GRAVEL ISSN 1678-5975 Junho - 2008 V. 6 – nº 1 55-65 Porto Alegre

Assinaturas Transpo-Deposicionais na Composição Mecânica dos Sedimentos Martins L.R.1, 2; Barboza E.G.1, 2; Santos G.S.1 & Nunes M.S.1 1 Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica – CECO/IG/UFRGS (luiz.martins@ufrgs.br); 2 Sedimentological Research Group – SERG/COMAR.

RESUMO O Laboratório de Sedimentologia do Centro de Estudos de Geologia

Costeira e Oceânica – CECO/IG/UFRGS, dedica-se há quase cinqüenta anos a efetuar, entre outras análises, o processamento de amostras sedimentares com o objetivo de determinar sua composição mecânica e mineralógica.

Nesse período, produziu também estudos comparativos de variado instrumental destinado à determinação de tamanho de grão, desenvolveu protótipos e manuais de campo, bordo e laboratório, elaborou procedimentos técnicos eficazes para a rotina dos trabalhos, ofereceu suporte para alunos de pós-graduação na elaboração de suas dissertações e teses e realizou inúmeros serviços de consultoria.

Modernizando constantemente seu labor, visando fundamentalmente a economia de tempo e uma fidelidade cada vez mais expressiva nos resultados de processamentos produzidos, a equipe envolvida nessa atividade procura empregar técnicas atualizadas de processamento laboratorial.

Com tal objetivo, foram testados novos mecanismos disponíveis, na tentativa de obtenção de assinaturas transpo-deposicionais aplicadas em sedimentos da plataforma continental brasileira e zona costeira adjacente.

ABSTRACT

The Sedimentological Laboratory of the Centro de Estudos de

Geologia Costeira e Oceânica – CECO-IG/UFRGS is devoted to the analysis of sedimentary samples with the purpose of processing its mechanical and mineralogical composition.

During this period, the Laboratory developed comparative analysis using the available instruments to determine grain size, prototypes and manuals for field, board and laboratory work, improved efficient techniques, supported the development of dissertations and thesis of graduate students and accomplished consulting services.

In the present days a new methodology on the calculation of grain-size parameters was tested successfully using sediment samples from the Brazilian continental shelf and adjacent coastline.

Palavras chave: sedimentologia, análise granulométrica, granulometria de sedimentos, Geoestatística.

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INTRODUÇÃO Ao longo de quase cinqüenta anos, o

Laboratório de Sedimentologia da então Escola de Geologia, posteriormente integrado ao Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica (CECO), órgão auxiliar do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRS), dedica-se ao estudo de sedimentos e rochas sedimentares.

Dentre as linhas de evidências utilizadas na interpretação de ambientes de deposição, encontra-se a determinação da composição mecânica e mineralógica.

No desenvolvimento desse trabalho, o Laboratório de Sedimentologia foi pioneiro não só na aplicação de modernas técnicas de petrografia sedimentar, como igualmente projetou, desenvolveu e empregou vários mecanismos de coleta de amostras, processamento laboratorial e de gabinete. Em suas instalações, inicialmente sediadas no prédio histórico do “Chateau”, no Campus Central, posteriormente transferidas para o Campus do Vale, foram testados vários instrumentos visando cada vez mais o aperfeiçoamento de uma correta análise sedimentológica.

Contando com o auxílio de várias agências nacionais e internacionais (CNPq, FAPERGS, FINEP, BNDES, OEA e UNESCO), foi montado um suporte de equipamentos produtivos, capaz de capacitar os pesquisadores e técnicos do Centro para a execução de um amplo espectro de análises e sistemas comparativos de processamento, metodologia diversificada e suas aplicações.

Neste particular, foi singular sua capacidade de promover estudos comparativos do variado instrumental, destinado à determinação do tamanho de grão das partículas sedimentares (Martins, 1962; Formoso & Figueiredo Fº, 1964; Martins & Martins, 1978; Martins et al., 1994), bem como de desenvolver protótipos e manuais de campo, bordo e laboratório, e procedimentos de acentuada utilidade tanto para técnicos como para alunos de graduação e pós-graduação (Martins, 1964; Martins et al., 1984; Toldo Jr. & Medeiros, 1986; Toldo Jr. & Martins, 1988; Martins et al., 1988; Tabajara & Martins, 2001).

Além dos trabalhos desenvolvidos por seus pesquisadores (projetos de pesquisa), alunos de Graduação e Pós-graduação (desenvolvimento de dissertações de mestrado e teses de

doutorado), o Laboratório presta diversos serviços à comunidade sob a forma de consultoria destacando-se, dentre outros: I) o processamento de 12.330 amostras da plataforma continental brasileira, realizado em convênio com a Diretoria de Hidrografia e Navegação do então Ministério da Marinha; II) o detalhamento do recobrimento sedimentar para a base de submarinos na baía de Ilha Grande (RJ); III) o estudo do material em suspensão do Rio de La Plata exterior e, a cobertura de sedimentos perig1aciais da plataforma continental da Tierra de1 Fuego (Argentina).

Através dos anos, os técnicos do Centro ministram cursos e treinam técnicos de outras universidades e empresas, estabelecendo também um sistema de assistência constante à alunos de Graduação e Pós-Graduação.

Face à qualidade de seus trabalhos, o setor em que o Centro se encontra foi e é visitado por inúmeros sedimentólogos, alguns de renome internacional, acompanhando mais de perto o labor científico desenvolvido. Entre estes, destacamos J.J. Bigarella, R. Salamuni, C.M. Urien, M. Teruggi, L. Spaletti, M. Mazoni, J.A. Alvarez, E.D. Mckee, W.F. Tanner, R. Carver, P.E. Potter, W.C. Burnett, S. Riggs, L.N. Lanfredi e J. Harris, tendo alguns deles participado das atividades laboratoriais por períodos variáveis.

DINÂMICA NA DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO MECÂNICA DOS SEDIMENTOS E SEU SIGNIFICADO

Entre as propriedades texturais apresentadas

por um sedimento, situa-se a distribuição dos diferentes tamanhos de grãos nele ocorrentes e suas respectivas proporções. As técnicas utilizadas, tanto na avaliação da composição mecânica como em sua interpretação, sofreram através dos anos constantes modificações e aperfeiçoamentos, visando obter, através de uma sofisticação na metodologia, uma sensibilidade cada vez maior na aferição dos parâmetros de controle ambiental.

Nesse contexto, podemos dividir as fases de evolução dos métodos de granulometria em:

a) Dispositivos aplicados até o final da década de 50.

b) Métodos utilizados amplamente nas décadas de 60/70/80.

c) Aplicativos usados a partir de 1990.

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No primeiro grupo encontram-se metodologias preconizadas por Udden (1914), Trask (1930), Krumbein (1934, 1936), Krumbeim & Pettijohn (1938), Wentworth (1922, 1936a, b, 1938), Otto (1939), Doeglas (1946), Cailleux (1947), Inman (1949, 1952), Passega (1957), Mason & Folk (1958), cada uma com maior ou menor sensibilidade na expressão gráfica e dos valores de média, moda, classe modal, classificação, assimetria e curtose. Nos trabalhos iniciais do Laboratório de Sedimentologia. tais medidas foram, aplicadas, utilizando na expressão das curvas granulométricas os papéis semi-logarítimico (semi-log), logarítimico/logarítimico (log/log), e culminando com a crescente utilização do papel de probabilidade aritmética e da escala phi (Ф). Na época, eram comuns medidas descritivas de propriedades de tamanho como primeiro quartel (Q1), segundo quartel (Md) e terceiro quartel (Q3), coeficiente de seleção (So) e desvio aritmético dos quartéis (Qd).

O segundo conjunto desenvolveu-se especialmente a partir de 1957, através de inúmeras contribuições como as de Folk & Ward (1957), Harris (1958), Cadigan (1961), Shepard & Young (1961), Friedman (1961, 62a, b e 67), McCammon (1962), Bull (1962), Folk (1962 a, b, 1964, 1966, 79), Martins (1962, 1965, 1967), Duane (1964), Rogers (1965), Hails & Hoyt (1965), Chappell (1967), Hails (1967), Hand (1967), Hails (1967), Doeglas (1968), Koldijk (1968), Baker (1968), Koldijk (1968), Mcmannus (1968), Moiola & Weiser (1968), Visher (1969), Greenwood (1969), Passega (1969a, b, 1972, 1977), Awasthi (1970), McBride (1971), Cronan (1972), Spencer (1973), Hails et al. (1973), Moussa (1977), Riviere (1977), Valia & Cameron (1977, 1978), McCave (1978), Behrens (1978), Tucker & Vacher (1980), Demirpolat et al. (1980), McLaren (1981), Barth (1984), McLaren & Bowless (1985), que forneceram as bases para o crescimento dos estudos relativos à interpretação dos atributos de tamanho de uma amostra sedimentar. O período marcou o surgimento de muitas técnicas de interpretação de dados oriundos da análise granulométrica e seu significado em relação aos agentes de transporte e deposição, como os de Cronan (1972), Friedman (1979), Leroy (1981), McLaren & Bowless (1985), McCave & Syvitsky (1991), Martins et al. (1997).

Finalmente, no último grupo, podemos considerar as contribuições de Jones (1990), Syvitski (1991), Tanner (1991a, b, 1993), Krank & Milligan (1991), Hein (1991), Balsillie & Tanner (1999), Balsillie (1995), Balsillie et al. (2002) que sugerem a aplicação via computador de um guia para determinação dos agentes transpo-deposicionais presentes em um determinado ambiente de sedimentação.

A aplicação da metodologia acha-se vinculada a alguns pré-requisitos como a coleta de amostras no campo sob a forma de suite samples (Tanner, 1991a, Martins, 2003).

Por sua longa experiência no tratamento da utilização das propriedades de tamanho na interpretação do ambiente de deposição dos sedimentos, os autores resolveram aplicar em material procedente da zona costeira e plataforma continental brasileira os novos dispositivos de interpretação, desenvolvidos com total emprego de computador. ASSINATURAS TRANSPO-DEPOSICIONAIS

Foi incluída como área de validade das

assinaturas transpo-deposicionais (Balsillie et al., 2002) a zona costeira norte-brasileira, mais especificamente 22 amostras estudadas através do projeto DHN/CECO (Martins et al., 1978, 1984); Martins & Ponzi, 1980), integrantes do Lote 42 (LH 013/78), englobando a foz do rio Oiapoque e a plataforma continental interna adjacente (Fig. 1). Também foi utilizado o material coletado durante a realização da operação GEOMAR III (Martins & Martins, 1974). Essas amostras estudadas integram o acervo da litoteca do Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica, órgão auxiliar do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

A plataforma continental nessa região sofre forte influência do deságüe do rio Amazonas e seus sedimentos terrígenos de granulometria fina (silte e argila). Foi estudada inicialmente através das operações GEOMAR I, II, III do Programa de Geologia e Geofísica Marinha – PGGM (Martins et al., 1972; Martins & Martins, 1974; Martins et al., 1990) e posteriormente por outros projetos como REMAC (Barreto et al., 1975) e AMASSEDS (Nittrouer et al., 1991).

Sob o ponto de vista sedimentológico, a plataforma é caracterizada em sua zona interna por lamas bastante fluídas de origem fluvial

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(Amazonas), graduando em direção de mar aberto por uma zona de transição de lamas arenosas e areias lamosas, dando lugar a uma cobertura de areia que se estende até a borda da plataforma. Moguedet (1972) descreveu o mesmo tipo de cobertura na plataforma continental da Guiana Francesa indicando a forte influência amazômica na paisagem da cobertura sedimentar identificada. Anteriormente Reyne (1968), Nota (1969), Eisma & Van Der Marel (1970), Allersma (1971), Rine & Ginsburg

(1985) vincularam a cobertura sedimentar da plataforma continental das Guianas à contribuição amazônica.

Estudos sedimentológicos de detalhe, realizados especialmente por Martins et al. (1972), Martins & Martins (1974), Martins et al. (1984), complementaram as fácies texturais descritas pelos autores citados anteriormente. Essas características estão sumarizadas no Quadro 1.

Figura 1. Mapa de localização das 22 amostras coletadas junto à foz do rio Oiapoque e a plataforma

continental interna adjacente (Imagem Landsat TM7 - 7R4B2G).

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Quadro 1. Fácies texturais na área de estudo.

Fácies arenosas

1) Quartzosa. Granulometria média à fina. Pequeno número de classes texturais (3 a 4) com incidência expressiva da classe modal (>60%), localizada no intervalo de tamanho 2-3 Ф. São areias bem selecionadas (<0,50), assimetria predominantemente negativa e distribuições leptocúrticas e unimodais.

2) Quartzosa e Bioclástica. Granulometria média à fina. Aumento no número de classes texturais (6 a 8), apresentando classe modal com expressão menor (40-50%). Em algumas ocasiões, tornam-se levemente bimodais, mal classificadas, negativas e leptocúrticas.

3) Quartzosa, Bioclástica e Lama. Constituída por uma população principal de areia quartzosa, com terminais, grossa, e carbonática (bioclástica) e fina (lama). Elevado número de classes texturais (10-12), bi ou polimodais, com pequena expressão da classe modal (30 a 40%). Extremamente mal classificada, assimetria positiva e platicúrticas.

4) Bioclástica (areia e cascalho). Formada exclusivamente por fragmentos carbonáticos. É constituída por uma fonte biogênica (carbonática) e não por misturas de origem terrígena e biogênica. Número moderado de classes texturais (4 a 7) usualmente unimodais, com razoável expressão da classe modal (35 a 45%), localizada no intervalo 1-2 Ф ou 0-1 Ф; (areia grossa e média). Classificação moderada, assimetria negativa e leptocúrtica.

Fácies transicionais

Representada por granulometria variada desde areias sílticas e argilosas a siltes e argilas arenosas, além de misturas proporcionais de areia/silte/argila. As distribuições podem ser uni e polimodais, variando bastante o percentual da classe modal principal. Mal classificada, ora negativa ora positiva, platicúrtica.

Fácies lamosas

Formada por siltes argilosos e argilas sílticas. Elevado número de classes texturais. Distribuições bi ou polimodais e pequena expressão da classe modal principal (<40%). Mal a muito mal selecionadas, ora positivas ora negativas no terceiro momento estatístico e predominância de distribuições platicúrticas.

Fácies fluviais

Sedimentos de composição terrígena formada por areias e cascalho polimodais e cascalho e areia quartzosa e lama, seleção moderada a muito pobre, assimetria positiva, platicúrticas.

ASPECTOS CONCLUSIVOS

A metodologia recomendada por Balsillie et

al. (2002) quando aplicada na litofaciologia exibida pela área de estudo, revelou-se apropriada na distinção dos mecanismos de transporte e deposição. Aplicada anteriormente nas areias de praia e dunas do litoral do Rio Grande do Sul (Torres e Chuí), a nova metodologia revelou-se eficaz pela rapidez no fornecimento das informações diagnósticas relativas a dinâmica desse ambiente sedimentar. O grau de fidelidade desses dados é de igual nível ao obtido quando da aplicação da metodologia clássica, desde que observados os cuidados preconizados por vários sedimentólogos (Doeglas, 1968; Tanner, 1991; Martins et al., 1997) e utilizadas para cálculo em unidades phi (Ф) e representação em papel de probabilidade aritmética.

No presente caso da costa norte brasileira os sedimentos fluviais (areias e cascalhos) do rio Oiapoque apresentaram um comportamento compatível com a população textural

denominada “fluvial coarse tail” podendo segundo Balsillie et al. (2002), ser relacionada também a um processo transpo-deposicional de corrente de maré. A litofaciologia representada pelas areias quartzosas e de areias com bioclastos de plataforma situa-se nos limites do campo “surfbreak”. A plotagem não ficou tão evidente quando foram utilizadas as populações areia/lama/bioclastos e areias e cascalhos bioclásticos.

Na Figura 2 observa-se que as fácies lamosas, pertencentes à área correspondente à Lama de Plataforma, mostram a concentração das terminais dos sedimentos finos de baixa energia (settling tail) indicando diminuição de energia na deposição. No campo da Areia de Plataforma a concentração das areias de plataforma indica atividade por ondas e correntes, os terminais da distribuição são definidos a partir do surf break. Junto ao campo da Areia Fluvial a concentração das terminais dos sedimentos arenosos indica energia moderada (fluvial coarse tail), podendo ocorrer intervenção de correntes de maré junto à foz.

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Figura 2. Concentrações das terminais nas distribuições granulométricas dos sedimentos da zona costeira e

plataforma continental do Amapá para fácies lamosas, fluviais, quartzosa e bioclástica. Misturas populacionais apresentam concentrações variáveis, as quais não são identificáveis no guia de determinações. Área das elipses: Verde = Lama de Plataforma, Laranja = Areia de Plataforma e Amarela = Areia Fluvial (modificado de Balsillie et al., 2002).

Martins et al.

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