UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA E GEOFÍSICA MARINHA
A TECTÔNICA GRAVITACIONAL NO CONE DO
AMAZONAS: COMPARTIMENTAÇÃO ESTRUTURAL E
MECANISMOS CONTROLADORES
VALTERLENE DE OLIVEIRA
Dissertação de Mestrado
Maio / 2005
O48
Oliveira, Valterlene
A tectônica gravitacional no Cone do Amazonas: compartimentação estrutural e mecanismos controladores/
Valterlene Oliveira. - Niterói : s.n., 2005.
83p.
Dissertação (Mestrado em Geologia e Geofísica Marinha) –
Universidade Federal Fluminense, 2005.
1.Tectônica Gravitacional 2. Cone do Amazonas I.Título.
.
CDD 551.8
VALTERLENE DE OLIVEIRA
A TECTÔNICA GRAVITACIONAL NO CONE DO AMAZONAS:
COMPARTIMENTAÇÃO ESTRUTURAL E MECANISMOS
CONTROLADORES
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Geologia e Geofísica
Marinha
da
Universidade
Federal
Fluminense, como requisito parcial para
obtensão do Grau de Mestre em Ciências,
Área de Concentração: Geologia e
Geofísica Marinha.
Orientador: Profº. Dr. Cleverson Guizan Silva
Co-orientador: Profº. Dr. Antonio Tadeu dos Reis
NITERÓI
2005
“Algo só é impossível até o momento que alguém duvida
e resolve provar o contrário.”
Albert Einstein
À minha Mãe.
Resumo
O Cone do Amazonas, parte da Bacia da Foz do Amazonas, é intensamente afetado por
processos de tectônica gravitacional (shale tectonics). A análise de cerca de 9000 Km de
sísmica multicanal possibilitou a confecção de uma série de mapas: estrutural, de morfologia
da superfície de destacamento, e de isópacas do pacote sedimentar que representa o Cone do
Amazonas (Neomioceno-Recente). Três domínios estruturais principais foram identificados
na região: um domínio proximal extensivo, que se estende desde a quebra da plataforma até
aproximadamente a cota batimétrica de 500 m; um domínio intermediário que translada
talude abaixo de forma rígida e um domínio contracional distal que cobre uma área entre a
cota batimétrica de 1500 m e 2500 m. O domínio extensivo caracteriza-se pela presença de
falhas lístricas sintéticas e rollovers associados; enquanto o domínio contracional caracterizase por falhas de empurrão, por vezes aflorantes. Esse sistema de deformação superficial
extensiva encontra-se ancorado num nível basal de destacamento localizado na base da
sequência Neomiocênica. O sistema tectono-gravitacional da região pode ser ainda dividido
em dois compartimentos estruturais principais: um sudeste e um noroeste. O Compartimento
Sudeste caracteriza-se por um sistema gravitacional mais estreito (cerca de 115 km de
largura), e geograficamente mais restrito ao talude continental, estendendo-se até
aproximadamente 1500 m de profundidade;. já o Compartimento Noroeste caracteriza-se por
um sistema gravitacional mais amplo (cerca de 152 km de largura), que se estende até cerca
de 2500 m de profundidade. A morfologia da superfície de destacamento (base da camada de
folhelhos) parece desempenhar importante papel condicionador no desenvolvimento do
arcabouço estrutural da região, pois observa-se que as falhas extensionais estão localizadas na
porção de maior gradiente da superfície de destacamento, enquanto as falhas de empurrão
encontram-se na porção onde há importante quebra de gradiente. O mecanismo de sobrecarga
sedimentar diferencial é outro fator que apresenta-se como condicionante do arcabouço
estrutural da região, pois as estruturas extensivas encontram-se na região de maior espessura
sedimentar, ao passo que as falhas de empurrão encontram-se nas bordas do depocentro
(limites da sobrecarga).
ii
Abstract
The Amazon Cone, located on the Amazon Mouth Basin, is intensely affected by gravitydriven tectonics (shale tectonics). In this work, approximately 9000 km of multichannel
seismic reflection lines were analysed, which enabled us to create a series of maps: a
structural map, a map of the morphology of the detachment surface and an isopach map of
Neomiocene–Recent sedimentary cover. Three main structural domains were identified in the
region: a proximal extensional domain, from the shelf edge to a depth of 500 m, an
intermediate domain that translates down slope in a rigid way and a contractional domain
which covers an area from approximately 1000 m to 1500 m in water depth. The extensional
domain is characterised by synthetic listric faults and rollovers while the contractional domain
presents thrust faults. The Amazon Cone thin-skinned extensional system detaches over a
surface located at the base of the Neomiocene sequence.
It is divided in two main
compartments: the South-eastern Compartment and the North-western Compartment. The
South-eastern Compartment is a narrow gravitational system (115 km wide), geographically
limited to the continental slope reaching up to 1500 m in water depth. The North-western
Compartment is a wider gravitational system (152 km wide), reaching up to 2500 m in water
depth. The morphology of the detachment surface (base of the shale layer under pressure)
seems to represent an important role in the development of the structural framework of the
area. Extensional faults are located in the region of higher gradient of the detachment surface,
while the thrust faults are in the region of lower gradient. The mechanism of differential
sedimentary overload is another important factor of development of the structural framework
in the region, because the extensional structures are located in the thickest part of the
depocentres and the thrust faults are located on the boarders of the depocentres.
iii
Agradecimentos
Meus sinceros agradecimentos ao meu orientador Cleverson Silva, por todo o apoio que me
foi dado durante a realização desse trabalho e a quem tenho um grande carinho.
Ao meu co-orientador Tadeu dos Reis, agradeço de forma especial, por ter sido um grande
amigo e pela paciência em passar-me seus conhecimentos não só referentes a dissertação mas
também de vida.
Às minhas amigas Beatriz, Piscuilinha (Priscila) e Valdenira, por toda a ajuda que me deram,
não somente no trabalho, mas principalmente com as palavras de incentivo nos momentos de
alto estresse que passei.
À Jenny por ter sido mais que “a secretária” ter sido uma amiga e psicóloga disposta e me
ouvir nos dias em que eu a alugava para desabafar.
À Eneida e Patrícia por todas às vezes em que me foram solícitas quando precisava de algo na
secretaria.
Aos meus colegas da sala de doutorado, David, Fred e Lázaro pelo apoio e companhia dentro
e fora do Lagemar.
Agradeço a toda família Lagemar (Professores, alunos e funcionários) por ter me acolhido e
dessa forma amenizado a saudade da minha família.
Agradeço a Empresa Gaia pela disponibilização de parte das seções sísmicas utilizados no
trabalho.
À Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha do Brasil, pelo fornecimento das seções
sísmicas do projeto LEPLAC.
À Agência Nacional do Petróleo pelo suporte financeiro através do Programa de Recursos
Humanos para o Setor de Petróleo e Gás – PRH – ANP/ MCT.
À todos os meus amigos de Salvador que não estão perto fisicamente mas que sempre
incentivaram meus propósitos (Silvana, Iêda Maria, Kátia Abdalla, Julice, Joceane, Karine e
Miguel).
À minha professora e amiga Angela Beatriz Menezes Leal, agradeço de todo o meu coração
por ter acreditado em mim e me apoiado no momento em que decidi fazer esse mestrado.
Valeu Angela!
Agradeço principalmente à minha Família por acreditar em mim e respeitar todas as minhas
decisões.
Agradeço mais que especialmente a minha Mãe, a quem devo tudo em minha vida. A pessoa
mais forte e digna que conheço e que me ensinou a ser verdadeira e perseverante nos meus
objetivos. Mãe, eu te amo muito.
iv
Sumário
Resumo ....................................................................................................................
ii
Abstract ...................................................................................................................
iii
Agradecimentos .....................................................................................................
iv
Sumário ............. .....................................................................................................
v
Índice de Figuras ....................................................................................................
viii
Introdução ……………………………………………………………………......
1
Capítulo I ...............................................................................................................
2
1.1 Área de Estudo ..................................................................................................
2
1.2 Base de Dados ...................................................................................................
2
1.2.1 Batimetria .......................................................................................................
2
1.2.2 Sismica de reflexão multicanal ......................................................................
4
1.3 Metodologia ......................................................................................................
5
1.3.1 Interpretação dos perfis sísmicos ...................................................................
5
1.3.2 Processamento dos dados (Confecção dos Mapas )........................................
6
1.3.2.1 Batimetria ....................................................................................................
6
1.3.2.2 Confecção de mapas temáticos (Mapas da Morfologia da Superfície de
Destacamento e de Isópacas) ..................................................................................
6
1.3.2.3 Confecção de perfis morfológicos da Superfície de Destacamento e de
espessura da cobertura sedimentar Neomioceno-Recente ......................................
7
Capítulo II ..............................................................................................................
9
Caracterização Regional .......................................................................................
9
2.1 Bacia da Foz do Amazonas ...............................................................................
14
2.2 O Cone do Amazonas .......................................................................................
17
2.3 - Estudos Prévios sobre a Tectônica Gravitacional na Região do Cone do
Amazonas ................................................................................................................
19
v
Capítulo III ............................................................................................................
25
A Tectônica Gravitacional: uma revisão ............................................................
25
3.1 Estruturas Geradas na Deformação Superficial Extensiva ................................
27
3.2 Mecanismos que influenciam o arcabouço estrutural da tectônica
gravitacional ............................................................................................................
29
3.2.1 Sobrecarga Sedimentar Diferencial ...............................................................
29
3.2.2 Morfologia da superfície basal de destacamento (morfologia do substrato
pré-salífero) .............................................................................................................
31
3.2.2.1 Topografia Residual do Substrato ...............................................................
33
3.3 Comparação entre estilos de deformação e o comportamento mecânico
associados com folhelhos móveis e sal ...................................................................
34
3.4 Diferenças nos etilos estruturais de acordo com as características reológicas e
densidade do sal e do folhelho ................................................................................
37
Capítulo IV ............................................................................................................
41
A Tectônica Gravitacional no Cone Do Amazonas ............................................
41
4.1 Análise do Arcabouço Estrutural do Sistema Gravitacional do Cone do
Amazonas ................................................................................................................
42
4.1.1 Análise do estilo estrutural da tectônica gravitacional do Cone do
Amazonas ................................................................................................................
43
4.1.1.1 Estruturas observadas no Domínio Extensivo ..........................……..........
47
4.1.1.2 Estruturas observadas no Domínio Contracional.....................……............
49
4.1.2 Compartimentação Estrutural da Tectônica Gravitacional do Cone do
Amazonas ......................................................................................................….....
51
4.1.2.1 O Compartimento Sudeste................................................................……...
52
4.1.2.2 O Compartimento Noroeste .........................................................…...…....
54
4.2 Parâmetros que influenciam o estilo estrutural da tectônica gravitacional no
Cone do Amazonas .................................................................................................
60
4.2.1 Morfologia da Superfície Basal de Destacamento .....................................…
60
4.2.2 Mapa de Isópacas da Cobertura sedimentar Neomioceno –Recente .........…
65
vi
Capítulo V…………………………………………………………...................…
69
Discussão e Conclusões ………………………………………………………….
69
5.1 Discussão ……………………………………………………………………..
69
5.2 Conclusões ……………………………………………………………………
74
Perspectivas Futuras ....................................................................................……
76
Referências Bibliográficas ………………………………………………………
78
vii
Índice de Figuras
Figura 1-1. Localização da área de estudo .....................................................................
3
Figura 1-2. Mapa com a localização dos perfis sísmicos ...............................................
4
Figura 1-3. Perfil sísmico interpretado com a estruturação, a superfície de
destacamento e a camada móvel ......................................................................................
8
Figura 2-1. Os diferentes estágios evolutivos de uma margem transformantes ...............
11
Figura 2-2. Padrão morfológico das bacias associadas a transcorrência..........................
12
Figura 2-3. Distribuição das bacias sedimentares na Margem Equatorial Brasileira ......
13
Figura 2-4. Limites oceânicos da Bacia da Foz doAmazonas .........................................
14
Figura 2-5. Carta estratigráfica da Bacia da Foz do Amazonas .......................................
16
Figura 2-6. Feições morfológicas e limites fisiográficos do Cone do Amazonas ............
18
Figura 2-7. Mapa de zoneamento das provincias estruturais do Cone do Amazonas ......
20
Figura 2-8. Perfil estrutural esquemático da Região do Cone do Amazonas. .................
21
Figura 2-9. Mapa estrutural da região do Cone do Amazonas .........................................
22
Figura 2-10. Perfil sísmico interpretado exibindo as superfícies de destacamento .........
23
Figura 2-11. Modelo esquemático de geração da estruturação no Cone do Amazonas ...
23
Figura 2-12. Perfil Interpretado exibindo a disposição das estruturas no Cone do
Amazonas observadas por Cobbold et al., 2004 ..............................................................
24
viii
Figura 3-1. Evolução esquemática do mecanismo de deslizamento gravitacional,
proposto por Vendeville (1987) ......................................................................................
26
Figura 3-2. sistemas simples ilustrando o conceito geralmente aceito de deslizamento
gravitacional (Ramberg, 1980, 1981 apud Schultz-Ela, 2000) ......................................
27
Figura 3-3. Modelo idealizado de estruturação em uma bacia afetada pela tectônica
salífera, levemente modificado de Morley e Guerin (1996) ..........................................
28
Figura 3-4. Modelo de estruturação no Delta do Niger (Hooper et al., 2002) ...............
28
Figura 3-5. Correlação entre as estruturas geradas pelo modelo analógico e uma
grande falha antitética na Bacia de Santos, Brasil ..........................................................
30
Figura 3-6. Correlação entre as estruturas extensivas geradas pelo modelo (A)
analógico por Vendeville, 1987, e um exemplo real ilustrado pela reflexão sísmica (B)
– Fundo marinho do Petit Rhone (Reis, 2001).................................................................
31
Figura 3-7. Modelo analógico simulando deslizamento gravitacional radial divergente
(Cobbold e Szatimari, 1991) ............................................................................................
32
Figura 3-8. (A, B, C) Resultados dos modelos analógicos que ilustram o papel da
33
topografia residual (Gaullier et al., 1993) ........................................................................
Figura 3-9. Falhas de empurrão formadas sobre a Zona de Fratura de Charcot (Wu e
Bally, 2000).......................................................................................................................
34
Figura 3-10. Modelos idealizados de estruturação formada pelo folhelho e pelo sal,
levemente modificados de Morley e Guerin (1996).........................................................
35
Figura 3-11. Resultados de dois modelos experimentais mostrando os efeitos da
reologia do décollement no estilo estrutural ....................................................................
37
ix
Figura 3-12. Falhas de empurrão na bacia off-shore Pará–Maranhão .............................
38
Figura 3-13. Estilos estruturais desenvolvidos em décollement de camadas de sal ……
39
Figura 3-14. Estilos estruturais desenvolvidos sobre décollement de folhelhos ..............
40
Figura 4-1. Mapa com os limites aproximados das províncias fisiográficas do Cone do
Amazonas ........................................................................................................................
41
Figura 4-2. Mapa ilustrativo dos domínios estruturas no Cone do Amazonas ..............
42
Figura 4-3. Perfil sísmico com a interpretação da camada móvel e da superfície basal
de destacamento................................................................................................................
45
Figura 4-4. Perfil sísmico que abrange a área da plataforma ...........................................
46
Figura 4-5. Estruturas características do domínio extensional..........................................
47
Figura 4-6. Mapa com a disposiçao das estruturas que compõem o sistema de
deformação gravitacional existente no Cone do Amazonas ...........................................
49
Figura 4-7. Estruturas características do domínio contracional........................................
50
Figura 4-8. Mapa com a compartimentação estrutural ....................................................
51
Figura 4-9. Perfil sísmico onde é observado a existência de escarpamentos formados
por falhas normais lístricas ativas no Compartimento Sudeste.......................................
53
Figura 4-10A. Perfil sísmico com escarpamentos formados por falhas normais lístricas
ativas
e
por
falhas
reversas
ativas
no
Compartimento
Noroeste............................................................................................................................
55
x
Figura 4-10B. Escarpa formada por falha normal lístrica ativa no Compartimento
Noroeste ...........................................................................................................................
56
Figura 4-11. Perfil sísmico onde é observada um maior distanciamento das estruturas
57
após uma falha ativa. Compartimento Noroeste ..............................................................
Figura 4-12. Perfil sísmico com a presença de altos topográficos e sub-bacia associada
58
formado por falhas de empurrão ativas no Compartimento Noroeste .............................
Figura 4-13. Perfil sísmico mostrando a formação de sub-bacias e a estruturação das
59
camadas sedimentares dentro delas (Compartimento Noroeste) .....................................
Figura 4-14. Mapa morfológico da superficie basal de destacamento ta tectônica
61
gravitacional do Cone do Amazonas................................................................................
Figura 4-15. Mapa da superfície de destacamento coma as direções gerais do
61
gradiente...........................................................................................................................
Figura 4-16. Mapa da superfície de destacamento coma as direções gerais do gradiente
62
Figura 4-17. Perfil da superfície basal de destacamento em conjunto com a a superfície
do fundo submarino no Compartimento Sudeste..............................................................
63
Figura 4-18. Perfis 2 e 3 da superfície basal de destacamento em conjunto com a
superfície do fundo submarino no Compartimento Noroeste..........................................
64
Figura 4-19. Mapa de isópacas do Cone do Amazonas....................................................
65
Figura 4-20. Mapa de isópacas do Cone do Amazonas conjugado com as estruturas .....
67
Figura 5-1. Mapa das prvincias fisiográficas do Cone do Amazonas com a distribuição
das estruturas nos Compartimentos Noroeste e Sudeste ..................................................
75
xi
Introdução
____________________________________________________________________________________________________
Introdução
O presente trabalho está inserido na área de estudo de margens continentais passivas e
concentra a pesquisa no estudo da Tectônica Gravitacional.
Estudos sobre a tectônica gravitacional em bacias marginais receberam um grande
impulso no final da década de oitenta, devido a sua importância para a evolução de bacias
petrolíferas de diversas partes do mundo (Bacia de Campos, Bacia de Santos, Golfo do
México, Delta do Niger). O trabalho aqui apresentado procura responder algumas questões
sobre a tectônica gravitacional atuante na região do Cone do Amazonas, localizado na
margem equatorial brasileira. O estudo objetiva a caracterização do arcabouço estrutural
gerado por essa tectônica, assim como os mecanismos controladores da deformação
superficial extensiva na área.
Na tentativa de solucionar essas questões, esse trabalho de Dissertação de Mestrado
apresenta cinco capítulos, dispostos da seguinte forma:
No Capítulo I é apresentada a localização da área de estudo, como também a base de
dados utilizada e a metodologia empregada na elaboração do trabalho. O Capítulo II
apresenta uma pesquisa sobre a Geologia Regional da área, com um breve histórico da
evolução da margem equatorial brasileira, finalizando com a apresentação de trabalhos
anteriores relacionados à tectônica gravitacional no Cone do Amazonas. No Capítulo III é
feita uma compilação bibliográfica sobre modelos da deformação superficial extensiva
baseados em dados de perfis sísmicos e de modelagem analógica. Seguindo este capítulo, são
apresentados os resultados do trabalho num contexto estrutural, Capítulo IV. E, finalizando,
no Capítulo V, são apresentados sobre a forma de conclusão os principais resultados desse
trabalho.
1
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
____________________________________________________________________________________________________
Capítulo I
Área de estudo, Base de Dados e Metodologia
1.1 – Área de estudo
A área de estudo está localizada na porção equatorial da margem continental
brasileira, na região referente ao Cone do Amazonas, mais precisamente na porção superior
do cone, entre as coordenadas 0° e 6° N e 47° e 51° W (figura 1-1). O Cone do Amazonas
está inserido no contexto da Bacia da Foz do Amazonas, ocupando uma área de
aproximadamente 160.000 km2, abrangendo o talude continental até a bacia profunda.
1.2 - Base de Dados
Este trabalho é baseado na utilização de dados geofísicos de natureza diversa, tais
como a batimetria predita e a sísmica de reflexão multicanal de diferentes níveis de resolução.
1.2.1 – Batimetria
Os dados batimétricos utilizados neste estudo são de natureza predita , ou seja, dados
de altimetria de satélite (Etopo 2).
2
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Figura 1-1. Localização da área de estudo
3
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
____________________________________________________________________________________________________
1.2.2 – Sísmica de reflexão multicanal
A realização deste trabalho foi baseada principalmente na interpretação de um total de
cerca de 9000 km de linhas sísmicas de reflexão multicanal. A malha de levantamentos
apresenta um espaçamento médio de 15 km entre os perfis sísmicos (figura 1-2).
O conjunto de dados é constituído por 39 linhas sísmicas, sendo 31 linhas na
orientação dip e 8 na orientação strike. Este conjunto é composto por levantamentos de 2
campanhas distintas, que apresentam diferentes níveis de penetração e de resolução:
Figura 1-2. Mapa com a localização dos perfis sísmicos utilizados. Linhas azuis (LEPLAC),
linhas vermelhas (GAIA).
4
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
____________________________________________________________________________________________________
•
9 linhas do Projeto Leplac 6 e 8 – estas linhas são de caráter mais regional,
com penetração do sinal de até 13 s. Este conjunto permite o traçado da
superfície basal na qual se ancoram as estruturas da tectônica gravitacional no
Cone de Amazonas, e até mesmo o reconhecimento do embasamento;
•
30 linhas cedidas pela Empresa Gaia – estas linhas fazem parte original de
um conjunto de dados sísmicos adquiridos pela Petrobrás S/A no ano de 1984,
e reprocessadas pela empresa Gaia/PGS. Essas linhas apresentam maior
resolução que as linhas do Leplac, com profundidade de penetração do sinal
de até 11 s. Estas linhas também permitem a identificação da base de
destacamento da tectônica gravitacional, mas, devido ao nível de penetração
do sinal, não permitem o reconhecimento do embasamento.
1.3 - Metodologia
1.3.1 - Interpretação dos perfis sísmicos
Num primeiro momento, para a obtenção dos dados em meio digital, as linhas
sísmicas foram interpretadas através dos softwares Geographix, da Landmark, e o Petrel
2003, da Schlumberger. Posteriormente, essas linhas foram impressas e interpretadas sobre
papel. A interpretação em papel foi realizada com o objetivo de obter uma visão mais
completa da estruturação na região, pois por serem linhas longas, a visualização na tela era
restrita.
Para a análise tectono-sedimentar empreendida na região do Cone do Amazonas, os
dados sísmicos foram interpretados focalizando as principais estruturas presentes, e segundo
os princípios gerais da estratigrafia sísmica (ex: Mitchum et al., 1977a; Mitchum et al.,
1977b)
Primeiramente, foi mapeado o arcabouço estrutural da cobertura sedimentar
Neomioceno-Recente (falhas lístricas sintéticas e antitéticas, e falhas de empurrão) (figura 13). Também foi identificado um refletor sísmico de expressão regional sobre o qual repousam
5
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
____________________________________________________________________________________________________
as estruturas identificadas na cobertura sedimentar Neomioceno-Recente (figura 1-3). A
ancoragem sistemática das estruturas mapeadas sobre este refletor regional nos indica tratar-se
da superfície basal de destacamento (já anteriormente identificada na literatura, Silva et al.,
1999). Em alguns perfis, a base de destacamento não se mostra tão clara, sendo feita então a
transferência da mesma para esses perfis através do cruzamento das linhas sísmicas.
Todas as feições e estruturas mapeadas foram reportadas para mapas de
posicionamento da sísmica, para posterior geo-refenciamento. A transferência das linhas de
falha das seções sísmicas para os mapas foi feita através do cálculo de distâncias equivalentes
entre a seção sísmica em papel e a sua extensão em mapa.
1.3.2 - Processamento dos dados (Confecção dos Mapas )
1.3.2.1 - Batimetria
Os dados de batimetria (Etopo 2 e do Geodas (GEOphysical DAta System – CD-ROM
4.0/ National Geophysical Data Center – NGDC) foram gridados através do programa
Generic Mapping Tool – GMT para geração do mapa batimétrico da área.
1.3.2.2 - Confecção de mapas temáticos (Mapas da Morfologia da Superfície
de Destacamento e de Isópacas)
Os arquivos de dados (em formato ASCII) dos mapas temáticos foram importados da
interpretação sísmica realizada no programa de interpretação Petrel 2003.
Para a confecção dos mapas foi utilizado o programa Oajis Montaj 6 da Geosoft,
utilizando o método de Kriging para gridagem. Este método executa uma análise
geoestatística para dados aleatórios e, a partir de um variograma, permite a seleção de um
modelo que melhor defina a variação dos dados, possibilitando uma estimativa mais confiável
dos valores nos nós de um gride.
6
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
____________________________________________________________________________________________________
1.3.2.3 - Confecção de perfis morfológicos da Superfície de Destacamento e
de espessura da cobertura sedimentar Neomioceno-Recente
Foram também gerados perfis da base de destacamento transversais à estruturação do
cone. Esses perfis foram confeccionados também no programa Oasis Montaj e depois sua
base de dados foi exportada para o programa Grapher 4.0 para a edição dos mesmos. A
geração dos perfis teve como objetivo o entendimento da relação existente entre a morfologia
da superfície de destacamento com a disposição das estruturas. Os perfis da superfície de
destacamento possibilitaram uma melhor visão de como as estruturas estão distribuidas no
Cone do Amazonas de acordo com a mudança de gradiente na superfície de destacamento.
Perfis da batimetria do fundo submarino foram igualmente gerados no programa Oasis
Montaj e também transferidos para o programa Grapher 4.0 para edição. Esses perfis foram
acoplados aos perfis da superfície de destacamento e possibilitaram uma melhor visão da
distribuição das estruturas em função da sobrecarga sedimentar.
7
Capítulo I – Área de Estudo, Base de Dados e Metodologia
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Figura 1-3.Perfil sísmico interpretado com a estruturação, a superfície de destacamento e a camada móvel.TWTT (tempo duplo de propagação da onda).
8
Capítulo II – Caracterização Regional
____________________________________________________________________________________________________
Capítulo II
Caracterização Regional
A presença de estruturas de cisalhamento e feições de pull-apart são facilmente
reconhecidas por toda a margem equatorial brasileira. Esta margem possui características
específicas, no que se refere à dinâmica do rifteamento e ao padrão estrutural das bacias
sedimentares associadas. A arquitetura convencional das bacias rift, onde a subsidência é
controlada por uma importante falha normal de borda, não é um padrão facilmente
identificado nas bacias da margem equatorial (Matos e Waick, 1998 apud Matos, 2000). Da
mesma forma, leques conglomeráticos sintectônicos de borda de bacia, freqüentes ao longo da
margem leste brasileira, não são observados (Matos, 2000). Isto por que a margem equatorial
brasileira encontra-se num contexto estrutural de margem do tipo transformante. Os estágios
evolutivos de uma margem transformante, observados na figura 2-1, são os seguintes: A - No
início do cisalhamento entre as duas placas litosféricas, a falha transformante separa dois
continentes. Esta falha é na realidade um feixe transformante, com algumas dezenas de
quilômetros de largura. A movimentação de blocos em domínio transformante pode ser
bastante complexa, dependendo do ambiente tectônico. O movimento, apesar de ser
predominantemente
ao
longo
da
falha
cisalhante,
pode
apresentar
componentes
compressionais ou extensionais. No primeiro caso, o cisalhamento será acompanhado por
estruturas compressivas, tais como soerguimento local ou regional e falhas de empurrão. No
segundo caso, há o desenvolvimento de falhas normais. Utilizam-se então os termos
transpressão e transtensão para designar os respectivos campos de esforços. Uma vez que os
campos de esforços têm que se ajustar às heterogeneidades locais, as zonas strike-slip podem
mudar de direção ao longo do tempo, mesmo que a trajetória das placas permaneça constante.
Pequenas mudanças na posição dos pólos de rotação das placas podem também causar
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Capítulo II – Caracterização Regional
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mudanças nas relações de compressão e extensão ao longo da falha transformante. Desta
forma, o mesmo local pode, ao longo do tempo, passar de um regime compressivo a um
regime extensivo, e vive-versa. Esta primeira etapa de evolução de uma margem
transformante se dá em contexto inteiramente intra-continental. B - A continuação da
extensão leva ao estiramento da crosta continental. Teremos assim, crosta continental afinada
de uma margem em contato com crosta continental não afinada da placa adajacente. C Numa segunda etapa, a ruptura continental e a abertura oceânica se produzem no seguimento
da zona de falha transformante. Os dois extremos da falha se encontram face a um domínio
oceânico (crosta oceânica neo-formada) em fase de espalhamento, e onde a dorsal
mesoceânica não é paralela à margem, como no caso das margens passivas de divergência,
mas sim perpendicular ou oblíqua a ela. Nesta etapa, a evolução térmica é bastante complexa.
Cada local da margem sentirá sucessivamene os efeitos da aproximação (soerguimento
térmico), da passagem e do afastamento (subsidência térmica) da dorsal mesoceânica, que
desfilará a frente da margem à maneira de um ponto quente. A evolução estrutural será
também complexa: dependendo do local e do momento, o movimento horizontal se operará
entre duas litosferas continentais, ou entre a margem e uma litosfera oceânica, e cessa após a
passagem da dorsal mesoceânica. D - Quando finalmente a dorsal mesoceânica se interrompe
com o contato com uma falha transformante intra-oceânica, a falha torna-se efetivamente
intra-placa e passiva ao longo de toda a sua extensão. A partir daí ela será submetida às
conseqüências da evolução térmica da litosfera (subsidência pós-tectônica).
Inferida no contexto explicitado acima, a formação da margem equatorial brasileira
está relacionada a três estágios evolutivos: pré, sin e pós movimentos transformantes (Matos,
2000).
A fase pré-transformante da margem equatorial brasileira é dividida em dois ciclos
sedimentares: um pré-transtensão, durante o periodo Pré-Barremiano; e, um sin-transtensão,
do Barremiano ao Aptiano. A fase pré-transtensão é representada pelos sedimentos de rift das
bacias de Marajó e a parte onshore da Bacia Potiguar, e estão relacionadas, respectivamente, à
abertura do Atlântico Central e Sul. Na fase sin-transtensão, movimentos transtensionais
criaram uma série de depocentros en-echelon com direção NW-SE por todo o domínio
equatorial.
A fase sin-transformante, com duração do Albiano ao Cenomaniano, engloba uma
série de eventos tectônicos mecanicamente distintos, inicialmente dominado por transtensão
seguida de transpressão, e finalmente a fase de margem passiva transformante. No ciclo de
transtensão, o movimento divergente foi acomodado por zonas relativamente estreiras. No
10
Capítulo II – Caracterização Regional
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ciclo de transpressão houve a formação de um grande cinturão traspressivo (Bacias Piauí –
Acaraú) como resultado do encurtamento geral e o soerguimento de uma borda restrita do
Atlântico Equatorial. A fase de margem passiva transformante é caracterizada pelo contato
crosta oceânica/continental ao longo de uma falha transformante ativa (figura 2-1).
Finalmente, o estágio Pós-Transformante (Cenomaniano ao Recente) inicia-se com a
instalação de uma margem passiva caracterizada por uma sedimentação contínua que
acompanha a subsidência térmica da litosfera (Matos, 2000).
Figura 2-1. Os diferentes estágios evolutivos de uma margem transformante (Mascle e Blarez, 1987).
Outra característica marcante das margens do tipo transformante é uma diferença
topográfica notável entre a porção rasa da margem e a bacia mais profunda, uma vez que a
zona de transição entre crosta continental e crosta oceânica é definida por falhamentos do tipo
strike-slip, resultando assim numa plataforma pouco desenvolvida e em bacias sedimentares
profundas (figura 2-2).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-2. Padrão morfológico das bacias associadas à transcorrência (Boillot e Coulon, 1998).
No caso da margem equatorial brasileira, sua fisiografia é caracterizada por uma
plataforma estreita, variando de 30 a 50 km de extensão na porção mais ao leste (Bacia
Potiguar), e de 50 a 300 km na parte mais a oeste (Bacia da Foz do Amazonas). Ao longo
desta margem, o talude continental é relativamente íngreme, e estende-se entre
aproximadamente 200 a 2000 m de profundidade. Cânions submarinos são freqüentes ao
longo do talude, destacando-se o Canyon do Amazonas como a mais notável destas feições
por sua extensão, relevo relativo e papel sedimentar na construção da margem. Outras feições
marcantes nessa margem são os montes submarinos ou guyots, como por exemplo, a Elevação
do Ceará e o Guyot do Ceará (Matos, 2000).
O contexto estrutural de rifteamento transtensivo, no qual a Margem Equatorial
Brasileira se desenvolveu, conduziu a uma evolução segmentada desta margem, formando
uma série de bacias offshore que apresentam diferentes histórias em termos de fluxo térmico,
subsidência, distribuição das fácies sedimentares, magmatismo, eventos de soerguimento e
episódios de deformação. Dentre estas se situam as bacias Potiguar, Ceará, Barreirinhas, ParáMaranhão e Foz do Amazonas (figura 2-3). Algumas destas bacias se estendem ainda em
direção onshore, como as bacias de Barreirinhas e Potiguar. A margem Equatorial Brasileira
apresenta também três rifts abortados, como o Graben de Potiguar, Bacia do Marajó (grabens
da Mexiana, Limoeiro e Gurupá) e o Sistema de Grabens do Gurupi (grabens de São Luís,
Bragança Viseu e Ilha Nova) (Matos, 2000).
A região de estudo deste trabalho, o Cone do Amazonas, está inserida na bacia da Foz
do Amazonas, bacia que se localiza no extremo oeste da Margem Equatorial Brasileira.
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-3. Distribuição das bacias sedimentares na Margem Equatorial Brasileira ( Milani et al., 2001).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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2.1 - Bacia da Foz do Amazonas
A Bacia da Foz do Amazonas ocupa uma área de aproximadamente 360.000 km2
localizada entre as coordenadas 51º e 47º oeste, e 0º e 6º norte (figura 2-3) (Brandão e Feijó,
1994). Essa bacia é separada da bacia continental do Baixo Amazonas pelo Escudo das
Guianas, a noroeste, o Escudo Pré-cambriano Brasileiro, a sudeste, e o Arco de Gurupá, a
oeste. Os limites oceânicos da bacia correspondem às feições da Cadeia Norte Brasileira, a
Elevação do Ceará e a Planície Abissal do Ceará (figura 2-4).
Figura 2-4. Limites oceânicos da Bacia da Foz do Amazonas levemente modificado de Damuth et al.
(1988).
A Bacia da Foz do Amazonas está fisiograficamente dividida em Plataforma
Continental, até a cota batimétrica de 200 m, e o Cone do Amazonas, que se estende até a
cota batimétrica de aproximadamente 4500 m (Damuth et al., 1988), correspondendo a
aproximadamente 45% da área total da bacia. A Plataforma Continental Amazônica destaca14
Capítulo II – Caracterização Regional
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se como a mais larga dentre as plataformas da margem continental brasileira, com uma
largura média que varia de 133 km, no extremo norte da área, a 330 km, em frente à foz do
Amazonas (Palma, 1979). Esta situação lhe confere uma morfologia submarina que difere das
margens transformantes estreitas.
A margem da Bacia da Foz do Amazonas é caracterizada por um espesso prisma
progradante de sedimentos siliciclásticos. Esse prisma é composto principalmente por
sedimentos do Neomioceno ao Recente, que recobrem a plataforma carbonática do EoTerciário. Schaller et al. (1971) conduziram os primeiros estudos estratigráficos na região,
determinando a primeira coluna estratigráfica da Bacia da Foz do Amazonas. Mais
recentemente, Brandão e Feijó (1994), baseados em dados mais recentes, propuseram uma
nova carta estratigráfica (figura 2-5), onde estabelecem duas seqüências principais para a
bacia: uma seqüência Rift e uma Seqüência de Margem Passiva. A Sequência Rift está
presente nos grabens da região de Caciporé, que, segundo os autores, foram aparentemente
palco de eventos tafrogênicos em duas ocasiões distintas: no Triássico quando se acumularam
os clásticos e rochas ígneas da Formação Calçoene, provavelmente associada com a abertura
do Atlântico Norte; e, no Aptiano, quando ocorreu a deposição dos sedimentos clásticos da
Formação Caciporé, referente ao rift que precedeu a abertura do Atlântico Sul.
A Sequência de Margem Passiva é representada por clásticos finos albocenomanianos, transgressivos marinhos, e por arenitos e folhelhos, progradantes neríticos e
batiais que constituem a Formação Limoeiro. O sistema de plataforma-talude-bacia é
composto pelos clásticos das Formações Marajó e Travosas, e pelos carbonatos da Formação
Amapá, onde se distinguem seqüências sedimentares do Neopaleoceno, Eoceno,
Eoceno/Oligoceno e Oligoceno/Mioceno. Entre o final do Mioceno até o Holoceno, destacase a seqüência representada pelos clásticos finos progradantes das formações Tucunaré,
Pirarucu e Orange, agrupadas no chamado Grupo Pará (Brandão e Feijó, 1994). No final do
Meso-mioceno, a plataforma carbonática (representado pela Formação Amapá) foi recoberta
por uma grande quantidade de clásticos. O Neo-mioceno-Holoceno corresponde a um
intervalo de tempo em que a área da plataforma sofreu relativa subsidência e o Cone do
Amazonas se instala na zona de transição entre a crosta continental e a crosta oceânica,
correspondendo estratigraficamente à Formação Pirarucu, geograficamente restrita, e à
Formação Orange, que compõe a essência do Cone do Amazonas. A Formação Orange é
representada por sedimentos argilosos de talude e bacia profunda e por poucas camadas de
arenito fino que foram depositadas através da ação de correntes de turbidez (Castro et al.,
1978 apud Oliveira, 1996). A base desta formação, constituída de sedimentos finos (silte e
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-5. Carta estratigráfica da Bacia da Foz do Amazonas (Brandão e Feijó, 1994).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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argilas), foi identificada por vários autores como num estado de super-pressurização de
fluidos, cuja mobilidade estaria na origem da tectônica gravitacional que afeta as seqüências
sobrepostas (Bruno, 1987; Brandão e Feijó, 1994; Silva et al., 1999).
Silva et al. (1999) dividiram a megaseqüência do Paleoceno- Mioceno Médio da Bacia
da Foz do Amazonas nos intervalos Paleoceno –Eoceno com 1000 m de espessura, a do
Oligoceno com 200 m, e Paleomioceno – Mioceno médio com 1500 m, e relatam que na
região do Cone do Amazonas essa megaseqüência teve dois depocentros. Um na porção
sudeste, com espessura de 5500m, e outro na porção noroeste, com 5000 m.
Segundo Silva et al. (1999), a megaseqüência mais jovem (Neomioceno–Recente) que
representa o Cone do Amazonas é constituída por um prisma progradacional de 9000 m na
parte noroeste do Cone do Amazonas.
2.2 - O Cone do Amazonas
O Cone do Amazonas está entre os maiores leques submarinos presentes no oceano
moderno. Ocupa uma área de aproximadamente 160.000 km2, estendendo-se desde a quebra
da plataforma até profundidades superiores a 4500 m (Damuth, 1988) (figura 2-6). A
superficie base sobre a qual se desenvolve o Cone do Amazonas encontra-se a profundidades
superiores a 10 km (Cobbold et al., 2004). Suas seqüências basais apresentam idades a partir
de aproximadamente 10 Ma.
Damuth e Kumar (1975) foram os primeiros a descrever a morfologia, os processos de
sedimentação e as estruturas do cone, baseados em dados de sísmica convencional e de
testemunhos. Posteriormente, Damuth et al. (1988) revelaram, espacial e estratigraficamente,
os sistemas de canal-dique marginal que compõem o cone. A característica mais marcante
desses sistemas de canal-dique marginal são os seus complexos canais distributários
meandrantes com índice de sinuosidade de até 2.5. A formação, manutenção e modificação
desse sistema de meandros provavelmente requer grandes volumes de fluxos turbidíticos
relativamente contínuos através dos canais e por um período relativamente longo (Damuth et
al., 1988).
De acordo com as mudanças de gradiente e de morfologia, Damuth e Kumar (1975)
subdividiram e delimitaram a extensão das províncias fisiográficas que compõem o cone, ou
seja, o Cone Superior, Médio e Inferior (figura 2-6).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-6. Feições morfológicas e limites fisiográficos do Cone do Amazonas
(Baptista Neto e Silva apud Baptista Neto et al, 1988).
O Cone Superior apresenta uma superfície irregular côncava para cima e estende-se
desde a quebra da plataforma até profundidades de 3000m, onde os contornos batimétricos
mostram uma notável quebra no gradiente do talude (gradiente médio de aproximadamente
1:70). Localmente a superfície do cone apresenta irregularidades, marcadas por escarpas com
relevos de poucas centenas de metros (Damuth et al., 1988). O Cânion submarino do
Amazonas é a feição mais proeminente desta parte do Cone, com um relevo relativo da ordem
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Capítulo II – Caracterização Regional
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de 600 m, estendendo-se desde a plataforma e talude abaixo até a cota batimétrica de
aproximademente 1400 m (Damuth et al., 1988). Nesta província fisiográfica parece existir
somente um complexo de canal-diques marginais e a maior parte dos sedimentos do Cone do
Amazonas está concentrada em profundidades de 200 – 3000 m (Damuth, 1975; Flood e
Piper, 1997; Mickelsen et al., 1997). Damuth e Embley (1981) apud Damuth et al. (1988)
documentaram ainda a ocorrência de grandes depósitos de transporte de massa nesta porção
do cone.
Cone Médio estende-se entre profundidades de 3000-4200 m, caracterizando-se por
apresentar uma superfície convexa para cima, marcada por feições morfológicas do tipo
hummocky, onde se identificam dois complexos canais-diques marginais distintos (complexo
oriental e ocidental). O complexo oriental apresenta um trend para noroeste e o ocidental para
nordeste. Perfis sísmicos mostram que o complexo oriental cobre a borda do complexo
ocidental, sugerindo que o mesmo (complexo oriental) é mais novo e também o mais
eficiente. Em profundidades entre 2500 e 3500 m o complexo oriental é parcialmente
soterrado por um extenso depósito de fluxo de detritos. Esses depósitos são formados a partir
de aproximadamente 1000 m de profundidade e apresentam uma maior representação na
sedimentação do cone no período Quaternário (Damuth et al., 1983).
O Cone Inferior estende-se até a profundidade de 4800 m, onde se encontra com a
planície abissal de Demerara, apresentando uma superfície suave e côncava com um gradiente
médio mais suave, da ordem de 1:430 (0.1º). Apresenta igualmente inúmeros canais de
menores dimensões (5 – 20 m), geralmente sem levees, que cruzam toda a sua extensão
(Normark et al., 1972 apud Damuth e Kumar, 1975; Damuth et al., 1988).
2.3 - Estudos Prévios sobre a Tectônica Gravitacional na Região do Cone do Amazonas
Várias estruturas extensionais (falhas normais lístricas) e compressionais (falhas
reversas) presentes no Cone do Amazonas, foram identificadas e mapeadas. A formação
dessas estruturas foi atribuída a processos da deformação superficial extensiva (thin-skinned
extension) e foram interpretadas de formas distintas pelos autores que estudaram o processo
(Bruno, 1987; Silva et al., 1999; e Cobbold et al., 2004).
Bruno (1987), baseado em dados de sísmica de baixa resolução e sem uma visão mais
moderna da tectônica gravitacional, apresentou uma estruturação para o Cone do Amazonas
subdividida em três zonas estruturais morfologicamente distintas (figuras 2-7 e 2-8).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-7. Mapa de zoneamento das províncias estruturais do Cone do Amazonas, elaborado
por Bruno (1987) e levemente modificado.
Na primeira zona (figuras 2-8 e 2-9), parte mais proximal do sistema, o autor observou
a predominância de falhas de crescimento, que segundo ele, são originadas pelo
escorregamento por gravidade da seqüência regressiva durante o período de progradação. O
declive acentuado do substrato, nesta região, e o predomínio da taxa de deposição sobre a taxa
de subsidência proporcionaram um espaço reduzido entre as falhas. Na segunda zona (figuras
2-7 e 2-8), o autor relata a presença de grandes estruturas anticlinais de crescimento formadas
a partir da combinação de duas estruturas “rollover” opostas. Segundo o autor, uma dessas
estruturas formou-se devido à movimentação de uma grande falha de crescimento com
mergulho na mesma direção do mergulho regional da bacia. A segunda estrutura “rollover”
seria formada pela movimentação de uma falha antitética de compensação. Essas estruturas
não foram observadas no presente trabalho, pois não foram identificadas estruturas desse tipo
na área e sim a existência de grabens formados por falhamentos sintéticos e antitéticos. Bruno
(1987) também descreve a presença de uma estrutura, a qual ele denominou de “muralha de
argila”, e explica que a formação dessas estruturas não estaria ligada a processos diapíricos,
mas o próprio autor relata que elas estão em uma região de alívio de pressão, o que acaba lhe
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Capítulo II – Caracterização Regional
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dando uma conotação de diapirismo, tornando de difícil entendimento a explicação do autor.
Na terceira zona (figuras 2-7 e 2-8), o autor observou o predomínio de estruturas diapíricas
formadas devido ao fluxo sedimentar em decorrência da progradação da seqüência regressiva
sobre a massa argilosa. Ele explica que essa massa tende então a migrar para a região após a
quebra da plataforma, área onde o gradiente de pressão seria menor, pois a cobertura
sedimentar é menos espessa. Outra observação feita por Bruno (1987) é que nesta área
provavelmente ocorre uma inversão de mergulho no substrato da bacia, ocasionando o
aprisionamento dessa massa argilosa, comprimindo-a e formando diápiros.
Figura 2-8. Perfil estrutural esquemático da Região do Cone do Amazonas, exibindo os
fatores controladores da estruturação, elaborado por Bruno (1987)
Silva et al. (1999), utilizando dados de sísmica de alta resolução, dados de poços e
com os conhecimentos mais modernos sobre a tectônica gravitacional, propõem um sistema
de deformação composto por dois domínios estruturais: um domínio extensional, na porção
mais proximal da plataforma continental, caracterizado por falhas normais lístricas sintéticas e
antitéticas, e um sistema contracional distal, caracterizado por falhas reversas, onde os autores
observaram dois sets de falhas de empurrão: um na porção noroeste e outro na porção sudeste.
Os autores interpretam as falhas normais lístricas como estruturas contínuas que abrangem
quase toda a extensão do cone, apresentando extensões maiores que 100 km (figura 2-9). Essa
configuração de falhas normais lístricas contínuas não foi observada nesse trabalho, como
mostra o mapa estrutural da figura 4-2 (Capítulo IV).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-9. Mapa estrutural da região do Cone do Amazonas elaborado por Silva et al. (1999).
O sistema de deformação superfícial do Cone do Amazonas, segundo Silva et al.
(1999), está ancorado em duas superfícies de destacamento relacionadas a camadas de
folhelhos super-pressurizados (figura 2-10). Uma dessas superfícies encontra-se na região
referente à área da plataforma e está localizada na base do Terciário (Paleoceno). A segunda
superfície está na zona do talude e localiza-se na base da megasseqüência do Mioceno
Superior–Recente. Essas superfícies acomadam dois sets de estruturas: a primeira superfície
ancora estruturas que estão na parte mais proximal e que fazem parte do domínio extensional;
a segunda ancora estruturas na parte mais distal e que fazem parte tanto do domínio
extensional quanto do domínio contracional (figura 2-10).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Figura 2-10. Perfil sísmico interpretado exibindo as superfícies de destacamento observadas por Silva
et al.( 1999).
Silva et al. (1999) associam a morfologia da zona compressiva à zona de fratura de
São Paulo e ao limite entre a crosta continental e crosta oceânica. Os autores explicam que a
descontinuidade formada por essas feições teria servido como barreira, impedindo a
movimentação do pacote sedimentar (associado aos movimentos de deslizamento (gliding) e
espalhamento (spreading) gravitacional). Dessa forma, ocorreria o empilhamento do pacote
sedimentar e a geração de falhas reversas (figura 2-11). Porém, a feição que representaria,
segundo Silva et al. (1999), a zona de fratura de São Paulo não foi identificada na base de
dados utilizada neste trabalho.
Figura 2-11. Modelo esquemático de geração da estruturação presente no Cone do
Amazonas proposto por Silva et al. (1999).
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Capítulo II – Caracterização Regional
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Mais recentemente, Cobbold et al. (2004), utilizando dados de sísmica 2D/3D, dados
de poços, avaliação geoquímica de geração de hidrocarbonetos e modelagem analógica (em
caixa de areia) propõem um sistema (figura 2-12) que se assemelha ao proposto por Silva et
al. (1999). Porém, os autores contestam que o motor gerador do deslizamento gravitacional da
cobertura sedimentar Neomioceno-Recente esteja associado a um nível móvel constituido por
folhelhos super pressurizados, e sim que este estaria associado à presença de gás (metano),
formando uma superfície basal de cisalhamento.
Cobbold et al. (2004) observam ainda uma compartimentação estutural no cone: um
compartimento a sudeste e outro a noroeste, tendo, como eixo divisor o Canyon do
Amazonas. Estes resultados corroboram o mapeamento feito no presente trabalho e que será
descrito no capítulo V. Os autores descrevem que as estruturas extensionais estão na área que
abrange até 500 m de profundidade, e que as estruturas contracionais estão entre as
profundidades de 1000 a 1500 m. As estruturas extensionais descritas por Cobbold et al.
(2004) são: falhas normais lístricas, cunhas estratigráficas e rollovers. As contracionais são:
dobras e falhas reversas com vergência em direção ao mar.
Figura 2-12. Perfil interpretado exibindo a disposição das estruturas no Cone do Amazonas observadas
por Cobbold et al. (2004).
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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Capítulo III
A Tectônica Gravitacional: uma revisão
O estudo da tectônica gravitacional ou deformação superficial extensiva (thin-skinned
extension) tem recebido especial atenção nas últimas décadas (e.g. Vendeville e Cobbold,
1988; Jackson, 1990; Vendeville, 1991; Nelson, 1991; Vendeville e Jackson, 1992 a e 1992b;
Mohriak et al., 1995; Morley e Guerin, 1996) pelo fato de importantes áreas potenciais e/ou
produtoras de petróleo serem estruturalmente afetadas por deformações geradas por essa
modalidade de tectônica.
O estudo da deformação superficial extensiva tem sido desenvolvido em várias
regiões do mundo, como por exemplo, no Golfo do México (Wu e Bally, 2000), na margem
brasileira (Mohriak et al., 1995), na margem angolana (Duval et al., 1992), no Golfo de Lion
(Reis, 2001; Reis et al., in press)
A deformação superficial extensiva está ligada ao deslizamento gravitacional de uma
cobertura sedimentar sobre uma superfície basal móvel de sal ou argila. Mesmo que a
superfície basal possua baixo ângulo de declividade, uma camada sedimentar sob efeito da
força gravitacional pode deslizar (Vendeville et al. 1987; Cobbold et al., 1989) (figura 3-1). A
magnitude da força gravitacional será proporcional à inclinação da superfície do fundo e à
inclinação do substrato basal, que pode ser induzida pela subsidência da bacia. (Nelson,
1991).
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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Figura 3-1. Evolução esquemática do mecanismo de deslizamento
gravitacional, proposto por Vendeville (1987) no contexto da bacia do tipo
de margem Atlântica (margem passiva). A) bacia evaporítica inicial;
B)subsidência; C) extensão da cobertura por deslizamento gravitacional
sobre a superfície de evaporitos; D) estágio final.
As variações na quantidade e na natureza dos aportes sedimentares (volume e
distribuição) também influenciam na deformação superficial extensiva, pois a deformação é
favorecida por taxas de sedimentação elevadas provocando assim um aumento da pressão
litostática, que controla a instabilidade do sistema. Desta forma, a sedimentação ativa pode
desempenhar papel importante como agente disparador do deslizamento gravitacional,
atuando como um motor da tectônica gravitacional (Vendeville et al., 1987).
No processo de translação gradiente abaixo da cobertura sedimentar, o agente
gravitacional que induz o movimento da cobertura, pode ser de origem diversa: deslizamento
gravitacional (gravity gliding) e espalhamento gravitacional (gravity spreading). O processo
de deslizamento gravitacional é originado pelo movimento de uma camada declive abaixo,
sobre uma superfície basal inclinada. No processo de espalhamento gravitacional a expansão
lateral de uma massa de sal ou argila se dá pelo efeito de uma carga sedimentar diferencial
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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atuando sobre uma superfície basal horizontal ou inclinada (Schultz-Ela, 2001). Esse conceito
é demonstrado no modelo de Ramberg (1980; 1981) apud (Schultz-Ela, 2001) (figura 3-2).
Ambos os movimentos necessitam de espaço lateral para a expansão da carga durante o
estiramento. A diferença entre eles está relacionada à quantidade de sal ou folhelho que pode
fluir lateralmente. Teoricamente (segundo os modelos analógicos), o fluxo da massa móvel
será mínimo para o movimento de deslizamento gravitacional, o que implica num
deslizamento simples da camada sedimentar em direção à bacia, enquanto a rotação se
concentra na porção proximal do sistema. Em contraste, o movimento de espalhamento
gravitacional envolve também a migração lateral da massa móvel a longas distâncias (Nelson,
1991).
Figura 3-2. Sistemas simples ilustrando o conceito geralmente aceito de deslizamento gravitacional
(gravity gliding) e de espalhamento gravitacional (gravity spreading). (Ramberg, 1980, 1981 apud
Schultz-Ela, 2000).
3.1 - Estruturas Geradas na Deformação Superficial Extensiva
Diversos autores (Vendeville e Cobbold, 1988; Cobbold et al., 1989; Cobbold e
Szatmari, 1991; Jackson, 1990; Vendeville, 1991; Nelson, 1990; Vendeville e Jackson, 1992a
e 1992b; Mohriak et al., 1995; Morley e Guerin, 1996; Reis, 2001; Reis et al., 2004a; Reis et
al., 2004a; Reis et al., in press), através de investigações utilizando seções sísmicas e/ou
experimentos em laboratórios, observaram a existência de uma compartimentação estrutural
em áreas afetadas pela tectônica gravitacional. Essa compartimentação compreende três
domínios estruturais: extensional, intermediário e contracional (figura 3-3). Os domínios são
geograficamente limitados de acordo com as características morfológicas do substrato e a
interação entre estruturas e sedimentação. O domínio extensional, localizado na região mais
proximal do sistema, possui falhas normais lístricas sintéticas e antitéticas que, em muitas
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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situações, geram grabens, rollovers opostos e também cunhas sedimentares em forma de
leques. Seguindo em direção à bacia profunda, ocorre um compartimento contracional com
dobramentos, diapirismo e/ou falhas reversas. Entre os compartimentos extensional e
contracional ocorre uma região intermediária, onde os sedimentos são pouco deformados,
como se os mesmo transladassem talude abaixo de forma rígida ou quase rígida. As feições
estruturais existentes em cada domínio possuem uma longa história de desenvolvimento
durante a qual a sedimentação foi ativa. Essa compartimentação pode ser observada na
margem ocidental Africana, bacia de Kwansa (Duval et al. 1992; Lundin et al., 1992), na
margem sudeste brasileira (Cobbold e Szatmari, 1991), no Golfo do México (Jackson, 1995),
no Delta do Niger (Hooper et al., 2002) (figura 3-4), no leque submarino do Rhone (dos Reis,
2001; dos Reis et al .,2004a / 2004b) e no Cone do Amazonas (Silva et al., 1999; Cobbold et
al., 2004 e Oliveira et al., 2004).
Figura 3-3. Modelo idealizado de estruturação em uma bacia afetada pela tectônica salífera,
(levemente modificado de Morley e Guerin, 1996).
Figura 3-4. Modelo de estruturação da tectônica gravitacional no Delta do Niger (Hooper et al.,
2002).
28
Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
____________________________________________________________________________________________________
3.2 - Mecanismos que influenciam o arcabouço estrutural da tectônica gravitacional
Visto que o sal (ou argila) move-se ao longo do maior gradiente do substrato e que o
deslizamento gravitacional segue uma direção preferencial paralela ao gradiente, a observação
das falhas lístricas geradas pela tectônica gravitacional mostra que normalmente essas falhas
apresentam direção perpendicular ao sentido geral do deslizamento (Cobbold e Szatmari,
1991). Contudo, também se observa a presença de falhas normais lístricas de direção oblíqua
ou paralela à direção do fluxo do nível móvel. Da mesma forma, os modelos analógicos
sugerem que a velocidade e a natureza da sedimentação podem condicionar a geometria e
evolução das estruturas formadas pela extensão superficial (Vendevile, 1987). Assim, a
existência de estruturas complexas ao longo das margens continentais afetadas pela tectônica
gravitacional não é explicada simplesmente pelos mecanismos de deslizamento gravitacional.
A formação dessas estruturas depende também de fatores como sobrecarga sedimentar
diferencial, e a morfologia da superfície basal de destacamento.
3.2.1 - Sobrecarga Sedimentar Diferencial
A sobrecarga sedimentar diferencial é considerada como um dos mecanismos
disparadores da deformação superficial extensiva (Worral e Snelson, 1989). De forma geral,
estruturas extensionais e contracionais complexas têm sido reconhecidas como decorrentes do
movimento de sal e folhelhos sob a ação da sobrecarga sedimentar diferencial. Damuth
(1994) e Hooper et al. (2002) relacionaram o desenvolvimento de falhas de crescimento na
parte superior do talude do Delta do Niger à rápida progradação dos sedimentos em direção
ao mar, e conseqüentemente ao aumento da carga sedimentar. Kehle (1983) através de seu
trabalho na porção norte do Golfo do México observou que em profundidades rasas
geralmente a carga sedimentar diferencial pode ocasionar o crescimento de domos.
A sobrecarga sedimentar diferencial pode estar relacionada a mudanças da taxa de
aporte sedimentar ou a variações laterais de fácies, como as que ocorrem nos leques
turbidíticos ou em complexos progradantes de forma geral. Modelos experimentais, aplicados
a um ambiente de leque submarino evidenciam o papel da sobrecarga sedimentar diferencial
sobre a distribuição e orientação das estruturas salíferas, e mostram que uma sedimentação
localizada ao nível do talude pode provocar o fluxo de uma camada de baixa resistência em
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
____________________________________________________________________________________________________
direção a zonas de menor sobrecarga. A migração dessa camada cria espontaneamente uma
extensão sobre o talude (Gaullier, 1993). Ao longo da margem brasileira, Szatmari et al.
(1996) atribuem à sobrecarga sedimentar diferencial a formação de uma falha antitética
(mergulhando em direção ao continente) de escala regional na Bacia de Santos (figura 3-5).
Gaullier (1993) também demonstra que a velocidade da sedimentação que resulta numa
sobrecarga sedimentar diferencial é um fator importante. Uma sedimentação rápida pode criar
um fluxo lateral efetivo em direção às zonas de menor sobrecarga. No caso da construção de
sistemas de canal-diques marginais, esta sobrecarga pode levar à migração do sal também no
sentido lateral.
Do ponto de vista mecânico associado à formação de estruturas extensivas, os
modelos analógicos (Vendeville, 1987) sugerem também que a velocidade e o tipo de
sedimentação podem condicionar a geometria e evolução das estruturas num contexto de
tectônica gravitacional. Vendeville (1987) constata, por exemplo, que à medida que a
espessura de sobrecarga sedimentar aumenta, algumas das falhas tornam-se inativas (figura 36). Este bloqueio parcial do sistema é responsável pelo aumento da dimensão dos
compartimentos estruturais (blocos). Reis (2001) atribui a este fator, a mudança de dimensão
dos compartimentos ativos entre o Plioceno e o Quaternário no Golfo de Lion.
COUNTER-REGIONAL FAULT IN SANTOS BASSIN
(A)
A
A'
Figura 3-5. Correspondência entre a
(B)
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
estrutura
gerada
analógico
(A),
pelo
simulando
modelo
uma
sobrecarga sedimentar diferencial (AA’), e uma grande falha antitética (B)
na Bacia de Santos, Brasil (Szatmari et
5.0
6.0
0
1
2
3
4 5 km
al., 1996).
7.0
TWT (s)
30
Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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A
0
4 cm
1
TWTT(s)
2
3
4
5
salt roller
5 Km
B
Figura 3-6. Correlação entre as estruturas extensivas geradas pelo modelo (A) analógico areiasilicone desenvolvido por Vendeville, 1987, e um exemplo real ilustrado pela reflexão sísmica (B) –
Fundo marinho do Petit Rhone (Reis, 2001).
3.2.2 - Morfologia da superfície basal de destacamento (morfologia do substrato
pré-salífero).
Variações de tipos estruturais, como a presença de falhas normais lístricas de direção
oblíqua ou paralela à direção do fluxo do deslizamento gravitacional indicam a presença de
fatores que perturbam as forças principais geradas pela direção preferencial do gradiente,
influenciadas pela morfologia do substrato. Cobbold e Szatmari (1991) através de modelos
cinemáticos e analógicos discutem a variação de tipos estruturais de um segmento a outro ao
longo de margens com contornos irregulares, como o Golfo do México e a margem
continental brasileira, com o intuito de enfatizar a importância da direção do gradiente na
diversidade de estruturas. Os autores observaram diferenças no estilo estrutural presente na
região ao longo de segmentos côncavos da linha de costa da Bacia de Campos e aquele
presente ao longo da geometria convexa da linha de costa da Bacia de Santos. Como o
deslizamento gravitacional segue o gradiente mais forte do substrato, este então será sempre
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
____________________________________________________________________________________________________
radial à linha de costa (Cobbold e Szatmari, 1991). O deslizamento será radial divergente ao
longo de segmentos salientes da costa e formará estruturas extensivas perpendiculares à linha
de costa. O movimento será ao longo de reentrâncias, gerando dobras e/ ou falhas reversas na
base do talude. Na reentrância da linha de costa de Santos, o deslizamento tem sido radial
convergente, proporcionando a geração de dobras e/ou falhas reversas na base do talude, já na
saliência de Campos o deslizamento tem sido divergente, formando falhamentos
perpendiculares à linha de costa (figura.3-7).
Figura 3-7. Modelo analógico simulando o deslizamento gravitacional radial divergente (Cobbold e
Szatmari, 1991). A) Formação de grabens radiais divergentes de orientação geral paralela à direção
da inclinação. B) Perfil longitudinal.
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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3.2.2.1 - Topografia Residual do Substrato
Gaulier (1993) também discute, baseado em modelos analógicos, o papel da
topografia residual do substrato salífero, representada por irregularidades topográficas locais
herdadas ou não do tectonismo crustal, no controle estrutural de falhas lístricas. O autor
verificou que as irregularidades no plano de deslizamento do sal representam um fator de
perturbação ao deslizamento gravitacional e condicionam a orientação das estruturas salíferas
até mesmo paralelamente à direção de deslizamento (figura 3-8).
1
2
3
D
Figura 3-8. (A, B, C) Resultados dos modelos analógicos que ilustram o papel da topografia residual
sobre a divisão e a consolidação das falhas associadas ao deslizamento gravitacional. Na base da
camada dúctil (silicone, no caso da experiência) a direção oblíqua à direção geral do substrato do
deslizamento provoca a geração de falhas em equilíbrio com os acidentes do embasamento. (D)
Evolução esquemática (1, 2, 3) da deformação do silicone e da areia sobre o degrau do substrato de
deslizamento (Gaullier et al., 1993).
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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A influência de topografias residuais nos estilos estruturais foi observada por Wu e
Bally (2000) em trabalho realizado no Golfo do Guiné na Nigéria. Os autores observaram,
através de perfis sísmicos, que a formação das estruturas contracionais desenvolvidas no
sistema de deformação da área estavam sendo intensamente influenciadas por uma feição
morfológica proeminente do embasamento. Essa feição morfológica, identificada pelos
autores como a zona de Fratura de Charcot, serviu como barreira, impedindo a migração da
camada transladante, proporcionando a concentração de encurtamento nesta região e,
consequentemente, a formação de falhas de empurrão (figura 3-9).
Figura 3-9. Falhas de empurrão formadas sobre a Zona de Fratura de Charcot (Wu e Bally, 2000).
3.3 - Comparação entre estilos de deformação e o comportamento mecânico associado a
folhelhos móveis e sal
Em bacias marginais, camadas de sal e ou de folhelhos super-pressurizados
(ovepressured shales) desenvolvem, sob a ação de uma carga sedimentar diferencial
(progradação) e do gradiente da superfície basal de destacamento (décollement), um
zoneamento estrutural característico: um sistema extensional proximal associado a um
sistema contracional distal. Contudo, diferenças marcantes de propriedades físicas entre sal e
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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folhelhos (ex.: densidade e reologia) imprimem diferenças notáveis ao zoneamento estrutural
e estratigráfico das margens passivas correspondentes.
Estruturas produzidas pelo sal e por folhelhos são normalmente similares, o que pode
ser observado nos modelos propostos por Morley e Guerin (1996) (figura 3-10), porém,
existem algumas diferenças nos estilos estruturais das estruturas que são ditadas pelo
comportamento reológico diferenciado dos materiais (Morley e Guerin, 1996).
Figura 3-10. Modelos idealizados de estruturação formada pelo folhelho e pelo sal, levemente
modificados de Morley e Guerin (1996).
A principal diferença está ligada à mobilidade dos materiais. A mobilidade do sal não
diminui à medida que este é soterrado, como o que ocorre em sedimentos em processo de
diagênese. O sal é um material viscoso e flui sobre mínimo “deviatoric stress”, por isso pode
ser deformado logo após a sua deposição, necessitando apenas que ocorra uma pequena
sobrecarga e/ ou ocorra uma mudança de gradiente no substrato em que ele repousa. Em
contraste o folhelho é um material plástico e não se deforma até que a sua resistência ao
cisalhamento seja ultrapassada. A resistência ao cisalhamento do folhelho é o produto do
coeficiente de fricção do folhelho e do esforço vertical efetivo, que corresponde à pressão
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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litostática na base da sobrecarga, menos o efeito da super-pressurização (Rowan et al., 2004).
Por isso, nos folhelhos, o coeficiente de fricção ao longo da superfície de destacamento é
reduzido pelo aumento da pressão de fluidos. À medida que a pressão de fluido aproxima-se à
da sobrecarga (ex: quando o coeficiente de pressão se aproxima de 1), o esforço vertical
efetivo tende a zero e a resistência do folhelho à deformação torna-se mínima (Rowan et al.,
2004). Situações de super-pressurização extrema podem resultar, por exemplo, de rápida taxa
de sedimentação, da geração de hidrocarbonetos (ex: Baker, 1990; Morley e Guerin, 1996) e
da compactação tectônica durante o processo de “encurtamento” da cobertura sedimentar
transladada. A rápida deposição dos sedimentos acima da camada de folhelho é um fator
fundamental para que este não se compacte e apresente valores elevados de pressão de
fluidos. Com uma razão sedimentar baixa, a argila terá tempo de se compactar lentamente,
levando com isso, à expulsão dos fluidos intersticiais. Desta forma não haverá aumento na
pressão de fluidos, que confere mobilidade ao folhelho.
Os dois principais mecanismos de geração de fluidos intersticiais durante o
soterramento do pacote sedimentar são: a desidratação durante a transição smectita/ilita, e a
geração de hidrocarbonetos. Entre esses dois processos, o mais representativo no aumento da
pressão de fluidos é a geração de hidrocarbonetos, específicamente a formação de metano
(Morley e Guerin, 1996). A geração do gás metano ocorre à medida que a matéria orgânica é
decomposta nos sedimentos. Esse processo é tanto termoquímico, quanto bioquímico.
Inicialmente, o metano é liberado pela ação das bactérias na decomposição da matéria
orgânica. Com o aumento da profundidade de soterramento, a degradação termal da matéria
orgânica passa a ser mais importante na geração do metano. À medida que a permeabilidade
do folhelho diminui e a quantidade total de água dos poros decresce, e, com a contínua
alteração da matéria orgânica, existirá uma tendência para a água de poros se tornar saturada e
para o aparecimento do gás livre. Isso promove o aparecimento de pressões anormalmente
altas (Hedberg, 1974 apud Bruno, 1987).
Outra diferença existente entre o sal e a argila é a densidade dos materiais. O sal não
se compacta significativamente com o soterramento como a argila. Por exemplo, o sal em
profundidades em torno de 700 e 1600 metros possui uma densidade de aproximadamente 2,2
g/cm3, que tende a ser menor que a densidade de várias rochas sedimentares em superfície.
Isso demonstra que o sal é extremamente fluido com viscosidade entre 1017 e 1019 Pa
(Jackson et al., 1990). Já a argila, à medida que é soterrada, tende a perder a sua porosidade e
com isso se torna uma argila compactada, mais densa e sem mobilidade.
36
Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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3.4 - Diferenças nos estilos estruturais de acordo com as características reológicas e
densidade do sal e do folhelho
Estudos de caso e de modelagem analógica ( Morley e Guerin,1996; Wu e Bally, 2000
e Rowan et al., 2004) a partir de destacamento sobre nível salífero e folhelho revelaram
algumas diferenças nas estruturas formadas pelo sal e pelo folhelho. Algumas dessas
diferenças nos estilos estruturais estão ligadas diretamente às variações de propriedades
físicas desses dois materiais (diferenças na reologia e densidade).
Reologia
As características reológicas da camada de décollement apresentam grande influência
nos tipos de estruturas contracionais formadas pela translação da cobertura sedimentar sobre
uma superfície basal de destacamento (Rowan et al., 2004). O grau de fricção (atrito), por
exemplo, é uma dessas diferenças. Superfícies de destacamento com alto grau de fricção (no
caso de folhelhos) tendem a gerar falhas de empurrão com baixo ângulo (figura 3-11a), já o
movimento de uma camada basal com alta viscosidade (no caso do sal) tem como resultado a
formação de pequenas dobras simétricas com alto ângulo (figura 3-11b).
Figura 3-11. Resultados de dois modelos experimentais mostrando os efeitos da reologia do
décollement no estilo estrutural: a) um destacamento friccional resulta em falhas embricadas
assimétricas; e b) um decollement viscoso produzindo dobras simétricas com alto ângulo
(Rowan et al., 2004).
37
Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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Densidade
Como já foi explicado anteriormente, o sal não se compacta significativamente e por
isso possui densidade baixa mesmo quando soterrado, enquanto o folhelho, à medida que é
soterrado, tende a perder a sua porosidade e com isso aumentar a sua densidade. Essas
diferenças de densidade relativas ao sal e folhelho também são expressas nas estruturas que
são formadas por esses materiais. O sistema de deformação gerado pelo sal tende a migrar de
forma contínua em direção à bacia e formar estruturas de colapso devido a sua baixa
densidade e facilidade em retirar-se por completo (Morley e Guerin, 1996). O folhelho, ao
contrário do sal, apresenta densidades variáveis e dependentes do seu nível de compactação e
grau de super-pressurização. O sistema originado pela migração do folhelho, desta forma,
pode se deformar continuamente ou através de pulsos dependendo das mudanças no seu grau
de super-pressurização (Morley e Guerin, 1996). Folhelhos altamente super-pressurizados
apresentam menor densidade e conseqüentemente maior mobilidade e isso proporciona a
geração de diápiros e dobras (Morley e Guerin, 1996; Wu e Bally, 2000; Rowan et al., 2004)
(figura 3-14c). Já, a formação de cinturões de falhas reversas indicam uma camada de
decollement relativamente resistente, isto é, com super-pressurização e mobilidade moderada,
como no caso da Bacia Pará-Maranhão (figura 3-12).
Figura 3-12. Falhas de empurrão na bacia off-shore Pará –Maranhão (Rowan et al., 2004).
Outro fator que expressa diferenças nas estruturas formadas em sal e folhelhos é a
espessura das camadas (Rowan et al., 2004). Camadas espessas de sal tendem a formar falhas
simétricas e diápiros curtos (figura 3-13a), camadas de sal massivas e espessas tendem a
formar nappes (figura 3-13b) e, camadas finas de sal formam falhas de empurrão com
vergência tanto em direção à bacia e quanto para o continente (figura 3-13c).
38
Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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Figura 3-13. Estilos estruturais desenvolvidos em décollement de camadas de sal: (a) camada de sal
espessa formando falhas simétricas e diápiros curtos; (b) camada de sal massiva e espessa formando
nappes e; (c) camada fina de sal formando falhas de empurrão com vergência tanto em direção à
bacia quanto para o continente (Rowan et al., 2004).
Em camadas finas de folhelhos resistentes são formadas famílias de empurrões
imbricados (figura 3-14a), camadas espessas e com mobilidade moderada formam
dobramentos falhados devido à baixa razão de deformação (figura 3-14b), já em uma camada
espessa e altamente super-pressurizada são formados diápiros seguidos de dobramentos
(figura 3-14c) .
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Capítulo III – A Tectônica Gravitacional: uma revisão
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Figura 3-14. Estilos estruturais desenvolvidos sobre décollement de folhelhos: (a) camadas finas e
resistentes de folhelhos formando famílias de empurrões imbricados; (b) camadas espessas e com
mobilidade moderada formando dobramentos falhados; (c) camada espessa e altamente superpressurizada formando diápiros seguidos de dobramentos (Rowan et al. 2004) .
40
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
Capítulo IV
A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
A análise estrutural, as cartas geológicas e os resultados apresentados nesse capítulo
referem-se à cobertura dos dados sísmicos disponíveis que recobrem apenas parte do sistema
turbidítico do Cone do Amazonas, correspondendo à província fisiográfica do Cone Superior
e parte do Cone Médio (figura 4-1). No entanto, a região de cobertura dos dados sísmicos
corresponde efetivamente à área do sistema turbidítico afetada pela tectônica gravitacional,
objeto do presente estudo.
Figura 4-1. Mapa com os limites aproximados das províncias fisiográficas do Cone do Amazonas.
41
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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4.1 - Análise do Arcabouço Estrutural do Sistema Gravitacional do Cone do Amazonas
O Cone do Amazonas apresenta no seu pacote sedimentar uma diversidade de
estruturas associadas ao mecanismo do sistema de deformação superficial extensiva (thinskinned extension) (figura 4-2): um domínio proximal extensivo, onde predominam falhas
normais lístricas sintéticas; um domínio intermediário pouco deformado e deslizando de
maneira rígida ou quase rígida; e, finalmente, um domínio distal contracional, caracterizado
essencialmente pela presença de falhas reversas.
Figura 4-2. Mapa ilustrativo dos domínios estruturais identificados no Cone do Amazonas.
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
O domínio extensivo distribui-se ao longo de uma faixa proximal de direção geral
NW-SE localizado aproximadamente entre as profundidades de 300 e 500 m. Este domínio
apresenta uma largura média da ordem de 42 km, sendo ligeiramente mais largo na porção
noroeste do cone (aproximadamente 46 km) que na sua porção sudeste (aproximadamente 38
km) (figura 4-2).
O domínio estrutural intermediário pouco deformado (ausência de estruturas
visíveis no nível de resolução dos perfis sísmicos disponíveis) é observado entre os dois
domínios anteriormente citados. Mas, diferentemente de outras regiões no mundo também
afetadas pela tectônica gravitacional onde um domínio intermediário é claramente
identificado (ex: Leque Submarino do Rhône, Delta do Niger, etc), sua presença é pouco
expressiva no Cone do Amazonas. De forma geral, o domínio intermediário indeformado
apresenta pouca expressão areal (aproximadamente 30 km de largura) quando comparado à
largura dos domínios extensional (42 km em média) e contracional (60 km em média). Além
disso, este domínio estrutural não é sistematicamente observado ao longo de todos os perfis
no sentido da bacia (dip lines). Algumas vezes o domínio extensional é imediatamente
seguido de falhas reversas que caracterizam o domínio contracional (figura 4-2).
Finalmente, o domínio contracional constitui o domínio estrutural mais distal
distribuindo-se igualmente ao longo de uma faixa de direção geral NW-SE. Sua largura
contudo é variável, apresentando aproximadamente 70 km na porção noroeste do cone, e
aproximadamente 40 km na porção sudeste (figura 4-2).
4.1.1 – Análise do estilo estrutural da tectônica gravitacional do Cone do
Amazonas
As estruturas (extensionais e compressionais) que compõem o sistema tectonogravitacional na região do Cone do Amazonas encontram-se ancoradas numa superfície basal
de destacamento que se estende desde a região do talude até a bacia profunda da região de
estudo (figura 4-3). Esta superfície foi identificada e datada por Silva et al. (1999) como
sendo de idade miocênica. No entanto, na plataforma continental da região de estudo,
observa-se uma família de falhas normais lístricas que parece ancorada numa superfície de
destacamento mais profunda, identificada somente na região da plataforma continental da
área. Tais falhas já foram mapeadas por Silva et al. (1999), e relacionadas à superfície basal
43
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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de destacamento mais antiga, datada pelos autores como sendo de idade terciária. No presente
trabalho, dispomos de apenas uma linha sísmica onde puderam ser identificadas as falhas
relacionadas à superfície de destacamento mais profunda (figura 4-4). No entanto, devido ao
nível de resolução do perfil, não foi possível a identificação da superfície em questão. Assim,
devido à insuficiência de dados na região da plataforma, as estruturas relacionadas a essa
superfície de destacamento mais profunda não foram objeto de investigação.
Na verdade, a superfície basal de destacamento estudada parece relacionada a um
nível móvel basal, como identificado por Silva et al. (1999). Este nível móvel (uma camada
de folhelhos super-pressurizados) foi aqui identificado, de acordo com Hedberg (1974),
através das características apresentadas nos refletores sísmicos: presença de dois refletores
(base e topo da camada) com alta amplitude delimitando uma camada com refletores
descontínuos ou mesmo sem reflexões internas (figura 4-3).
44
Capítulo IV – a Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Figura 4-3. Perfil sísmico com a interpretação da camada móvel e da superfície de destacamento. TWTT (tempo duplo de propagação da
onda).
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Capítulo IV – a Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-4. Perfil sísmico que abrange a área da plataforma.São observadas as estruturas que estão ancoradas na superfície
basal de destacamento. TWTT (tempo duplo de propagação da onda).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
4.1.1.1 - Estruturas observadas no Domínio Extensivo
O domínio extensivo é caracterizado pela presença predominante de falhas normais
lístricas sintéticas, que possuem mergulho em direção ao mar (figura 4-5A), e por vezes falhas
antitéticas, com mergulho em direção ao continente (figura 4-5B). As falhas normais lístricas
apresentam uma distância média entre si de aproximadamente 4 km, e uma extensão de linha
de falha de no máximo 80 km (figura 4-6). A maior parte das falhas encontram-se soterradas,
mas algumas chegam até a superfície. Estas falhas aflorantes podem resultar num forte
impacto morfológico formando escarpamentos de até 180 m de desnível no fundo submarino
(figura 4-5C). Essas escarpas não foram descritas em trabalhos anteriores, apenas Damuth et
al. (1988) fizeram referência a feições a morfológicas “escarpadas” na região do Cone
Superior, sem inferi-las, contudo num contexto estrutural. São também observadas cunhas
sedimentares sintectônicas (expanding wedges) e localmente podem ainda ser observadas
falhas sintéticas e antitéticas conjugadas formando grabens (figura 4-5B).
Figura 4-5. Estruturas do domínio extensional observadas no Cone do Amazonas.
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-6. Mapa com a disposição das estruturas que compõem o sistema de deformação
gravitacional existente no Cone do Amazonas e suas províncias morfológicas (Cone Superior e Cone
Médio).
4.1.1.2 - Estruturas observadas no Domínio Contracional
O domínio contracional é representado por falhas de empurrão (thrust faults) com
mergulho em direção ao continente formando frentes compressivas (figura 4-7A). A zona de
frentes compressivas possui uma largura variável dependendo da região, apresentando cerca
de 30 km no setor sudeste e 70 km no setor noroeste. O comprimento das linhas de falhas de
empurrão é de no máximo 70 km, enquanto a distância média entre elas é de cerca de 3 a 5
km (figura 4-6). A maior parte das falhas de empurrão são inativas, porém algumas atingem a
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
superfície afetando a morfologia do fundo. Estas falhas aflorantes podem formar altos
topográficos e/ou escarpas com relevo relativo de até 480 m de altura (figura 4-7B). A
presença de altos estruturais em pares delimita sub-bacias sedimentares (figura 4-7C). São
também observadas, na porção frontal do domínio contracional, falhas reversas aparentemente
neo-formadas que se assemelham à evolução do sistema de falhas reversas em prismas
sedimentares de acreção em margens continentais ativas (Keary e Vine, 1999) (figuras 4-3 e
4-4).
Figura 4-7. Estruturas características do domínio contracional no Cone do Amazonas.
50
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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4.1.2 – Compartimentação Estrutural da Tectônica Gravitacional do Cone do
Amazonas
Como anteriormente já identificada por Cobbold et al. (2004), a análise estrutural e a
integração dos dados disponíveis possibilitaram a compartimentação do sistema tectonogravitacional da região do Cone do Amazonas em dois compartimentos principais, baseado na
variação do estilo estrutural ao longo do talude da área de estudo: um Compartimento Sudeste
e um Compartimento Noroeste (figura 4-8). O sistema Canyon-canal submarino atual do
Amazonas representa um eixo que divide geograficamente os dois compartimentos. A falta de
cobertura de dados na região intermediária a esses dois compartimentos impossibilitou a
observação de como ocorre a interação entre eles. Se há uma provável interdigitação entre
eles ou se efetivamente não há presença de estruturas na região.
Figura 4-8. Mapa com a compartimentação estrutural existente no Cone do Amazonas.
51
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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4.1.2.1 - O Compartimento Sudeste
O Compartimento Sudeste (figura 4-8) caracteriza-se por um sistema gravitacional
estreito (cerca de 115 km de largura) estendendo-se de aproximadamente 300 até cerca de
1500 m de profundidade. Representa um compartimento geograficamente mais restrito ao
talude continental superior, correspondendo desta forma à porção proximal da província
fisiográfica do Cone Superior. A estruturação do sistema de deformação gravitacional
observada nesse compartimento apresenta uma configuração mais uniforme, no sentido de
que as estruturas (extensionais e compressionais) estão seqüenciadamente dispostas seguindo
um maior paralelismo entre elas. A quantidade de falhas que integram tanto o domínio
extensional quanto o contracional deste compartimento é menor que no Compartimento
Noroeste, que se encontra mais afetado pela tectônica gravitacional.
O domínio extensional neste compartimento estrutural possui uma largura de
aproximadamente 38 km e se estende desde a quebra da plataforma até profundidades em
torno de 500 m. A distância entre as falhas normais lístricas varia à medida que elas se
dispõem em direção à bacia, passando de 3 km entre as falhas mais proximais a 8 km entre as
falhas mais distais. O comprimento de linha de falha em mapa chega a variar entre 30 e 85
km. Algumas dessas estruturas atingem a superfície e afetam a morfologia do fundo
submarino, formando escarpamentos de aproximadamente 180 m de altura (figura 4-9). Neste
compartimento estrutural, as escarpas são observadas, via de regra, ao longo das falhas mais
distais do domínio extensional.
O domínio intermediário no compartimento sudeste apresenta-se melhor definido
que no Compartimento Noroeste. Possui uma extensão que varia entre 15 e 30 km de largura,
formando uma faixa contínua entre aproximadamente 300 e 600 m de profundidade na porção
mais larga (figura 4-8).
O domínio contracional possui uma largura de 40 km, e atinge profundidades que
vão de 500 a 1500 m. Neste compartimento estrutural, o domínio contracional também
apresenta uma configuração mais uniforme em relação ao Compartimento Noroeste, pois as
falhas reversas são mais paralelas entre si (figura 4-8). Da mesma forma, estas falhas
apresentam menor distância relativa entre elas (variando de 1 km a 2.8 km), e menores
comprimentos de linha de falha, com extensões variando entre 8 e 40 km. A presença de altos
topográficos e/ou escarpas formados por falhamentos ativos não é tão característica nesse
compartimento.
52
Capítulo IV – a Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-9. Perfil sísmico onde é observada a existência de escarpamentos formados por falhas lístricas ativas no Compartimento Sudeste.
TWTT (tempo duplo de propagação da onda).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
4.1.2.2 – O Compartimento Noroeste
O Compartimento Noroeste do Cone do Amazonas (figura 4-8) apresenta-se mais
complexamente estruturado que o Compartimento Sudeste, sendo caracterizado por um
sistema gravitacional geograficamente mais amplo (cerca de 152 km de largura), que se
estende até cerca de 2500 m de profundidade (figura 4-8). Desta forma, este compartimento
estrutural afeta uma maior área do cone submarino, englobando na área a quase totalidade da
província fisiográfica do Cone Superior.
A estruturação nesse compartimento é relativamente mais complexa que no
compartimento sudeste, pois apresenta um padrão anastomosado, onde as falhas (normais e
reversas) parecem se interdigitar.
O domínio extensional apresenta larguras bastante variáveis (de 30 a 85 km), sendo
que a maior largura está na porção central do compartimento, atingindo profundidades desde a
quebra da plataforma até 1500 m. As falhas normais possuem distâncias entre elas variando
de 2.8 km a 8.5 km de largura, com extensão de linha da falha entre 15 a 74 km (figura 4-8).
A presença de falhamentos aflorantes modifica a morfologia do fundo submarino neste
compartimento, gerando escarpas com alturas de até cerca de 100 m (figura 4-10A e 4-10B).
Na porção mais proximal do domínio, pares conjugados de falhas normais lístricas sintéticas e
antitéticas formam uma série de grabens.
O domínio intermediário apresenta um contorno bastante irregular, ora localizandose mais distalmente ou mais proximalmente. Sua largura é igualmente variável no sentido SENW, variando de 3 a 30 km. Contudo, em alguns locais este domínio é praticamente
inexistente, pois ocorre a passagem do domínio extensional para o contracional quase que
instantaneamente (figura 4-8).
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Capítulo IV – a Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-10A. Perfil sísmico onde é observada a existência de escarpamentos formados por falhas normais lístricas ativas e também por falhas
reversas ativas no Compartimento Noroeste. TWTT (tempo duplo de propagação da onda).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-10B. Escarpa formada por falha normal lístrica ativa no Compartimento Noroeste
O domínio contracional neste compartimento estrutural é mais largo, variando entre
45 a 70 km de largura, e atinge profundidades que vão desde 500 m até cerca de 2500 m
aproximadamente. As falhas reversas apresentam uma distância entre elas variando de 1 a 8.5
km, sendo que essa distância maior está entre as falhas dispostas após uma falha aflorante
(figuras 4-8 e 4-11). Outra diferença em relação ao compartimento sudeste é a extensão das
linhas de falha, situando-se entre 8 a 60 km. A disposição destas falhas é também mais
complexa, caracterizada por um padrão anastomosado onde as falhas se entrelaçam e
parcialmente se superpõem (figura 4-8). Neste compartimento encontram-se também escarpas
e altos topográficos relacionados à falhas ativas aflorantes. Estas feições chegam a atingir até
cerca de 480 m de altura e são as feições superficiais, originadas através da tectônica
gravitacional, mais significativas em toda a escala do Cone do Amazonas. Estes altos
delimitam uma série de sub-bacias confinadas, cuja configuração se assemelha às formadas
por domos de sal em bacias afetadas pela tectônica salífera (ex. Bacia de Campos) (figura 412). Estas sub-bacias apresentam unidades sedimentares basais inclinadas (estratos subhorizontalizados com mergulho suave em direção ao continente) e unidades superficiais
pouco ou não deformadas (figura 4-13).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-11. Perfil sísmico onde é observado um maior distanciamento das falhas reversas após uma falha ativa no Compartimento Noroeste.
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-12. Perfil sísmico com a presença de altos topográficos e sub-bacia associada formado por
falhas de empurrão ativas (Compartimento Noroeste).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-13. Perfil sísmico mostrando a formação de sub-bacias e a estruturação das
camadas sedimentares dentro delas (Compartimento Noroeste).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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4.2 - Parâmetros que influenciam o estilo estrutural da tectônica gravitacional no Cone
do Amazonas
A existência de uma compartimentação estrutural do sistema gravitacional na região
do Cone do Amazonas nos leva a questionamentos sobre o porquê dos estilos estruturais
identificados, e finalmente sobre os fatores condicionadores do arcabouço estrutural de cada
compartimento. Assim, para uma melhor compreensão dos distintos estilos estruturais
mapeados, empreendemos a investigação dos principais componentes do sistema da tectônica
gravitacional, a saber: mapeamento da superfície basal de destacamento (mapa morfológico);
mapeamento da cobertura sedimentar afetada pela deformação (mapa de isópacas da
seqüência sedimentar Neomioceno-Recente, que constitui o Cone do Amazonas).
4.2.1 - Morfologia da Superfície Basal de Destacamento
Devido a não disponibilização de dados crono-estratigráficos e de velocidade
intervalar das unidades sedimentares afetadas pela tectônica gravitacional, as isolinhas que
ilustram o mapa morfológico dessa superfície estão representadas em tempo (ms). Da mesma
forma, não foi possível a realização de cálculos de subsidência na região. Assim, a morfologia
da superfície basal de destacamento, representada no mapa da figura 4-14 é de caráter
qualitativo que nos indica as variações morfológicas da superfície (gradientes relativos),
impossibilitando contudo a inferência de valores absolutos de gradiente.
No mapa da figura 4-14, a superfície basal de destacamento mostra uma morfologia
geral simétrica caracterizada por direções de gradiente que se dispõem num arranjo radial
convergente (na definição de Cobbold e Szatmari, 1991), situando-se a região de
convergência na porção central da área de estudos. Considerando a compartimentação
estrutural estabelecida no item precedente, o Compartimento Sudeste ocupa uma região onde
a morfologia da superfície basal de destacamento é caracterizada por um gradiente geral de
direção SSE-NNW, e onde ela se encontra mais rasa (entre aproximadamente -4000 e -6700
ms). Já o Compartimento Noroeste ocupa uma região caracterizada por gradientes gerais que
variam entre as direções SW-NE e WNW-ESE, englobando assim a zona de convergência dos
gradientes, e a região onde a superfície basal de destacamento apresenta as maiores
profundidades relativas (entre aproximadamente -4000 e -8500 ms) (figura 4-15).
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-14. Mapa morfológico da superfície basal de destacamento da tectônica
gravitacional do Cone do Amazonas.
Figura 4-15. Mapa da superfície de destacamento com as direções gerais do gradiente.
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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O arcabouço estrutural de várias regiões do mundo afetadas pela tectônica superficial
extensiva apresenta estruturas que se orientam ortogonalmente à direção geral do gradiente da
superfície basal de destacamento, como por exemplo: o Delta do Niger (Hooper et al., 2002),
o Leque submarino do Rhone (Reis, 2001, Reis et al.,in press), o Leque PirineoLanguedociano (Reis et al., 2004a). No entanto, a observação de um mapa estrutural
conjugado com o mapa morfológico da superfície basal de destacamento na região do Cone
do Amazonas (figura 4-16) mostra que nem todas as estruturas (falhas normais e reversas) se
orientam ortogonalmente à direção geral do gradiente da superfície basal de destacamento.
Contudo, valores relativos e mudança de gradiente parecem condicionar a localização dos
domínios extensionais e contracionais, tanto no Compartimento Sudeste quanto no
Compartimento Noroeste, como ilustram os perfis topográficos da superfície basal:
Figura 4-16. Mapa da superfície de destacamento com as direções gerais do gradiente e a
localização das estruturas.
62
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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•
O perfil topográfico traçado ao longo do Compartimento Sudeste mostra que as
estruturas extensionais encontram-se sistematicamente ancoradas ao longo de
segmentos morfológicos de maior gradiente relativo da superfície basal de
destacamento (figura 4-17). No caso das falhas aflorantes que formam escarpamentos,
elas se localizam geralmente nas regiões de quebra de gradiente. Já as estruturas
compressivas estão localizadas na porção mais distal onde o gradiente da superfície
apresenta-se mais horizontalizado (figura 4-17).
Figura 4-17. Perfil da superfície basal de destacamento em conjunto com a superfície do
fundo submarino no Compartimento Sudeste. As falhas demonstradas não correspondem à
escala real na área de estudos, servindo apenas de modo ilustrativo. É observada a
localização das estruturas extensionais na região d e maior gradiente relativo, e as falhas
lístricas ativas na região próxima a quebra de gradiente. Localização do perfil na figura 420.
•
Ao contrário, os perfis topográficos traçados ao longo do Compartimento Noroeste
mostram que parte das estruturas extensionais (região central do compartimento)
dispõem-se ortogonalmente as direções de gradiente, ao mesmo tempo que a frente
contracional ocupa, de maneira geral, a região de convergência das direções de
gradiente. Da mesma forma que no Compartimento Sudeste as estruturas contracionais
também estão situadas na porção de menor gradiente (figura 4-18); ao passo que as
estruturas extensionais não estão, como no compartimento sudeste, localizadas na
região de maior gradiente, mas sim numa região de gradiente relativo intermediário.
Neste compartimento, as falhas aflorantes que formam escarpamentos também se
localizam geralmente nas regiões de quebra de gradiente (figura 4-18).
63
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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Figura 4-18. Perfis 2 e 3 da superfície basal de destacamento em conjunto com a a superfície do
fundo submarino no Compartimento Noroeste. As falhas demonstradas não correspondem a escala
real na área de estudos, servindo apenas de modo ilustrativo. É observada a localização das
estruturas extensionais na região de gradiente relativo intermediário, e as falhas lístricas ativas na
região próxima a quebra de gradiente. Localização do perfil na figura 4- 20.
As observações feitas sobre a relação entre estruturas e a morfologia da superfície de
destacamento corroboram estudos de casos e modelos analógicos, pois as falhas normais
ocupam, via de regra, regiões proximais de maior gradiente (Reis, 2001; Reis et al., in press)
enquanto que feições compressionais (falhas reversas) e/ou diapíricas ocupam regiões distais
com tendência à diminuição de gradiente (Vendeville, 1987, Vendeville e Cobbold, 1989). As
estruturas compressionais se instalam em função dos baixos gradientes que diminuem o
movimento de translação do pacote sedimentar, criando uma zona de contração. Neste
sentido, a configuração da superfície de deslizamento (radial convergente) explicaria em
parte, a configuração do compartimento estrutural norte do Cone do Amazonas, onde
múltiplas e complexas frentes de encurtamento se desenvolvem próximos à região de
convergência radial dos gradientes da superfície de destacamento (direção preferencial da
translação). Contudo, os valores e direções de gradiente da superfície não explicam por si só,
os estilos estruturais presentes no cone, nem tampouco a assimetria observada na
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
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compartimentação estrutural do sistema de tectônica gravitacional, pois a evolução sedimentar
(sobrecarga) é outro fator condicionante na evolução do sistema (Worral e Snelson, 1989;
Szatmari et al., 1996; Damuth, 1994).
4.2.2 - Mapa de Isópacas da Cobertura sedimentar Neomioceno –Recente.
O mapa de isópacas da cobertura sedimentar Neomioceno-Recente (figura 4-19) não
representa os valores reais da espessura sedimentar da seqüência, pois estão representados em
tempo (ms). Esta limitação não compromete o objetivo do estudo, uma vez que o mapa nos
indica as variações laterais de espessura, assim como ilustra a localização dos principais
depocentros da seqüência. Essas são as informações relevantes para a compreensão da
influência da sobrecarga sedimentar diferencial sobre o funcionamento do sistema de
tectônica superficial extensiva (Vendeville et al., 1987).
Figura 4-19. Mapa de isópacas do Cone do Amazonas. As espessuras relativas são dadas em
tempo(ms).
65
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
O mapa de isópacas da Seqüência Neomioceno–Recente mostra que o principal
depocentro do Cone do Amazonas (depocentro D1 na figura 4-19) encontra-se na região
central da área de estudos, apresentando valores máximos de espessura da ordem de 8376 ms.
Este depocentro localiza-se no Compartimento Noroeste do sistema gravitacional do cone.
Um depocentro secundário (depocentro D2 na figura 4-19) encontra-se na porção sudeste da
área, correspondendo ao Compartimento Sudeste. Este depocentro apresenta uma
configuração
areal
mais
restrita
e
também
uma
espessura
sedimentar
menor
(aproximadamente 6500 ms de espessura). O depocentro observado no Compartimento
Noroeste já havia sido reportado por Silva et al. (1999), onde os autores indicam uma
espessura de 9000 m. A localização do principal depocentro corrobora de certa forma a feição
morfológica assimétrica do Cone do Amazonas (quando considerando a posição não axial do
sistema Canyon-canal do Amazonas), estando localizado na porção a norte do sistema
Canyon-Canal do Amazonas (figura 4-19). Esta situação provavelmente reflete a história de
subsidência da bacia, e o padrão de empilhamento do sistema de canal-dique marginal que,
segundo Damuth et al. (1983) empilharam-se, pelo menos durante o Quaternário,
preferencialmente a norte do canyon atual. É observado que a localização das estruturas
(extensionais e contracionais) corresponde a áreas de variação significativa na espessura
sedimentar da seqüência, tanto no compartimento estrutural Sudeste quanto no Noroeste:
•
Um perfil conjugado da morfologia da superfície basal de destacamento e da
espessura do pacote sedimentar no Compartimento Sudeste (figura 4-17) nos
revela a dimensão do prisma sedimentar que corresponde à região do
depocentro secundário local (depocento D2 na figura 4-19). O perfil mostra
que tanto as estruturas extensionais quanto compressionais estão localizadas
próximas ao limite da sobrecarga sedimentar (bordas do depocentro D2), e que
as falhas ativas do domínio extensional estão localizadas na região onde se tem
os valores máximos de espessura sedimentar do depocentro D2. Finalmente, a
largura do sistema gravitacional estruturado (sistema extensional-contracional)
de cerca de 115 km de extensão corresponde à largura do prisma sedimentar
que constitui o depocentro D2 (figura 4-19).
•
Nos perfis conjugados da morfologia da superfície basal de
destacamento e da espessura do pacote sedimentar no Compartimento Noroeste
(figura 4-18) também é observado que as estruturas compressionais estão
66
Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
localizadas próximas ao limite da sobrecarga sedimentar (bordas do depocentro
D1, figura 4-20). Já as falhas normais do domínio extensional estão localizadas
na região de maior espessura do depocentro, mas as falhas ativas do domínio
também estão, como no Compartimento Sudeste, localizadas na região onde se
tem os valores máximos de espessura sedimentar do depocentro D1. A maior
largura do Compartimento Noroeste (152 km) corresponde à largura do prisma
sedimentar que constitui o depocentro D1 (figura 4-20).
Figura 4-20. Mapa de isópacas do Cone do Amazonas conjugado com as estruturas e localização dos
perfis.
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Capítulo IV – A Tectônica Gravitacional no Cone do Amazonas
____________________________________________________________________________________________________
A relação existente entre a espessura sedimentar e as estruturas observadas no Cone
do Amazonas corroboram com estudos feitos no Delta do Niger (Damuth, 1994; Hooper, et
al., 2002), onde, a rápida progradação de uma sedimentação deltaica em direção ao mar
favorece a formação de falhas normais lístricas na região mais proximal do sistema de
deformação superficial extensiva (área de maior espessura sedimentar); enquanto que as
falhas contracionais são formadas na região mais distal do sistema (bordas do depocentro). É
observado também que as falhas normais que formam escarpamentos estão geralmente
alinhadas ao longo do depocentro, pois seu caráter de falhas sin-sedimentares favorece o
próprio desenvolvimento do depocentro, através do espessamento sin-tectônico das cunhas
sedimentares delimitadas entre o plano de falhas e o rollover. Essa distribuição estrutural do
sistema de deformação superficial extensiva em função da sobrecarga sedimentar, se
explicaria, segundo Damuth (1994) e Hooper, et al. (2002), pelo fato de que a sobrecarga
sedimentar atuaria na camada de folhelhos desestabilizando-a e fazendo com que esta se
movimentasse em direção à bacia profunda (região de menor sobrecarga sedimentar). Ao
atingir essas áreas de menores pressões a camada tenderia a diminuir o seu movimento. A
migração dessa camada sobrepressão formaria então, na parte superior do sistema de
deformação superficial extensiva, estruturas extensionais (falhas normais lístricas). Já, na
porção de borda da sobrecarga sedimentar, onde o movimento desta camada tende a cessar,
seriam formadas falhas reversas e/ ou diápiros (estruturas contracionais). As estruturas
contracionais são formadas devido ao empilhamneto do pacote sedimentar transladante.
68
Capítulo V– Discussão e Conclusões
__________________________________________________________________________
Capítulo V
Discussão e Conclusões
5.1 - Discussão
O Cone do Amazonas representa um dos maiores sistemas turbidíticos em escala
global, estendendo-se desde a região de quebra da plataforma até profundidades de
aproximadamente 4500 m. Considerando as províncias fisiográficas de leque superior e leque
médio, o Cone do Amazonas apresenta-se como uma feição construcional de forma geral
cônica. Contudo, considerando a localização não axial do sistema canyon-canal do
Amazonas, o cone apresenta-se, a grosso modo, como uma feição construcional assimétrica
(figura 5-1). Esta assimetria reflete também a configuração do arcabouço estrutural da
tectônica gravitacional na região.
No sentido talude-bacia, o Cone do Amazonas apresenta uma diversidade de estruturas
associadas ao mecanismo da tectônica superficial extensiva (thin-skinned extension) (figura 42): um domínio proximal extensivo, onde predominam falhas normais lístricas sintéticas; um
domínio intermediário pouco deformado e deslizando de maneira rígida ou quase rígida; e,
finalmente, um domínio distal contracional, caracterizado essencialmente pela presença de
falhas reversas. As estruturas que compõem esse sistema de deformação superficial extensiva
estão ancoradas em uma superfície basal de destacamento localizada na base de um nível
móvel (folhelhos super-pressurizados ?), semelhantemente ao que ocorre no Delta do Niger
(Cohen e McClay, 1996, Damuth, 1994; Hooper, et al., 2002). Essa provável camada de
folhelhos super-pressurizados, já identificada anteriormente por Silva et al. (1999), é também
considerada neste trabalho. A identificação desta camada foi feita através das características
69
Capítulo V– Discussão e Conclusões
__________________________________________________________________________
das reflexões sísmicas e sua interpretação foi definida através da análise de fácies sísmicas de
uma camada presente na base da cobertura sedimentar estruturada. Esta camada é limitada na
base e no topo por refletores sísmicos com alta amplitude, e internamente por refletores
descontínuos ou mesmo quase com ausências de reflexões (figura 4-3), essas características
coincidem com as atribuídas por Hedberg (1974) para folhelhos super-pressurizados.
A super-pressurização nesta camada estaria, provavelmente, associada à presença de
gás metano (Bruno, 1987; Brandão e Feijó, 1994; Silva et al., 1999). Porém, Cobbold et al,
(2004) não associam a geração das estruturas à movimentação de uma camada de folhelhos
super-pressurizados, e sim, a uma descontinuidade gerada simplesmente pela presença de gás
metano, formada pela presença de fluidos numa superficie basal de destacamento não
associada a um nível móvel. Os autores afirmam que seria improvável a existência de
sedimentos não compactados na profundidade em que se encontra a superfície de
destacamento (cerca de 10 km). O autor do presente trabalho também concorda com o fato de
que na profundidade em que se encontra a camada de folhelhos, esta normalmente estaria
compactada, mas a presença de fluidos super-pressurizados (gás metano) possivelmente lhe
proporcionaria mobilidade (comportamento dúctil). O fato de existir gás nessa região não
descartaria a importância do movimento da camada de folhelhos como motor da instabilidade
gravitacional da cobertura sedimentar Neomioceno-Recente e sua conseqüente estruturação.
Desta forma, as hipóteses da presença de folhelho super-pressurizados e de gás metano não
parecem excludentes.
A análise estrutural e a integração dos dados disponíveis possibilitaram ainda a
compartimentação do sistema tectono-gravitacional da região do Cone do Amazonas em dois
compartimentos principais, baseados na variação do estilo estrutural ao longo do talude e
elevação continental da área de estudo: um Compartimento Sudeste e um Compartimento
Noroeste (figura 5-1). O sistema atual canyon-canal submarino do Cone do Amazonas
representa um eixo que divide geograficamente os dois compartimentos. Essa divisão do
sistema tectono-gravitacional do Cone do Amazonas em dois compartimentos (Sudeste e
Noroeste) já havia sido feita por Cobbold et al. (2004), porém as larguras desses
compartimenos estipuladas pelos autores diferenciam-se das verificadas no presente trabalho.
Cobbold
et
al.
(2004)
delimitaram o
Compatimento
Sudeste
estendendo-se
de
aproximadamente 300 até cerca de 1200 m de profundidade e o Compartimento Noroeste de
300 até cerca de 1500 m de profundidade.
70
Capítulo V– Discussão e Conclusões
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O Compartimento Sudeste (figura 5-1), neste trabalho, é representado por um sistema
gravitacional mais estreito (cerca de 115 km de largura) estendendo-se de aproximadamente
300 até cerca de 1500 m de profundidade, correspondendo à porção proximal da província
fisiográfica do Cone Superior. O Compartimento Noroeste (figura 5-1) apresenta-se mais
complexamente estruturado que o Compartimento Sudeste, sendo caracterizado por um
sistema gravitacional geograficamente mais amplo (cerca de 152 km de largura), que se
estende até cerca de 2500 m de profundidade. A assimetria deste arcabouço estrutural é fruto
da interação de fatores como: a morfologia da superficie basal de destacamento e a sobrecarga
sedimentar diferencial.
A análise do mapa morfológico da superfície basal de destacamento e do mapa de
isópacas da cobertura sedimentar Neomioceno-Recente do Cone do Amazonas, juntamente
com o mapa de localização das estruturas, possibilitou as seguintes conclusões:
•
O sistema de deformação superficial extensiva do Cone do Amazonas é
condicionado
pela
sobrecarga
sedimentar
diferencial,
pois
os
dois
compartimentos estruturais (Sudeste e Noroeste) estão localizados na área
equivalente aos dois principais depocentros (D1 e D2) existentes no cone. O
domínio extensional, de forma geral, está localizado na porção de maior
espessura relativa de cada depocentro; enquanto o domínio contracional
localiza-se nas bordas dos depocentros (limites da sobrecarga), onde se tem
uma diminuição da sobrecarga sedimentar. No domínio extensional, ainda se
observa que as falhas normais lístricas que formam escarpamentos estão
geralmente alinhadas ao longo do eixo do depocentro, pois seu caráter de
falhas sin-sedimentares favorece o próprio desenvolvimento do depocentro,
através do espessamento sin-tectônico das cunhas sedimentares delimitadas
entre os planos de falha e os rollovers.
A relação existente entre a espessura sedimentar e a localização dos domínios
extensional e contracional no Cone do Amazonas refletem a mesma relação em estudos feitos
no Delta do Niger (Damuth, 1994; Hooper, et al., 2002), onde a rápida progradação de uma
sedimentação deltaica em direção ao mar favoreceu a formação de falhas normais lístricas na
região mais proximal (área de maior espessura sedimentar) do sistema de deformação
superficial extensiva; enquanto que as falhas compressivas (reversas) são formadas na região
71
Capítulo V– Discussão e Conclusões
__________________________________________________________________________
mais distal do sistema (limites da sobrecarga). Essa distribuição estrutural do sistema de
deformação superficial extensiva em função da sobrecarga sedimentar se explicaria, segundo
Damuth, (1994) e Hooper et al. (2002), pelo fato de que a sobrecarga sedimentar atuaria na
camada de folhelhos desestabilizando-a e fazendo com que esta se movimentasse em direção
à bacia profunda (região de menor sobrecarga sedimentar). Ao atingir essas áreas de menores
pressões, a camada tende a diminuir o seu movimento. Com a migração dessa camada superpressurizada, o pacote sedimenar, sobrejacente a ela, translada e então são formadas, na
porção proximal do sistema, estruturas extensionais (falhas normais lístricas). Já nos limites
da sobrecarga sedimentar onde o movimento desta camada tende a diminuir, seriam formadas
falhas reversas e/ou diápiros (estruturas contracionas), através do empilhamneto do pacote
sedimentar transladado. Porém, Silva et al. (1999) associam a morfologia da zona
compressiva a uma descontinuidade morfológica na base de destacamento, relacionada com à
zona de fratura de São Paulo e ao limite entre a crosta continental e a crosta oceânica. Os
autores explicam que a descontinuidade formada por essas feições teria servido como
barreira, impedindo a movimentação do pacote sedimentar decorrente do deslizamento
gravitacional. Dessa forma, ocorreria o empilhamento do pacote sedimentar transladante e
consequentemente a geração de falhas reversas (figura 2-10). A base de dados disponíveis
para este trabalho não permitiu relacionar o domínio contracional com a morfologia da zona
de fratura de São Paulo e ao limite entre a crosta continental e a crosta oceânica. Wu e Bally
(2000), em estudo feito no Golfo de Guiné na Nigéria, observaram uma feição bastante
proeminente referente à Zona de Fratura de Charcot (figura 3-9). A Zona de Fratura de
Charcot gera uma descontinuidade no embasamento e favorece a formação de falhamentos
reversos. Na região do Cone do Amazonas não foi observada feição morfológica que
caracterizasse uma zona de fratura. O que parece acontecer é a evolução natural do sistema de
deformação superficial extensiva, direcionado pelo movimento de uma camada basal dúctil,
formando um domínio proximal extensivo (com falhas normais lístricas), e, à medida que
migra para as porções distais, essa camada basal, devido às forças de atrito e também à
mudança de gradiente da superfície de destacamento, diminui o seu movimento e,
consequentemente, o pacote sedimentar transladante tende a empilhar-se e formar um domíno
contracional.
A área estruturada correspondente aos Compartimentos Noroeste e Sudeste parece
refletir a largura do prisma sedimentar nesses dois compartimentos. O depocentro D1,
referente ao Compartimento Noroeste, é representado por um prisma sedimentar de uma
72
Capítulo V– Discussão e Conclusões
__________________________________________________________________________
maior largura e, conseqüentemente, resultaria numa maior área estruturada nesta porção do
cone. O depocentro D2, referente ao Compartimento Sudeste, é representado por um menor
prisma sedimentar, e conseqüentemente, resulta numa área estruturada de largura inferior à do
Compartimento Noroeste.
•
A morfologia da base de destacamento também influencia a formação das
estruturas existentes no Cone do Amazonas. Observa-se que as falhas normais
lístricas localizam-se normalmente na região de maior gradiente relativo da
superficie basal de destacamento; enquanto as estruturas contracionais (falhas
reversas) estão na região de quebra de gradiente, a partir de onde este quase se
horizontaliza.
A relação entre as estruturas e a morfologia da superfície de destacamento corrobora
uma série de estudos de caso e com modelos analógicos, segundo os quais as falhas normais
ocupam, via de regra, regiões proximais de maior gradiente (Vendeville e Cobbold, 1988;
Cobbold e Szatmari, 1991; Reis, 2001; Reis et al., in press) enquanto que as estruturas
contracionais (falhas reversas e/ou diapíricas) ocupam regiões distais com tendência à
diminuição de gradiente (Vendeville, 1987; Vendeville e Cobbold, 1989). As estruturas
compressionais se instalam em função dos baixos gradientes que diminuem o movimento de
translação do pacote sedimentar, criando uma zona de contração. Neste sentido, a
configuração das direções de gradiente da superfície de deslizamento (radial convergente)
explicaria em parte, a configuração do compartimento estrutural noroeste do Cone do
Amazonas, onde múltiplas e complexas frentes de encurtamento se desenvolvem próximos à
região de convergência radial dos gradientes da superfície de destacamento (direção
preferencial da translação).
Através dos estilos estruturais presentes no Cone do Amazonas (falhas de empurrão
imbricadas), e de acordo com o estudo feito por Rowan et al. (in press), podem-se inferir as
características reológicas da camada de folhelho. Possivelmete deve tratar-se de um folhelho
com grau de super-pressurização intermediário, pois as estruturas contracionais existentes na
área são representadas por falhas de empurrão assimétricas e não há a presença de diápiros.
73
Capítulo V– Discussão e Conclusões
__________________________________________________________________________
5.2 - Conclusões
Os resultados do trabalho mostram que a tectônica gravitacional no Cone do
Amazonas é condicionada por fatores externos e internos no que diz respeito à argila superpressurizada. Os principais fatores externos reconhecidos como possíveis condicionadores do
arcabouço estrutural da tectônica gravitacional no Cone do Amazonas são: progradação
sedimentar (sobrecarga diferencial) e a morfologia da base de destacamento
Os dois compartimentos estruturais do Cone do Amazonas estão sobre a influência da
progradação sedimentar, pois as estruturas tanto no Compartimento Sudeste como no
Noroeste estão associadas aos limites da sobrecarga, referentes aos depocentros D1 e D2.
Assim a progradação sedimentar diferencial é o fator preponderante que determina a
dimensão dos compartimentos do Cone do Amazonas: o compartimento mais curto e
próximo, no sudeste da área, e o compartimento mais amplo que estende mais distalmente, na
porção noroeste da área (figura 5-1). Porém a morfologia da superfície de destacamento
parece ter um papel diferenciado na formação dos domínios extensionais dos compartimentos.
As falhas extensionais do Compartimento Sudeste estão condicionadas pelo maior gradiente
da superfície de destacamento (figura 4-17); enquanto no Compartimento Noroeste, ao
contrário, as falhas extensionais estão localizadas na zona de sobrecarga máxima (eixo do
depocentro) (figura 4-18).
Os fatores internos que controlam o estilo estrutural da tectônica gravitacional do
Cone
do Amazonas são a reologia e o grau de super-pressurização da camada de
destacamento. O arcabouço estrutural da área apresenta um domínio contracional caracterizado por
falhas de empurrão imbricadas com planos de falha de alto ângulo, e também pela ausência de
diápiros. A comparação desse arcabouço estrutural com modelos analógicos simulando a
espessura, a mobilidade e o grau de fricção basal de uma nível móvel (constituído por
folhelhos super-pressurizados) sugerem que a camada basal do Cone do Amazonas constitua
um nível móvel com mobilidade apenas moderada. Como proposto nos modelos analógicos
(Rowan et al., 2004) simulando “mobilidade moderada” dos folhelhos, o sistema tectônico do
Cone do Amazonas evolui pela acresção frontal de unidades estruturais sucessivamente mais
jovens e pela aparente ausência de estrututuras indicativas de alta mobilidade (domos), não
encontrados na base de dados disponível.
74
Capítulo V– Discussão e Conclusões
__________________________________________________________________________
Figura 5-1. Mapa das províncias fisiográficas do Cone do Amazonas com a distribuição das
estruturas nos Compartimentos Noroeste e Sudeste. Observa-se também a assimetria do cone em
relação ao sistema Canyon-canal do Amazonas (linha pontilhada azul).
75
Perspectivas Futuras
________________________________________________________________________________________________________
Perspectivas Futuras
O trabalho aqui apresentado deteve-se na análise estrutural de primeira ordem da
tectônica gravitacional, ou seja, de caráter mais regional do Cone do Amazonas. Essa análise foi
feita na tentativa de obter informações que possibiltassem o reconhecimento dos fatores
condicionantes da tectônica gravitacional atuante na área (estudo qualitativo).
Contudo, o estágio atual do conhecimento sobre a tectônica gravitacional e estruturas
associadas no Cone do Amazonas permanece ainda parcial e insuficiente. Não se conhecem a
complexidade do arcabouço estrutural, nem tampouco sua evolução temporal. Sabemos, por
exemplo, que as frentes contracionais (thrust folds) são ainda ativas, mas desconhecemos sua
evolução temporal (se a deformação se dá de forma contínua desde o Mioceno, ou por pulsos
tectônicos). Da mesma forma, embora saibamos que a compartimentação estrutural do sistema
(Compartimentos Noroeste e Sudeste) é, em parte, decorrência da sobrecarga sedimentar
diferencial que se desenvolve sobre os compartimentos, não sabemos se tal compartimentação se
desenvolve sincronicamente nas regiões Noroeste e Sudeste. Ressente-se também, por exemplo,
de estudos que relacionem o papel do arcabouço estrutural da tectônica de folhelhos com as
ocorrências de hidratos de gás recentemente mapeadas na região (Tanaka et al., 2003; Tanaka,
2003).
Assim, a continuação deste estudo mostra-se de grande importância, uma vez que o
estudo estrutural da tectônica de folhelhos não tem sido suficientemente avaliado como
ferramenta exploratória em bacias sedimentares petrolíferas em comparação com os de tectônica
salífera. Para tal necessita-se de estudos mais detalhados e quantitativos. Para isso sugere-se
apurar os seguintes itens:
76
Perspectivas Futuras
________________________________________________________________________________________________________
•
Análise evolutiva do sistema de deformação superficial extensiva no cone com
o objetivo de conhecer melhor a evolução das estruturas em relação ao padrão de
sedimentação. Necessita-se de datação e análise sismoestratigráfica.
•
Impacto do arcabouço estrutural sin-sedimentar na evolução do sistema
turbidítico: desvios na rota de dispersão sedimentar e impacto na localização de
lobos distais.
•
Mapear as sub-bacias (depocentros turbidíticos) condicionadas pelas frentes
compressionais. Embora pareçam se desenvolver provavelmente por uma
combinação de compressão ativa e inversão tectônica, tais sub-bacias carecem
ainda de datação e de melhor contextualização estrutural.
•
Modelagem analógica em escala para simulação dos fatores de controle da
evolução do sistema da tectônica gravitacional: sobrecarga sedimentar, taxa de
deposição, gradiente da superfície basal.
A análise quantitativa dos itens anteriormente citados trará um melhor entendimento
dessa tectônica, com possíveis impactos para objetivos exploratórios de hidrocarbonetos no Cone
do Amazonas, em particular, e em áreas igualmente afetadas pela tectônica de folhelhos, em
geral.
77
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