estratigrafia resumão

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(Parte 1 de 2)

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE SEDIMENTOLOGIA Grupo de Estratigrafia Teórica e Aplicada

Prof. Dr. Michael Holz Departamento de Sedimentologia – Instituto de Geociências da UFBA - Grupo de Estratigrafia Teórica e Aplicada – (71) - 3283-8509

ESTRATIGRAFIA DE SEQÜÊNCIAS – UM RESUMÃO

VERSÃO 2.0 – JANEIRO DE 2011 (10 Figs, 2 Tabs)

Michael Holz IGEO-UFBA

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1. INTRODUÇÃO Desde o abandono da concepção gradualista na geologia sedimentar e o advento da concepção da sedimentação episódica, ainda na década de oitenta (Hsü, 1982; Dott, 1982), os geocientistas sabem que o registro sedimentar é pontuado, em todas as escalas, por hiatos de erosão e não-deposição, e que os eventos de grande magnitude (tais como enchentes e tempestades), também conhecidos como episódicos, predominam na coluna estratigráfica com a sua assinatura, em detrimento do registro dos processos do dia- a-dia (eventos de fundo).

Existem hiatos de várias ordens de grandeza: de minutos ou horas (escala de estratificação das rochas sedimentares), de dezenas a centenas de milhares de anos (truncamentos e erosões em uma seqüência tempestítica) e de milhões de anos entre uma seqüência deposicional e outra. Estes últimos são causados pelos períodos de erosão e não-deposição, durante a fase de reorganização tectônica de uma bacia devido, por exemplo, ao levantamento de arcos estruturais ou o deslocamento do depocentro. Um pacote de rocha de metros de espessura pode ser produto de um processo que não durou mais que algumas poucas horas (como uma corrente de turbidez depositando areia), enquanto que uma camada de poucos centímetros pode representar uma deposição de dezenas de milhares de anos de duração (por exemplo as lamas de mar profundo, formando as chamadas seções condensadas).

2. A "NOVA ESTRATIGRAFIA”

A base paradigmática da geologia sedimentar mudou porque a Estratigrafia tem passado por decisiva modificação nos seus modelos e pensamentos, desde o advento do conceito da sedimentação episódica. No sentido de Kuhn (1989), pode-se falar em revolução científica: o modelo estratigráfico anterior, fortemente embasado na Estratigrafia formal e descritiva da chamada "trindade santa" Lito-Bio- Crono-Estratigrafia, tem, nos últimos vinte anos, dado lugar a um modelo mais dinâmico, prático (no sentido de ferramenta de trabalho) e universalmente aplicável, desde a escala de camada até a de seqüência deposicional.

Este modelo ou paradigma é o da Estratigrafia de Seqüências, cujo embrião foi constituído pelos trabalhos de pesquisadores da Exxon Research Company na década de setenta (Payton, 1977) e, sobremaneira, desenvolvida no final dos anos oitenta e noventa (Wilgus et alii, 1988; Emery & Myers,

1996). A Estratigrafia clássica tinha como objetivo central descrever e empilhar as rochas de uma área de estudo, sem maiores preocupações com a gênese dos estratos ou com o mecanismo controlador da deposição. Embora as grandes descontinuidades do registro sedimentar estivessem mapeadas e o caráter

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Prof. Dr. Michael Holz Departamento de Sedimentologia – Instituto de Geociências da UFBA - Grupo de Estratigrafia Teórica e Aplicada – (71) - 3283-8509 episódico e cíclico da sedimentação fosse conhecido (Sloss et alii, 1949; Wheeler, 1958), a Estratigrafia se movia dentro do paradigma do empilhamento e da denominação (nomenclatura formal). Uma bacia era bem conhecida se tivesse um padrão de empilhamento definido e formalmente denominado, não importando se para cada região estudada diversas colunas estratigráficas existissem, algumas às vezes tão diferentes que chegavam a ser antagônicas. Já o cerne da Estratigrafia de Seqüências é entender o papel de cada fator que influi na sedimentação (clima, tectônica, eustasia) e tem, portanto, como objetivo estudar e compreender o mecanismo e as causas da ciclicidade na gênese das seqüências deposicionais (vide revisão em Holz, 1998). É a ferramenta que consegue estudar os hiatos deposicionais e trazer entendimento sobre sua gênese e magnitude temporal. A metodologia básica desta nova maneira de fazer Estratigrafia continua tendo como pedra fundamental a litofácies, mas a maneira de agrupar e empilhar associações faciológicas difere fundamentalmente em relação aos procedimentos tradicionais da "Estratigrafia de Bolo de Camadas". Uma seqüência é gerada ao longo de um ciclo de variação relativa do nível de base (de origem tectônica, eustática ou ambas), compreendida entre duas sucessivas quedas. Assim, é o papel do nível de base e seu comportamento que controlam o padrão de empilhamento dos sedimentos e, conseqüentemente, dos fósseis. Acima do nível de base, erosão e transporte dominam, enquanto que abaixo do nível de base o sedimento pode acumular e ficar preservado.

Naquelas bacias sedimentares em conexão com os oceanos, o nível de base é controlado pelo conjunto eustasia+tectônica, enquanto nas bacias endorréicas (aquelas sem contato com o oceano, como foi o caso de muitas bacias durante a existência do Pangea), o conjunto clima+tectônica controla a variação do nível de base (a Bacia do Paraná, durante o Triássico, constitui um excelente exemplo). Em palavras simples, o que acontece é o seguinte: em fases de nível de base alto, existe muito espaço para ser preenchido pelo sedimento suprido, e nas fases de nível de base baixo o contrário ocorre: o sedimento preenche facilmente o espaço disponível. As conseqüências dessas situações antagônicas são as transgressões e regressões.

No primeiro caso (nível de base alto ou aumentando), o sedimento não chega a se distribuir por toda a bacia, ficando confinado nos ambientes continentais (rios, lagos) e junto à linha de costa. Se o nível de base continua subindo (= aumentando o espaço disponível para o sedimento ocupar), a linha de costa vai se retrair gradativamente, registrando-se uma transgressão.

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No segundo caso (nível de base baixo ou caindo), o espaço disponível é rapidamente preenchido pelo sedimento, e a continuada chegada de sedimentos produzidos na área-fonte irá causar uma regressão

Figura 1 - O nível de base controla o espaço disponível para o sedimento: (A) se o espaço é reduzido, o sedimento prograda e uma regressão se verifica. (B) Se o espaço é grande, ocorre retrogradação do sedimento e transgressão. Esse é o princípio básico e fundamental que rege toda a sedimentação em uma bacia.

Considerando-se agora um ciclo completo de queda e posterior subida do nível de base, regressões e transgressões irão se suceder em uma ordem determinada e previsível. Na fase de queda do nível de base, a diminuição do espaço é muito acentuada, a ponto de não existir, na maioria dos casos, nenhum espaço para o sedimento depositar, havendo apenas erosão. No caso das bacias conectadas com o nível do mar, deve-se imaginar uma queda eustática acentuada, que recue o nível do mar dezenas de metros na vertical.

Com isso, as áreas outrora costeiras e marinhas irão ficar expostas e sujeitas à erosão. Nesta época, primeiro verifica-se um forte deslocamento dos sistemas parálicos em direção à linha de costa recuada, em um movimento que se denomina “regressão forçada”. Na medida que a erosão da região exposta se espraia, forma-se uma discordância, materializada pela superfície erosiva e pela superposição de sedimentos continentais sobre os sedimentos costeiros e marinhos anteriormente depositados. Esta discordância forma o limite de uma nova seqüência deposicional. Terminada a queda, inicia-se a subida do nível de base, primeiro lenta, depois cada vez mais rapidamente. Com essa subida, incrementa-se também o espaço disponível. Primeiramente o espaço criado é facilmente preenchido pelo sedimento, mas, na medida que a subida do nível de base acelera, é criado mais espaço do que pode ser preenchido pelo sedimento disponível, e a transgressão inicia. A partir do ápice

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Prof. Dr. Michael Holz Departamento de Sedimentologia – Instituto de Geociências da UFBA - Grupo de Estratigrafia Teórica e Aplicada – (71) - 3283-8509 do ciclo de aceleração (no meio do limbo de subida da curva), a criação de espaço desacelera de novo. Nessa fase, o sedimento começa novamente a “ganhar” do espaço criado, preenchendo-o cada vez mais eficientemente, instaurando uma regressão. Passado a época do ápice da subida do nível de base, este vai cair de novo aceleradamente, e uma nova fase de regressão forçada e de formação de discordância irá ser gerada (Figura 2). Desta forma, todo o sedimento contido entre as duas discordâncias forma um pacote geneticamente vinculado chamado de seqüência deposicional. Esse é o motivo porque se denomina a moderna estratigrafia pelo rótulo de Estratigrafia de Seqüências. As fases de nível baixo, de transgressão, de nível alto e de regressão forçada geram associações de fácies e sistemas deposicionais diferentes e característicos, agrupados nos chamados tratos de sistemas geométricos. A fase inicial de queda do nível de base gera o chamado trato de sistemas regressivo. Durante a fase principal de queda do nível de base a discordância limítrofe da seqüência deposicional é gerada. Depois segue a fase de nível baixo, gerando sedimentos regressivos a fracamente transgressivos, agrupados no chamado trato de sistemas de nível baixo. A fase transgressiva do ciclo gera o trato de sistemas transgressivo, enquanto que a fase regressiva do final do ciclo gera sedimentos do chamado trato de nível alto (Figura 2).

Figura 2 - Ciclo de variação do nível de base e regime sedimentar durante cada fase de desenvolvimento de uma seqüência deposicional. O ciclo envolve regressão normal (no final da subida do nível de base), regressão forçada (durante a fase de queda do nível de base), uma nova fase de regressão normal (durante a fase de nível de base baixo), e uma fase de transgressão (durante a subida do nível de base). Essas quatro fases levam ao desenvolvimento dos respectivos tratos de sistemas: TSRF – Trato de sistemas de regressão forçada, TSNB – Trato de sistemas de nível baixo, TST – tratos de sistemas transgressivo, TSNA – Trato de sistemas de nível alto.

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As variações do nível de base, como mostrada na curva da Figura 2, duram de centenas de milhares a milhões de anos e envolvem uma centena de metros de variação vertical e são compostos por ciclos de subida e descida menores que compõem o ciclo maior. A estratigrafia de seqüências procura reconhecer essas variações menores, que formam as chamadas parasseqüências, que são pacotes sedimentares marcados por uma pequena subida (i.e., uma superfície de inundação, depositando fácies marinhas) seguido por uma fase regressiva (i.e., uma pequena queda do nível de base, marcada por fácies cada vez mais costeiras) (Figura 3). Desse modo, cada seqüência deposicional é composta por um certo número de parasseqüências. Nas fases regressivas do ciclo deposicional, as parasseqüências são progradantes, isto é, se empilham de um modo que denota um claro avanço do sedimento para dentro da bacia. Já nas fases transgressivas, o contrário ocorre: as parasseqüências se empilham de modo dito retrogradante, denotando o recuo da linha de costa em direção ao continente. É a análise do padrão de empilhamento das parasseqüências que permite ao estratígrafo definir o que está acontecendo na bacia e definir os tratos de sistemas. Esta é uma ferramenta básica para a análise estratigráfica.

Figura 3 – Uma progradação normal (A) é seguida por um pulso transgressivo (B), que cobre grande parte da área costeira com sedimentos de offshore. Após o evento transgressivo, a progradação normal continua (C).

Desta forma, geram-se pacotes de sedimentos delimitados por superfícies de inundação - as paraseqüências (modificado de Van Wagoner et alii , 1991)

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Um conjunto de paraseqüências pode ser progradacional, retrogradacional ou ainda agradacional, quando o espaço criado é equivalente ao aporte sedimentar (Fig. 4) Esse padrão de permite interpretar os tratos de sistemas geométricos conforme comentado acima (vide Fig. 2). Os padrões de emplilhamento das paraseqüências em cada trato de sistemas é resumido na tabela 1.

Figura 4- padrões de empilhamento das paraseqüências (cf.Van Wagoner et al. , 1991)

Trato de sistemas Sigla Movimento da linha de costa

Padrão de empilhamento das paraseqüências

Nível Alto (TSNA) regressão normal agradacional a progradacional (primeiro agradacional, depois cada vez mais fortemente progradacional)

Regressão forçada (TSRF) regressão forçada fortemente progradacional

Nível baixo (TSNB) regressão normal progradacional a agradacional Nível transgressivo (TST) transgressão retrogradacional

Tabela 1 – Características dos tratos de sistemas

Para resumir tudo: o esquema de desenvolvimento de cada trato de sistemas dentro de uma seqüencia deposicional é resumido nas figuras seguintes (Fig. 5 a 8)

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Figura 5 – Trato de sistemas de nível alto - TSNA (cf. Coe, 2005)

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Figura 6 – Trato de sistemas regressivo – TSR (cf. Coe, 2005)

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Figura 7 – Trato de sistemas de nível baixo - TSNB (cf. Coe, 2005)

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