Atelier8

No modelo de deposição areia-argila ilustrado abaixo, P. Vail (1977) considerou que os ciclos-sequência são os tijolos sedimentares que :

"correspondem a uma sucessão de estratos (ou reflectores), geneticamente ligados, limitados por duas discordâncias ou pelas suas conformidades correlativas que se depositaram durante um ciclo eustático de 3a ordem entre duas descidas relativas do nível do mar consecutivas (Mitchum et al., 1977)".

Este modelo de deposição foi proposto por P. Vail e co-autores para o fácies areia-argila em 1977. Três intervalos sedimentares, limitados por discordâncias (superfícies de erosão), são facilmente identificados. Eles são denominados ciclos-sequência, ou seja, ciclos estratigráficos associados a ciclos eustáticos de 3a ordem. O intervalo entre 6 e 21 engloba todos os estratos que constituem um ciclo-sequência. Os outros intervalos (1-5 e 22-29) são ciclos-sequências incompletos. No intervalo inferior (1-5), unicamente os depósitos regressivos de alto nível do mar (Prisma de Alto Nível, sigla PAN) estão presentes. Ao contrário, no intervalo superior (entre 22-29), os depósitos regressivos de baixo nível do mar (Prisma de Baixo Nível, PBN), do cortejo sedimentar de baixo nível (CBN) e os depósitos transgressivos do cortejo transgressivo (CT) estão presentes.

Assumpções :

O modelo de deposição proposto pelos geocientistas da companhia petrolífera EXXON assume que :

1- A Eustasia é o factor principal que controla a ciclicidade dos depósitos ;

Como ilustrado nesta fotografia, os padrões estratais físicos sugerem, fortemente, que os sistemas de deposição são cíclicos. Desde o advento da Geologia, como ciência natural, os geocientistas avançaram várias hipóteses para explicar uma tal ciclicidade. A eustasia (eustatismo) sempre foi considerada como a causa, mais provável, da ciclicidade dos sistemas deposicionais (de Maillet, Lavoisier, Lemoine, Burrolet e, mais recentemente, os geocientistas da Exxon). Esta hipótese foi testada muitas vezes, mas, até agora, ela tem resistido muito bem a todos os testes de refutação. É certo que o eustatismo, ou seja, as mudanças globais do nível do mar podem aplicar-se apenas aos sedimentos depositados sob influência do mar. Os sedimentos não marinhos, em particular, os depositados a montante da linha da baía estão fora do âmbito de eustatismo. Os ciclos estratigráficos de alta frequência (10 - 100 ka) mostram, muitas vezes, num local específico, ao longo do tempo, uma alternância de processos dinâmicos (proximais ou energéticos) e não dinâmicos (distais - pelágicos). Quando a sedimentação é contemporânea da deformação, estes processos tendem, respectivamente, a preencher ou cobrir a topografia, induzida pela tectónica. Como consequência, os estratos aumentam de espessura e são isópacos sobre as estruturas de crescimento. Estudos cinemáticos de alta resolução das estruturas de crescimento (dobras e falhas), que assumem que a sedimentação enche sempre a topografia, permitem não confundir a ciclicidade sedimentar com a ciclicidade tectónica.

2- A Eustasia, Subsidência, Acomodação, Acarreio Terrígeno e o Clima são os parâmetros geológicos principais que afectam os padrões estratais.

Os parâmetros principais que controlam os sistemas de deposição são indicados neste esquema. Eles são : (i) Eustasia (Eustatismo) ; (ii) Subsidência ; (iii) Acarreio Terrigeno (Influxo Sedimentar) e (iv) Clima. A montante das rupturas das plataformas (as rupturas de inclinação das sucessivas superfícies de deposição costeiras não estão representados), a combinação da eustasia e subsidência pode aumentar ou diminuir o espaço disponível para os sedimentos. A acomodação na plataforma pode ser positiva ou negativa. No primeiro caso, há sedimentação, no segundo há erosão. Admitindo que entre cada linha cronoestratigráfica (1 a 29), há 100 ky (cem mil anos), neste esquema, três ciclos sequência (ciclos estratigráficos) são representados. No entanto, apenas o ciclo estratigráfico formado pelas linhas tempo entre 6 e 21 está completo. Observe com atenção as discordâncias, as superfícies da base das progradações, assim como, as terminações das linhas tempo (linhas cronoestratigráficas).

3- A taxa de Subsidência e o Acarreio Terrígeno tem menos influência que as Variações do Nível do Mar, ou seja, que a Eustasia.

4- O Acarreio Terrígeno é constante no empo e Espaço.

5- A Subsidência aumenta gradual e linearmente em direcção da bacia.

6- Os intervalos sedimentares têm uma grande completude (é importante não esquecer que as secções estratigráficas têm muitos hiatos induzidos quer pela erosão quer por períodos sem depósito).

Nestes dois modelos estratigráficos é importante notar que, na parte superior de cada secção a duração dos períodos sem depósito (hiato) é muito maior do que a dos períodos de depósito. A maioria dos eventos geológicos que ocorreram durante esses períodos não foram preservados. Na metáfora de Sadler (1982), as secções estratigráficas são arquivos locais da história geológica. Os registos desses arquivos são as camadas sedimentares depositadas em sequências, que são, geralmente, numerados de acordo com a sua espessura e não pelo o seu tempo de deposição. No entanto, secções estratigráficas contêm numerosos hiatos induzidos quer por erosão ou por períodos de não-deposição. Três perguntas vêm sempre à mente geocientistas: 1) Em quanto tempo é depositada uma camada sedimentar? ; 2) Em quanto tempo uma determinada secção estratigráfica foi depositada? ; 3) Em relação ao tempo total de depósito de uma secção estratigráfica, quanto tempo houve realmente deposição? As respostas às duas primeiras questões são relativamente fáceis : a) O tempo de depósito de uma laminação de um depósito de praia é cerca de um segundo ; b) Uma camada de HCS ("estratificação cruzada mamelonada"), característica dos depósitos de tempestade deposita-se durante poucos minutos ; c) Uma camada turbidítica é depositada em algumas horas ; d) Os depósitos de inundação, como os Scablands (depósitos e erosão associados às inundações provocadas pela ruptura da retenção do lagos atrás dos glaciares do Plio-Pleistocénico) no Canadá depositam-se em algumas semanas ; e) As varves glaciares depositam-se em 1 ano ; f) Um centímetro de sedimentos pelágicos deposita-se, mais ou menos, em mil anos ; g) Um subciclo estratigráfico de invasão continental deposita-se, mais ou menos, entre 10 e 20 milhões de anos ; h) Um ciclo estratigráfico de invasão continental deposita-se entre 100 e 200 milhões de anos.

7- Não há erosão durante as descidas relativas do nível do mar.

8- O intervalo de tempo entre cada linha cronoestratigráfica é de 100 mil anos.

9- En tempo geológico, os blocos de construção dos intervalos estratigráficos (tijolos sedimentares), isto é, os ciclos-sequência são instantâneos e correspondem a eventos deposicionais catastróficos. Os ciclos eustáticos associados (ciclos de 3a ordem) aos ciclos-sequência duram entre 0.5 My (milhões) e 3.0 My de anos.

Em termos matemáticos, um evento geológico instantâneo, na escala tempo do Fanerozóico (cerca de 600 milhões de anos), representa um tempo de mudança de cerca de 1/100 do tempo total, isto é, de mais ou menos, 6 milhões de anos (aproximadamente a duração de um ciclo eustático de 3a ordem).

Um evento geológico aparece na escala geológica como instantâneo, enquanto que numa escala expandida ele aparece como um evento com uma velocidade finita. Para o Fanerozóico (600 Ma - 0 Ma), o conceito de evento geológico proposto por Gretener é, razoavelmente, consistente com a resolução geológica que temos hoje e que é na melhor das hipóteses da ordem de 1 My (1000 000 de anos). Assumindo que os registos estratigráficos com potencial petrolífero variam entre 1 My e 1000 My, os processos geológicos têm durações entre 10 e 10 ka, isto é 1/100 do tempo total. Além disso, este intervalo de tempo não leva em conta a "miopia" dos geocientistas, a qual aumenta quanto descendemos nas profundezas do tempo geológico. Em função da taxa de renovação, podemos classificar os eventos geológicos em dois grupos principais : (I) Eventos casuais, quer isto dizer, que ocorrem pelo menos uma vez cada 100 milhões de anos (a duração do evento é de cerca de 1 milhão de anos) e (ii) Eventos raros, que ocorrem pelo menos uma vez em cada 1000 milhões de anos. Nestas condições, a duração do evento é de cerca de 10 Ma (1/100 do tempo total). Um evento geológico raro é definido como um episódio pontual cuja taxa de renovação, durante toda a história da Terra. é muito baixa (2-5 vezes) e para o qual nenhuma lei física permite de o pôr em duvida, Tendo em conta a amplitude dos intervalos de tempo considerados em Geologia, um tal conceito é, evidentemente, relativo.

O modelo estratigráfico da Exxon, aqui presentado, tem sido criticado por vários geocientistas, que pensam que ele é muito teórico e construído com muitas assumpções geológicas. Contudo, como sugerido por P. Bak, os geocientistas não podem esquecer que estudar detalhes é fascinante e, mesmo, interessante, mas que, infelizmente, eles aprendem, principalmente, a partir de generalidades.

Implicações Estratais :

a) As superfícies estratais representam, tipicamente, um tempo de lacuna (interrupção), relativamente, pequeno.

b) Se o tempo de lacuna (hiato) é grande, a superfície é chamada discordância.

- O termo grande é relativo. Ele depende da escala tempo considerada.

- O termo discordância é, principalmente, utilizado quando o tempo de lacuna corresponde a um hiato de erosão (superfície de erosão).

- O tempo de lacuna associado com um hiato de não-deposição é, muitas vezes, chamado desconformidade.

c) As superfícies estratais podem representar diferentes intervalos de tempo de um lugar para outro, o que quer dizer que o hiato varia lateralmente.

d) As superfícies estratais representam, pelo menos, uma pequena unidade de tempo comum para a superfície em toda a sua extensão.

e) O conceito de superfícies estratais é, completamente, dependente da escala de tempo e da rocha considerada.

Relações Geométricas:

Existem três grandes tipos de relações geométricas entre as superfícies estratais ou entre as reflexões sísmicas associadas:

(i) Biséis de Agradação ;

(ii) Biséis Superiores (ou de Topo) ;

(iii) Biséis de Progradação.

Biséis de Agradação

Um bisel de agradação pode ser definido como uma relação de base discordante na qual estratos inicialmente horizontais (tempo de deposição) terminam, progressivamente, contra uma superfície, originalmente, inclinada, ou em que estratos, inicialmente, inclinados terminam, progressivamente, contra uma superfície de maior inclinação inicial. Um bisel de agradação pode ser :

- Proximal, quando corresponde a um bisel em direcção do continente ;
- Costeiro, quando ele diz respeito a sedimentos da planície costeira ;
- Marinho, quando ele se refere a sedimentos marinhos ;
- Aparente, quando ele é induzido pela tectónica (ex: bisel de progradação inclinado)

O biselamento sedimentar é caracterizado por :

- Uma Agradação, que corresponde à distância vertical entre dois biséis de agradação consecutivos.

- Uma Invasão Continental, que corresponde à distância horizontal entre dois biséis de agradação consecutivos.

As linhas sísmicas podem ser interpretadas em termos geológicos desde que os geocientistas assumam que os reflectores sísmicos correspondem, aproximadamente, a linhas cronoestratigráficas, ou seja, a superfícies estratais. Nesta linha sísmica do mar do Norte, os sedimentos da bacia cratónica (o offshore do mar do Norte é constituído por uma bacia cratónica que se depositou por cima de bacias do tipo rifte) repousam sobre os sedimentos da bacia de tipo rifte por biséis de agradação. As relações geométricas definem uma superfície de biselamento que fossiliza a discordância (superfície de erosão)que existe entre entre a bacia de tipo-rifte e a bacia cratónica. Tendo em conta a amplitude da agradação (assoreamento) e da invasão continental dos sedimentos, pode dizer-se que os sedimentos se depositaram na bacia cratónica sob lâmina de água importante, provavelmente, em associação com correntes marinhas de gravidade (correntes turbidíticas).

Biséis Superiores ou de Topo

Um bisel superior ou de topo é uma terminação de estratos contra uma superfície sobrejacente, ou seja, uma relação geométrica que ocorre ao longo do limite superior do intervalo estratigráfico. O termo bisel superior é, sobretudo, usado quando a relação geométrica resulta de um processo de não-deposição (desvio ou bypass sedimentar) e com uma erosão negligenciável. Quando esta relação geométrica é induzida pela erosão, é melhor chamar-lhe bisel somital ou bisel por erosão uma vez que há truncatura. Um biselamento superior implica que cada estrato termine, na parte superior da unidade estratigráfica, em direcção à terra, e que as terminações sucessivas progradem em direcção ao mar. Os estratos truncados podem terminar, superiormente, em qualquer direcção.

Na parte direita desta linha sísmica do offshore da Argentina, entre 2,0 e 2,7 segundos, um intervalo progradante é, facilmente, reconhecido. Esta configuração dos reflectores é composta por uma sucessão de linhas cronoestratigráficas (reflectores sísmicos) que terminam superiormente contra uma superfície sobrejacente com uma erosão negligenciável. Esta relação geométrica, chamada biselamento superior ou somital, indica que os estratos associados acunham-se em direcção do continente. Em direcção do mar, ou seja costa-abaixo, os reflectores oblíquos achatam-se e tornam-se, mais ou menos, horizontais definindo o que os geocientistas chamam um bisel de progradação uma aparente. A diferença de tempo entre o bisel somital e o bisel de agradação aparente (cerca de 0,2 milissegundos) sugere que os reflectores oblíquos são associados com um talude deltaico, ou seja, um prodelta.

Além disso, costa-abaixo dum bisel superior há sempre um bisel de progradação ou um bisel de progradação aparente. Um bisel superior está associado, principalmente, com os depósitos costeiros (biséis superiores costeiros costeiras). Uma truncatura corresponde a uma terminação de estratos, ou de reflexões sísmicas interpretadas como estratos, ao longo de uma superfície de discordância devido a uma erosão pós-deposicional. Uma truncatura, como um bisel superior, ocorre ao longo do limite superior de um ciclo estratigráfico. Uma truncatura implica deposição de camadas e uma remoção posterior para formar um superfície de discordância (superfície de erosão).

Nesta linha sísmica do onshore da Luisiana (USA) podemos reconhecer dois grandes intervalos sísmicos. O intervalo superior é composto por reflectores, mais ou menos paralelos entre si, e ligeiramente inclinado para Oeste. O intervalo inferior também é composto por reflectores paralelos (entre si), mas que inclinam mais para Oeste que os primeiros. Os estratos associados com o intervalo inferior foram inclinados e depois truncados pelos agentes erosivos, o que deu origem a uma discordância exagerada pela tectónica, Contudo não se deve esquecer que a erosão ocorreu devido a uma descida relativa do nível mar (eustasia mais subsidência) que exumou os sedimentos e não unicamente devido à tectónica, o que quer dizer que a tectónica (levantamento ou subsidência) sem exumação (descida relativa do nível do mar) não cria discordância (superfície de erosão). O intervalo de tempo entre esses dois intervalos sedimentares corresponde a hiato de erosão e não a um hiato de sem-deposição.

Biséis de Progradação

Um bisel de progradação é uma relação geométrica basal na qual estratos, inicialmente, inclinados terminam, a jusante, contra uma superfície, inicialmente, menos inclinada que, no momento do depósito, é horizontal ou pouco inclinada. Um bisel de progradaçao indica a direcção do acarreio sedimentar clástico. Um bisel de progradação sísmico é um bisel de progradação interpretado numa linha sísmica, isto é, uma relação geométrica na qual uma reflexão sísmica, interpretada como estratos inicialmente inclinados, terminam, costa abaixo, contra uma superfície sísmica (definida pela terminação de reflectores) interpretada como uma descontinuidade sedimentar horizontal ou menos inclinada no momento da deposição. Uma descontinuidade sedimentar pode ser :

(i) Uma superf ície de inundação ;
(ii) Uma superfície transgressive retrogradante, mais ou menos, complexa ;
(iii) Uma discordância (superfície de erosão) ou
(iv) Uma paraconformidade (conformidade com um hiato importante).

Existem dois tipos de biséis de progradação aparentes, isto é, de falsos biséis de progradação :

(A) Os criados pela tectónica, sobretudo pela halocinese (movimentos de um intervalo salífero) ou pela argilocinese (movimentos de um intervalo argilosos).

- Estes biséis de progradação aparentes correspondem, muitas vezes, a biséis de agradação deformados pela tectónica ( levantados ou baixados).

(B) Os induzidos pela resolução sísmica.

- Quando as reflexões sísmicas representam unidades estratais inclinadas ou tangenciais, elas podem terminar a jusante. Muitas vezes, os estratos horizontalizam-se e continuam (para o largo) como unidades relativamente finas, cuja espessura é inferior à resolução sísmica (10-40 metros).

Nesta linha sísmica do offshore da Nova Zelândia, alguns reflectores oblíquos terminam, a jusante, por biséis de progradação e outros, provavelmente, por biséis de agradação aparentes (induzidos pela resolução sísmica). Estas relações geométricas indicam a direcção do mar e, subsequentemente, a direcção do transporte Neste exemplo, estas relações geométricas são associados com a base das progradações do talude continental, uma vez que a amplitude dos reflectores oblíquos exclui a hipótese de taludes deltaicos progradando numa plataforma continental. Vertente abaixo, as descontinuidades são discordâncias ou as suas conformidades correlativas (limites de ciclos estratigráficos).

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