAÇÃO DE BACIAS SEDIMENTARES SEGUNDO KLEMME (1980), CONFORME A POSIÇÃO DESTAS EM RELAÇÃO ÀS PLACAS TECTÔNICAS (Souza- Lima e Hansi Jr., 2003, modif. de Raja-Gabaglia e Figueiredo, 1990) UNIDADE 2: AMBIENTES TECTÔNICOS DIVERGENTES, CONVERGENTES E TRANSCORRENTES BACIAS EM LIMITES DE PLACAS DIVERGENTES Classificação de bacias relacionadas a movimentos divergentes de placas (Allen e Allen, 2005) - Bacias sag intracratônicas; - Bacias rift continentais; - Rifts abortados (ou aulacógenos); - Rifts proto-oceânicos; - Bacias de margens passivas. LIMITES DE PLACAS DIVERGENTES BACIAS RIFTE: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS (McGILL UNIV.) BACIAS RIFTE: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS (McGILL UNIV.) BACIAS RIFTE: RIFTES ATIVOS E RIFTES PASSIVOS (McGILL UNIV.) BACIAS RIFTE: RIFTES ATIVOS E RIFTES PASSIVOS (McGILL UNIV.) BACIAS RIFTE: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS (McGILL UNIV.) RIFTEAMENTO E EVAPORITOS (McGILL UNIV.) BACIAS RIFTE (MIT, 2007) • Localização e ambiente tectônico: no interior da litosfera continental, em crátons (Fig. 11.5 – MIT) • Processos tectônicos e sedimentares: Extensão litosférica num cráton, atribuída ao aquecimento sublitosférico regional, causa grandes riftes. Alguns destes riftes continuam a abrir e eventualmente tornam-se bacias oceânicas, cujo substrato é mais crosta oceânica do que continental. A descrição de bacia aqui aplica-se ao estágio inicial de rifteamento. Em outros casos, os riftes deixam de se abrir totalmente em bacias oceânicas (talvez alguns riftes adjacentes e paralelos tornam-se o rifte principal) e permanecem embasados em crosta continental afinada ao invés de nova crosta oceânica. Ex. moderno: rift valleys do leste da África. • Suprimento sedimentar dos altos adjacentes ao rifte (blocos altos basculados) geralmente abundante, embora nos riftes do leste da África a encosta está distante das terras altas e, surpreendentemente, há pouco fluxo sedimentar para as bacias do rifte. • Dimensões e formas: dezenas de km de largura e poucos milhares de km de comprimento.; bacias longas, estreitas e lineares. • Preenchimento sedimentar: Sedimentos siliciclásticos grossos a finos, geralmente não marinhos, frequentemente marinhos, com intercalações de basaltos. ALGUNS TIPOS DE BACIAS (MIT, 2007) BACIAS RIFTE OCEÂNICAS (MIT, 2007) • Localização e ambiente tectônico: em oceano estreito e em início de abertura (fig. 11-6 – MIT); • Processos: Estas bacias são um tipo transicional entre bacias rifte intracontinentais já vistas e bacias de margens passivas, que serão vistas a seguir. As bacias rifte oceânicas já apresentam grande largura para começar a ter como substrato a crosta oceânica, mas ainda são estreitas que o ambiente ainda é não marinho ou, se marinho, tem circulação restrita. Ex. modernos: Mar Vermelho e o Golfo de Aden. Nas bacias antigas, o preenchimento sedimentar é recoberto por sedimentos de margem passiva, depositados posteriormente durante a abertura do oceano. • Dimensões e forma: dezenas a poucas centenas de km de largura; até poucos milhares de km de comprimento; • Preenchimento sedimentar: vulcânicas máficas e sedimentos siliciclásticos grossos a finos não marinhos, como nas bacias riftes intracratônicas já descritas, passando acima e lateralmente a depósitos evaporíticos e lacustres, sedimentos finos marinhos, frequentemente ricos em metais devido à atividade hidrotermal na dorsal de espalhamento. BACIAS RIFTE OCEÂNICAS (MIT, 2007): Mar Vermelho EVOLUÇÃO DAS BACIAS RIFTE OCEÂNICAS ATÉ BACIAS DE MARGEM PASSIVA (MIT, 2007) BACIAS DE MARGEM PASSIVA BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (MIT, 2007) • Localização e ambiente tectônico: Ao longo de margens passivas continentais, aproximadamente sobre a transição entre as crostas continental e oceânica formadas pelo rifteamento e abertura total do oceano bacias oceânicas (figs. MIT 11-6 e 11.7). • Processos: Como uma bacia oceânica abre-se por espalhamento, a zona de aquecimento e afinamento extensional da crosta continental em qualquer lado de uma bacia oceânica subside lentamente por resfriamento. Os sedimentos, tanto os siliciclastos derivados da terra quanto os carbonatos gerados in situ, recobrem esta transição em subsidência da crosta continental para a oceânica com uma cunha sedimentar plataforma continental e talude (na teoria do geossinclinal, seria o miogeoclíneo). A subsidência é acentuada pelo carregamento da deposição sedimentar arqueamento pronunciado para baixo da margem continental. A deposição não ocorre então numa geometria bacinal, mas a base deposicional é distintamente côncava. BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) • Forma e dimensões: retas, frequentemente com irregularidades consideráveis no detalhe; poucas centenas de km de largura, milhares de km de comprimento. • Preenchimento sedimentar: Extensa sedimentação siliciclástica marinha rasa e carbonática de plataforma espessando para o mar, recobrindo e superpondo-se a depósitos das fases rifte e de abertura inicial. Estes sedimentos passam gradual ou abruptamente para sedimentos finos marinhos profundos do talude e da elevação continentais. Frequentemente gradam ou interdigitam-se em direção ao mar aberto para depósitos marinhos profundos de siliciclastos grossos e finos ou carbonatos ressedimentados, sob a forma de turbiditos, formando leques submarinos na base do talude e preenchendo as partes mais profundas da bacia oceânica planícies abissais. Também ocorre deposição de vasas (oozes) carbonáticasde foraminíferos, cocólitos, pterópodes, e silicosas de radiolários e diatomáceas (OBS.: este tipo de vasa ocorre principalmente abaixo da profundidade de compensação da calcita - ~4000 m, onde ocorre dissolução de testas calcárias dos foraminíferos, p.ex.), além de argilas castanhas e vermelhas de origem vulcânica e eólica e cinza- escuro/pretas quando ricas em matéria orgânica geradoras do petróleo). BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (MIT, 2007; continuação) BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (MIT, 2007) BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) MECANISMOS DE SUBSIDÊNCIA DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) MECANISMOS DE SUBSIDÊNCIA DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) MECANISMOS DE SUBSIDÊNCIA DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) TAXAS DE SUBSIDÊNCIA DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) MORFOLOGIA E SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) MORFOLOGIA E SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) DEFORMAÇÃO DA SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) DEFORMAÇÃO DA SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) DEFORMAÇÃO DA SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) DEFORMAÇÃO DA SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS DE MARGENS PASSIVAS (McGILL UNIV.) BACIAS AULACÓGENO AULACÓGENOS (MIT, 2007) • Localização e ambiente tectônico: estendem-se das margens em direção ao interior do cráton; • Processos tectônicos e sedimentares: representam um 3º. braço abortado de uma junção tríplice de riftes, da qual dois braços continuaram a evoluir, abrindo-se para formar uma bacia oceânica. Em ambientes modernos, aulacógenos terminam em margens continentais passivas. Ex.: Calha de Benoue (sob o rio Congo). Eventualmente o oceano fecha-se, formando uma faixa orogênica, de modo que em antigos ambientes os aulacógenos terminam numa faixa orogênica (p.ex. bacias preenchidas pelo Pahrump Group, Nevada e Califórnia – Proterozóico); • Dimensões e forma: alongada, estreita e linear; dezenas de km de largura e várias centenas de km de comprimento. CARACTERÍSTICAS DAS BACIAS DE AULACÓGENOS (McGILL UNIV.) BACIAS EM LIMITES DE PLACAS CONVERGENTES EVOLUÇÃO DA SUBSIDÊNCIA DAS BACIAS DE MARGENS COMPRESSIONAIS (McGILL UNIV.) EVOLUÇÃO DA SUBSIDÊNCIA DAS BACIAS DE MARGENS COMPRESSIONAIS (McGILL UNIV.) •Bacias de antepaís (foreland) – tipos periférica e retro-arco; •Fossas oceânicas e bacias acrescionais; •Bacias de ante-arco (forearc basins) e •Bacias de retro-arco (backarc basins). Classificação de bacias relacionadas a movimentos convergentes de placas (Allen e Allen, 2005) FOSSAS (TRENCHES) – MIT (2007) • Localização e ambiente tectônico: no oceano abissal, na linha do arqueamento para baixo inicial da placa da crosta oceânica subduzida, numa zona de subducção (Figuras 11.7 e 11.8 – MIT) • Processos tectônicos e sedimentares: (1) sedimentos pelágicos de mar aberto (principalmente argila abissal castanha e oozes orgânicas) são transportadas para a fossa e situam-se sob sedimentos delgados a espessos depositados na própria fossa. (2) o que acontece com os sedimentos trazidos para a fossa ou nela depositados? Enquanto estiverem no interior da fossa são pouco deformados, porém durante muito tempo. Ou são raspados da placa em descida para formar uma cunha acrescionar , cuja estrutura varia desde (a) material misturado caoticamente numa mélange de subducção, até uma sucessão bem regular imbricada de camadas em subcavalgamento (undertrhusted sheets) mergulhando em direção ao arco (obs.: as camadas de cavalgamento tornam-se mais novas para baixo, porém no interior de uma dada placa o sedimento é mais novo para cima), ou (b) são arrastadas zona de subdução abaixo. A extensão deste último processo é controversa, mas já foram descritos casos a respeito; • Forma e dimensões: longa e estreita (dezenas de km de largura, milhares de km de comprimento), arqueada, com o lado convexo voltado para a placa subduzida chegando. • Preenchimento sedimentar: Varia desde camadas delgadas (centenas de metros de espessura) de sedimentos pelágicos (lamas abissais finas e cinzas vulcânicas) até espessos depósitos (milhares de metros) de sedimentos siliciclásticos grossos derivados dos arcos e vulcanoclásticos; também leques locais depositados perpendicularmente ao eixo da fossa ou corpos oblongos semelhantes a leques, dispostos paralelamente ao eixo da fossa. FOSSAS (TRENCHES) – MIT (2007) FOSSAS (TRENCHES) – MIT (2007) FOSSAS (TRENCHES) – MIT (2007) BACIAS FOSSA/TALUDE (TRENCH-SLOPE BASINS) – MIT (2007) • Localização e ambiente tectônico: na borda interna (em direção ao arco) da zona de subducção das fossas (figuras 11.7 e 11.8 MIT) • Processos tectônicos e sedimentares: bacias são formadas como áreas baixas, com contornos fechados, entre lâminas de empurrão adjacentes na cunha acrescionar em crescimento. O dobramento sedimentar próximo à superfície na cunha acrescionar também pode ser um fator no desenvolvimento de bacias. Estas bacias interceptam parte dos sedimentos carreados como correntes de turbidez vindas das porções mais antigas elevadas do complexo acrescionar, ou de uma parte mais distante do próprio arco. • Dimensões e forma: pequenas (não mais do que alguns km de largura, dezenas de km de comprimento; frequentemente menores), lineares e alongadas paralelamente à fossa. • Preenchimento sedimentar: siltes e lamas marinhas profundas sedimentadas diretamente sobre a bacia ou escorregadas para as bacias, vindas de porções mais elevadas no talude; também siliciclastos mais grossos fornecidos do talude mais acima por correntes de turbidez. BACIAS RELACIONADAS A ARCOS DE ILHAS RESUMO DAS BACIAS RELACIONADAS A ARCOS DE ILHAS (McGILL UNIV.) DIVISÃO DAS BACIAS RELACIONADAS A ARCOS DE ILHAS VULCÂNICAS (McGILL UNIV.) BACIAS DE ANTEARCO (FORE-ARC BASINS) – MIT (2007) • Localização e ambiente tectônico: Nas zonas de subducção (figs. 11.7 e 11.8); entre o complexo soerguido de subducção no bordo interno da fossa e o arco vulcânico (no caso de subducção oceano-oceano), ou o continente cavalgante (no caso de subducção oceano-continente). • Processos tectono-sedimentares: À medida que ocorre a subducção, forma-se uma área relativamente baixa, geralmente abaixo do nível do mar, entre o arco externo mais alto, soerguido pela subducção e o arco vulcânico interno construído pelo magmatimo de subducção. Antigos exemplos destas bacias de ante-arco são passíveis de ser isolados tectonicamente de áreas originalmente adjacentes. Depois da colisão arco-continente, pode ser formada uma outra variação de bacia de ante-arco entre o arco externo e o continente cavalgante. Estas bacias também são passíveis de preenchimento vindo principalmente das terras altas do continente tectonicamente ativo. Uma colisão posterior continente-continente dificultaria uma reconstrução direta do ambiente tectônico formador. • Dimensões e forma: Desde dezenas a mais de 100 km de largura e até milhares de km de comprimento, arqueadas; BACIAS DE ANTEARCO (FORE-ARC BASINS) – MIT (2007) • Preenchimento sedimentar: Depósitos não marinhos siliciclásticos fluviais a deltaicos, situados na margem em direção ao arco passam em direção ao mar para siliciclastos marinhos profundos, principalmente depósitos de fluxo de gravidade, todos intercalados com fluxos vulcânicos derivados do arco e piroclásticos. A espessura da seção pode atingir muitos milhares de metros. BACIAS DE ANTEPAÍS (FORELAND BASINS)BACIAS DE ANTEPAÍS (FORELAND BASINS) – MIT (2007) • Localização, ambiente tectônico e processos: Há dois tipos de bacia de antepaís (foreland basin): Bacias foreland de retroarco (formadas sobre crosta continental estável por carga exercida por lâminas de empurrão (thrust sheets) movendo-se em direção ao interior do continente como resultado de compressão e encurtamento crustal numa zona de subducção oceano-continente; e Bacias foreland periféricas, formadas após colisões continente-continente pela carga da crosta continental da placa subduzida pelo desenvolvimento de lâminas de empurrão na crosta continental da placa subduzida dirigida afastando-se da zona de subducção (fig. MIT 11.7 e 11.8). Ambos os tipos tendem a ser assimétricos, com suas partes mais profundas mais próximo das lâminas de empurrão superpostas. Tendem a migrar com o tempo afastando-se do arco ou da zona de sutura. Estas bacias são preenchidas por sedimentos derivados das áreas montanhosas associadas à compressão e ao cavalgamento. • Forma e dimensões: dezenas a poucas centenas de km de largura, centenas a milhares de km de comprimento, frequentemente com desenvolvimento variável ao longo de seu comprimento, comumente arqueadas, refletindo a geometria da subducção. • Preenchimento sedimentar: Siliciclastos fluviais grossos, principalmente leques aluviais, afinando e diminuindo de espessura ao se afastarem do arco ou sutura. Frequentemente passam a sucessões marinhas rasas de arenito e folhelho se o nível do mar for alto o suficiente para inundar a bacia. Espessuras até vários milhares de metros. A fácies clássica molasses (conglomerados não marinhos) é depositada nas bacias de antepaís BACIAS DE ANTEPAÍS (FORELAND BASINS) – MIT (2007) BACIAS DE ANTEPAÍS - FORELAND (McGILL UNIV.) RESUMO DAS BACIAS DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) MECANISMO FORMADOR DAS BACIAS DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) CLASSIFICAÇÃO DAS BACIAS DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) EXEMPLO DE BACIA DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) EXEMPLO DE BACIA DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) EXEMPLO DE BACIA DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) MAPA DO TOPO DO EMBASAMENTO EXEMPLO DE BACIA DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) MAPA PALEOGEOGRÁFICO PERFIL DE BACIA DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) MAPA DE ISÓPACAS DE BACIA DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) RESUMO DA SEDIMENTAÇÃO DE BACIAS DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) DEFORMAÇÃO DA SEDIMENTAÇÃO DE BACIAS DE ANTEPAÍS – FORELAND (McGILL UNIV.) BACIAS INTRACRATÔNICAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (McGILL UNIV.) PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (McGILL UNIV.) PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (McGILL UNIV.) PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (McGILL UNIV.) PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (MIT, 2007) • Localização e ambiente tectônico: áreas não orogênicas nos crátons; • Processos tectônicos e sedimentares: bacias sem conexão evidente com a tectônica de placas. Considera-se que reflitam subsidência termal extremamente lenta (tempo: 100 M.a.) após um evento de aquecimento sob a litosfera continental. Porém, as razões para a depressão abaixo do nível crustal original ainda não são entendidas. A erosão durante o soerguimento termal parece não ocorrer, como visto no estiramento litosférico. Dúvidas: a litosfera tornou-se mais densa na área sob a bacia? A litosfera foi afinada por “erosão” subjacente? Qualquer que seja a razão, a subsidência subsequente pode ser modelada muito bem pelo resfriamento e ajuste isostático. • A subsidência é tão lenta que parece não ter ocorrido depressão da superfície da litosfera ambientes deposicionais são em sua maioria os mesmos encontrados nos entornos da bacia; a diferença é a maior espessura. • Estas sucessões sedimentares são mais completas; há menos e menores diastemas (breves interrupções na sedimentação, com pouca ou nenhuma erosão antes do reinício da sedimentação) a bacia permaneceu sob a água, enquanto as áreas em torno estavam emersas; PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DA SEDIMENTAÇÃO DAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (MIT, 2007; cont.) • Forma e dimensões: arredondadas, equidimensionais; diâmetros de centenas de km. • Preenchimento sedimentar: sedimentos cratônicos de águas rasas (carbonatos, folhelhos, arenitos) mais espessos em sucessões mais completas do que nas áreas adjacentes do cráton, porém ainda relativamente finas (centenas de metros). PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DAS BACIAS INTRACRATÔNICAS (McGILL UNIV.) MAPA DE BACIA INTRACRATÔNICA TÍPICA (McGILL UNIV.) BACIAS TRANSCORRENTES (strike-slip) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Salamuni (UFPR) Souza-Lima e Hansi Jr., 2003 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DAS BACIAS STRIKE-SLIP ou PULL-APART (Fonte: MIT, 2007) Localização e ambiente tectônico: Localmente ao longo das principais falhas de rejeito direcional (strike-slip) ou transformantes, tanto na crosta continental quanto na crosta oceânica (Figura 11-9 MIT). Processos tectônicos: Se a falha strike-slip é escalonada em batentes (step-overs), ou mais encurvada do que retilínea, o movimento ao longo dela tende a produzir tensão onde o sentido da curvatura e o movimento são tais que as paredes da falha são afastadas uma da outra regime transtracional, ou então uma compressão, onde o sentido da curvatura e o movimento são tais que as paredes da falha são apertadas uma contra a outra regime transpressional). Nos segmentos tensionais, são formados espaços (gaps) ou bacias, que são preenchidas por sedimentos produzidos da crosta elevada adjacente BACIAS STRIKE-SLIP / PULL-APART. Forma, dimensões: Forte tendência para forma romboidal nas bacias pull-apart. Forma varia desde aproximadamente equidimensional, no início de sua formação, para alongada posteriormente. Larguras variam entre alguns km a poucas dezenas de km; comprimentos variam de alguns km a várias dezenas de km. Algumas bacias são ainda menores do que isto. Preenchimento sedimentar: Bacias de crosta continental são as mais significativas sedimentologicamente, são preenchidas por espessas sucessões de sedimentos clásticos grossos a finos, não marinhos a marinhos, frequentemente como leques aluviais passando a depósitos lacustres ou para depósitos de ambientes marinhos restritos. Em alguns casos, espessos turbiditos marinhos preenchem as porções distais da bacia. Geralmente há uma brusca variação lateral de fácies, e as espessuras das unidades litológicas podem não exceder muito suas extensões laterais, ou ser ainda menores. A deposição é contemporânea à elongação da bacia CAUTELA com a espessura total da seção medida, computada por medições camada-por-camada da seção. TRANSPRESSÃO VERSUS TRANSTRAÇÃO (Fonte: Salamuni – UFPR) Fonte: Modificado de Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan • Margens da bacia são desencontradas; • Assimetria longitudinal e lateral; • Subsidência rápida episódica; • Mudanças faciológicas laterais abruptas e discordâncias locais; • Contrastes marcantes na estratigrafia, geometria das fácies e discordância entre diferentes bacias na mesma região. • Importância econômica: petróleo, energia geotermal, cobre (porphyry-copper). • Formadas por regime tectônico transtracional • Sedimentação informa linhas de tempo para os eventos de falhamento e extensão. Características das bacias de rejeito direcional (strike-slip basins) Importância das bacias strike-slip (pull-apart) para o petróleo •Modelo estudado: Mar Morto. • Afinamento da crosta em bacias pull-apart pode gerar carregamento diferencial da crosta e facilitar a subida de diápiros salinos, uma trapa bem conhecida para o petróleo. • Deformação intensa, deposição sedimentar e subsidência rápidas nas bacias pull- apart geram numerosas trapas estratigráficas e estruturais, aumentando suas viabilidades como reservatórios de petróleo. • O regime extensional raso das bacias pull-apart também facilita o alojamento de rochas intrusivas félsicas com grande mineralização de cobre (porphyry copper). Considera-se que seja o principal controle estrutural sobre o depósito gigante de Escondida, no Chile. • Campos geotérmicos estão localizados em regiões de pull-apart pela mesma razão (alto fluxo de calor associado aos magmas em ascensão) Importância das bacias strike-slip (pull-apart) para o mineralização de cobre e energia geotérmica Bacias pull-apart (Fonte: MIT, 2007) Fonte: Salamuni (UFPR, modif. de Crowell, 1974) ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UMA BACIA STRIKE-SLIP OU PULL- APART. Fonte: Salamuni (UFPR, modif. de Crowell, 1984) Fonte: Salamuni (UFPR) modif. Allen & Allen (1990) Bacias pull-apart (Fonte: MIT, 2007) Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan SAF = San Andreas Fault Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Área demarcada na figura: ver próximo slide Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Restraining bend:a bend that obstructs movement along the strike of the fault. Releasing bend: a bend that facilitates movement along the strike of the fault. Fonte: Cunningham & Mann (2007) Fonte: Salamuni (UFPR) ESTRUTURAS EM FLOR ESTRUTURAS EM FLOR Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Salamuni (UFPR) Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan Fonte: Dr. Andrew T. Lin, Institute of Geophysics, Central National University, Taiwan BACIAS BRASILEIRAS Fonte: Fundação Phoenix (2003) Fonte: Fundação Phoenix (2003) BACIAS BRASILEIRAS E SUAS FASES EVOLUTIVAS Fonte: Fundação Phoenix (2003) RECONSTRUÇÃO PALEOGEOGRÁFICA DAS SEQUÊNCIAS SIN-RIFT, TRANSICIONAL EVAPORÍTICA E PLATAFORMA CARBONÁTICA NA PLATAFORMA CONTINENTAL BRASILEIRA (Fonte: Chang et al., 1992) Fonte: Fundação Phoenix (2003) CORRESPONDÊNCIA ENTRE AS BACIAS DAS MARGENS DO ATLÂNTICO SUL Fonte: Ceraldi e Green (2016) CORRELAÇÃO ENTRE AS BACIAS DE CAMPOS (BRASIL) E KWANZA (ANGOLA) Fonte: Ceraldi e Green (2016) Sabato Ceraldi, T., Hodgkinson, R. A. & Backe, G. (eds) Petroleum Geoscience of the West Africa Margin. Geological Society, London, Special Publications, 438, http://doi.org/10.1144/SP438.10 # 2016 CORRELAÇÃO ENTRE AS BACIAS DE CAMPOS (BRASIL) E KWANZA (ANGOLA) Fonte: Ceraldi e Green (2016) EXEMPLOS DE BACIAS X HABITATS TECTÔNICOS IMPORTÂNCIA DAS FALHAS DE REJEITO DIRECIONAL NO TRAPEAMENTO DO PETRÓLEO (David Paige, 2018) Disponível em: <https://www.linkedin.com/groups/104901/104901-6432768099363233794?midToken=AQFQMEmqtk6RgA&trk=eml- b2_anet_digest_of_digests-hero-12-view%7Ediscussion&trkEmail=eml-b2_anet_digest_of_digests-hero-12-view%7Ediscussion-null- 324dxe%7Ejktt4roq%7E9g-null- communities%7Egroup%7Ediscussion&lipi=urn%3Ali%3Apage%3Aemail_b2_anet_digest_of_digests%3Blxn74NSeQ6KRdaLYmcbj6g% 3D%3D>. Acesso em: 15 ago. 2018 IMPORTÂNCIA DAS FALHAS DE REJEITO DIRECIONAL NO TRAPEAMENTO DO PETRÓLEO (David Paige, 2018) David Paige: Falhas strike-slip são o ajuste mais raso ao movimento de placas profundo e extensivo (deriva continental) pode-se esperar extensas mudanças na estratigrafia. Em muitos casos pode haver pouca mudança vertical e as quebras são perturbadas pela migração pré-empilhamento da seção sísmica. Em resumo: a interpretação das falhas necessita de estudo humano inteligente que utiliza ferramentas visuais. Observação pessoal: como em qualquer outro tipo de falhamento, os reservatórios podem ser trapeados lateralmente por rochas selantes, porém neste tipo de falhamento o trapeamento é na horizontal. Evolução esquemática de bacias rift para margens passivas9, 2. Os eventos mostrados ilustram, p. ex., os mecanismos que originaram as bacias da margem leste brasileira.” (Souza-Lima e Hansi Jr., 2003) MODELOS DISTENSIONAIS PARA A FORMAÇÃO DE BACIAS PA Fonte: Joe Vu (8/12/2008). Disponível em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/6/63/Pure_Shear_Vs_Simple_Shear.jpg> CISALHAMENTO SIMPLES VERSUS CISALHAMENTO PURO EVOLUÇÃO DA ABERTURA DO ATLÂNTICO SUL Fonte: Boyd et al. (2015) Presalt Carbonate Evaluation for Santos Basin, Offshore Brazil PETROPHYSICS 56(6):577 December 2015 FINAL DA UNIDADE 2
Compartilhar