dissertaÇÃo de mestrado - core.ac.uk · iv sumÁrio capÍtulo i – introdução, objetivos e...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

ESTRUTURAÇÃO LITOSFÉRICA DA PROVÍNCIA BOR-

BOREMA AO LONGO DA TRANSECTA ANGÜERA (BA)

– MACAU (RN), COM BASE EM DADOS GRAVIMÉTRI-

COS

Autor:

João Marcelo Pinheiro

Orientador:

Prof. Dr. David Lopes de Castro

DG-UFRN

Natal- RN, Março 2012

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

ESTRUTURAÇÃO LITOSFÉRICA DA PROVÍNCIA BOR-

BOREMA AO LONGO DA TRANSECTA ANGÜERA (BA)

– MACAU (RN), COM BASE EM DADOS GRAVIMÉTRI-

COS

Autor:

João Marcelo Pinheiro

Comissão Examinadora:

Prof. Dr. David Lopes de Castro (orientador)

DG-UFRN

Francisco Hilário Rego Bezerra

DG-UFRN

José Eduardo Pereira Soares

IG-UNB

Natal- RN, Março 2012

i

Agradecimentos

O presente trabalho só foi realizado devido ao apoio essencial recebido

de algumas pessoas e entidades que tornaram viável o desenvolvimento desse

estudo. Diante disso, expresso os meus mais sinceros agradecimentos para

aqueles por quem possuo um grande apreço e consideração.

Em primeiro lugar ao meu orientador, o Prof. Dr. David Lopes de Castro,

pela paciência, pelas cobranças, pelas correções, pelas críticas e sugestões e

boa vontade para realizar um bom trabalho.

Ao Prof. Dr. José A. M. Moreira (Departamento de Geofísica da UFRN)

pelo empréstimo do gravímetro e sistema DGPS e cessão de dados.

Aos professores do Departamento de Geologia da UFRN, Fernando Lins

e Francisco Hilário pelo auxílio em questões geológicas e geofísicas.

Aos colegas Rafael Saraiva e João Andrade pelo auxílio em sala e no

campo, cessão de materiais e descontração nas horas difíceis.

Ao Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e Observatório

Nacional (ON) pela cessão de dados plani-altimétricos e gravimétricos da Rede

Gravimétrica Fundamental Brasileira, respectivamente.

Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Estudos Tectônicos (INCT-

ET) pelo financiamento do trabalho.

A secretária do PPGG, Nilda de Araújo por sempre estar disposta a ajudar

nas questões burocráticas.

A minha família, que mesmo estando longe, sempre esteve do meu lado

torcendo pelo meu sucesso e nunca se negou a qualquer ajuda.

ii

RESUMO

Desde 2005, estão sendo efetuados estudos geofísicos nos terrenos Pré-

Cambrianos da Província Borborema, ao longo de duas transectas com cerca

de 800 km cada. Algumas universidades e instituições públicas têm realizado

em conjunto levantamentos sísmicos, gravimétricos e magnetotelúricos, com o

objetivo de modelar a litosfera continental da região. Esse trabalho apresenta o

levantamento gravimétrico da segunda transecta, que secciona a Província

Borborema de SW para NE, passando pelo Cráton São Francisco, pelas zonas

Tranversal e Meriodional e pelo Domínio Rio Grande do Norte, na Zona Seten-

trional. A Transecta Angüera – Macau corta algumas importantes estruturas

geológicas, como o limite entre o Cráton São Francisco e a Província Borbore-

ma, as bacias Mesozóicas e Cenozóicas de Tucano, Jatobá e Potiguar, e as

extensas zonas de cisalhamento Brasilianas de Pernambuco e Patos. Técnicas

de reconhecimento de fontes gravimétricas na sub-superfície, como Análise

Espectral e Deconvolução de Euler, foram aplicadas às anomalias Bouguer,

bem como suas componentes regional e residual. Essas técnicas forneceram

informações sobre possíveis corpos anômalos, que, correlacionados a dados

geológicos e geofísicos pré-existentes, subsidiaram uma modelagem gravimé-

trica 2,5D da litosfera da Província Borborema e seu contanto sul com o Cráton

São Francisco.

Palavras-chave: Transecta, Gravimetria, Modelagem 2,5D, Província Borbo-

rema

iii

ABSTRACT

Since 2005, geophysical surveys have been carried out in the Precambri-

an Borborema Province, along two transects with 800 km long each one. A pool

of Brazilian public universities and institutions has been acquired deep refrac-

tion seismic, gravity and magnetotelluric, with the purpose to model the conti-

nental lithosphere of the region. This paper present the gravity survey of the

second transect, that crosses the Borborema Province from SW to NE, passing

through the São Francisco Craton, Transversal and Meridional zones and Rio

Grande do Norte Domain, in the Setentrional Zone. In this way, it cuts some

important geologic structures, like the limit of the São Francis Craton and the

Borborema Province, Paleozoic and Mesozoic sedimentary basins of Tucano,

Jatobá and Potiguar and the extensive Pernambuco and Patos shear zones.

Recognition techniques gravity sources in the subsurface, such as spectral

analysis and Euler Deconvolution, were applied to the Bouguer anomalies, as

well as their regional and residual components. These techniques provided in-

formation on possible anomalous bodies, which correlated with pre-existing

geological and geophysical data, subsidized a 2.5 D gravity modeling of the

lithosphere beneath the Borborema Province and its southern limit with the São

Francisco Craton.

Keywords: Transect, Gravity, 2.5D Modeling, Borborema Province

iv

SUMÁRIO

CAPÍTULO I – Introdução, Objetivos e Localização 1

1.1- Introdução e objetivos 1

1.2- Localização 3

CAPÍTULO II – Método Gravimétrico

2.1 – Método Gravimétrico

2.2 - Correção de maré

2.3 - Correção de Latitude

2.4 - Correção de Ar-Livre

2.5 – Correção Bouguer

2.6 – Correção de Terreno

4

4

5

5

6

7

7

CAPÍTULO III- Pré-Campo, Levantamento Gravimétrico e proces-

samento dos dados

8

3.1 - Metodologia para a aquisição dos dados gravimétricos 8

3.2 - Levantamento Gravimétrico 11

3.3 - Processamento dos dados 14

3.4 – Interpretação das anomalias gravimétricas 16

CAPÍTULO IV – Aspectos geológicos 20

4.1 – Compartimentação da Província Borborema 20

4.1.1 –Domínio Rio Grande do Norte 22

4.1.2 - Zona Transversal 23

4.1.3 – Zona Meridional 26

4.2 – Cráton São Francisco 27

4.3 – Evolução Geotectônica 28

CAPÍTULO V – Gravimetria na Província Borborema 33

CAPÍTULO VI – Resultados e discussões 39

6.1 – Interpolação 39

6.2 – Separação Regional- Residual 39

6.3 – Anomalia Gravimétrica Bouguer 40

6.4 - Anomalia Gravimétrica Regional 41

6.5 - Anomalia Gravimétrica Residual 42

6.6 – Espectro de Potência 45

v

6.7 – Deconvolução de Euler 47

6.8 – Modelagem 2,5 D 49

CAPÍTULO VII – Conclusões 54

Referências Bibliográficas 59

ANEXO 69

Dissertação de Mestrado PPGG- UFRN Pinheiro, J. M., 2012

1

CAPÍTULO 1

Introdução, Objetivos e

Localização

1.1 INTRODUÇÃO

A Província Borborema, localizada no nordeste brasileiro, representa um im-

portante conjunto geológico afetado por grandes eventos tectônicos, resultando em

um complexo mosaico, composta por variados blocos crustais, cortados por exten-

sas zonas de cisalhamento (Almeida et al., 1977; Van Schmus et al., 1995; Brito Ne-

ves et al., 2000). Sua história tectônica não é completamente conhecida, com um

volume de estudos geotectônicos multidisciplinares ainda insuficientes para sua total

compreensão. Dessa forma, os limites de seus blocos crustais, origem e a forma

como chegaram à sua atual disposição, ainda são controversos.

Buscando definir esses fatores, alguns importantes trabalhos de geofísica fo-

ram realizados na Província Borborema em escala regional (De Castro et al., 1998;

Oliveira, 2008).

No intuito de se detalhar a estruturação crustal desse conjunto, foi criado o Ins-

tituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Estudos Tectônicos (INCT-ET), no âmbito

do Programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia do Conselho Nacional de

Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), que permitiu a realização de ex-

perimentos de geofísica profunda (refração sísmica, gravimetria, magnetotelúrico,

entre outros) e geológicos ao longo de duas


2

seções transversais (transectas) com cerca de 850 Km cada, seccionando as prin-

cipais estruturas geológicas regionais. A primeira com direção NW-SE entre os mu-

nicípios de Granja no Ceará e Alcantil na Paraíba, e a segunda com direção NE-SW

entre os municípios de Macau no Rio Grande do Norte e Angüera na Bahia.

Este trabalho refere-se ao estudo da assinatura gravimétrica da segunda tran-

secta, que consistiu na aquisição, processamento e interpretação dos dados gravi-

métricos. O levantamento gravimétrico foi realizado entre setembro e novembro de

2010, e o perfil obtido secciona transversalmente os Lineamentos Pernambuco e

Patos passando pelo Domínio Rio Grande do Norte e as Zonas Transversal e Meri-

dional da Província Borborema, com estações espaçadas por 2,0 km. Aos dados

obtidos foram realizados diversos processos, como a separação da componente re-

gional, afim de se ter uma ideia da profundidade da interface crosta-manto, e a aná-

lise espectral e deconvolução de Euler para se determinar a forma e profundidade

de fontes anômalas residuais. Com os resultados desses processos, foi efetuada

uma modelagem gravimétrica 2,5D ao longo da transecta para determinar a geome-

tria interna da crosta, seu limite com o manto litosférico, os contatos entre os diferen-

tes domínios geotectônicos e as continuidades das feições estruturais em profundi-

dade.

O objetivo deste trabalho é a confecção de um perfil gravimétrico em detalhe,

tendo em vista que os dados existentes encontram-se esparsos, e em algumas

áreas até sem cobertura. Através da análise dos dados, espera-se identificar as as-

sinaturas gravimétricas das principais estruturas litosféricas, e assim determinar a

compartimentação dos domínios geotectônicos, bem como a espessura crustal da

Província Borborema.

1.2 LOCALIZAÇÃO

A transecta possui cerca de 840 km em linha reta, com uma direção SW-NE no

extremo Nordeste brasileiro (fig. 1.1).


3

Figura 1.1: Mapa de localização da Transecta, em vermelho a transecta em linha

reta e em azul as estradas a serem percorridas. Fonte: Google Maps.

O extremo NE da transecta localiza-se no município de Macau no Rio Grande

do Norte cerca de 200 km a noroeste da capital do estado, Natal. Já o extremo SW,

encontra-se no município de Angüera na Bahia, próximo à Feira de Santana. Para o

caminhamento do levantamento gravimétrico, foram escolhidas as estradas mais

próximas do que seria o perfil em linha reta. Dessa forma as estações foram instala-

das ao longo de rodovias federais, estaduais, e até de fazendas tendo como ponto

de referência os municípios de Macau e Caicó no RN; Patos na PB; Ibimirim e Cus-

tódia no PE; e Paulo Afonso, Tucano e Angüera na BA.


4

CAPÍTULO 2

Método Gravimétrico

2.1 MÉTODO GRAVIMÉTRICO

A Gravimetria consiste no estudo de perturbações no campo gravitacional ter-

restre, as quais são causadas pela distribuição heterogênea de massas no solo ou

no subsolo. O estudo dessas perturbações permite o conhecimento de característi-

cas como densidade, profundidade e volume de materiais em sub-superfície (Luiz &

Silva, 1995).

O princípio básico da Gravimetria é a Lei de Newton da atração de corpos,

segundo a qual, as partículas materiais atraem-se por uma força de intensidade dire-

tamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao

quadrado da distância que as separa,

F = G. m1m2/r2,

onde m1 e m2 são as massas das partículas, r a distância entre elas e G a constante

de gravitação.

Considerando a Terra como uma partícula, temos em sua volta um campo

gravitacional que atua em qualquer corpo próximo da superfície da Terra, que pode

ser definido pela seguinte equação:

g = GM/R2,


5

onde M é a massa da Terra (5,983. 1027g) e R a distância entre o corpo e o centro

de massa da Terra. Se o corpo encontra-se na superfície, R é equivalente ao raio da

Terra.

O aparelho usado para se obter a gravidade (g) é o gravímetro. Ele é constitu-

ído essencialmente por uma balança, com um peso suspenso por uma mola. Para

tal medição, é aplicada a Lei de Hooke:

F = δ (l-l0) = mg,

onde m é o valor da massa do peso, δ o coeficiente de elasticidade e l-l0 é a varia-

ção do tamanho da mola.

Como a Terra não é perfeitamente esférica, e tem sua superfície irregular, o

campo gravitacional sofre variações ao longo de sua superfície. Essas variações

devem ser reduzidas através de uma série de correções:

2.2 Correção de Maré

Durante as 24h de um dia, a posição da Terra em relação à Lua e o Sol sofre

variações. Esses corpos possuem massa com tamanho suficiente para influenciar a

gravidade na Terra. Dessa forma, mudando sua posição em relação à Terra, muda-

se também o campo gravitacional. Para compensar essas variações ao longo do dia,

é aplicada a correção de maré. Esses movimentos realizados pela Terra, Sol e Lua

já são teoricamente conhecidos, dessa forma existem tabelas e programas compu-

tacionais com esse efeito já calculado para cada segundo de qualquer ano, em

qualquer posição geográfica.

2.3 Correção de Latitude

No globo terrestre, o valor absoluto da gravidade aumenta à medida que nos

afastamos do Equador em direção aos pólos. Isso acontece porque como se trata de

um geóide, o valor do raio da Terra, que tem seu máximo no Equador diminui em

direção aos pólos (Fig. 2.1).


6

Figura 2.1. Diferença no raio de um geóide (R1 > R2) para diferentes latitudes.

Esse problema é resolvido matematicamente, utilizando-se a Fórmula Inter-

nacional da Gravidade GRS-67, chegando-se na equação (Luiz & Silva, 1995):

gl = 978031,846 x [1+0,005278895 sin2(l)+0,000023462sin4(l)]

onde gl é gravidade teórica em mGal (correção da latitude) e l a latitude da estação.

2.4 Correção de Ar-livre

A correção de Ar-livre é empregada para compensar apenas os efeitos da dife-

rença de altitude das estações em relação ao geóide ou a um nível de referência

arbitrário. A massa do material que por ventura existir entre as estações e o geóide

não é considerada. Por esse motivo, a correção é denominada de Ar-livre (Luiz &

Silva, 1995). Para a redução de Ar-livre deve-se aplicar a seguinte correção com o

valor da gravidade já com correção de latitude:

gfa = ga – gl + (0,308596 hs)

onde gfa é a anomalia ar-livre (mGal), ga a gravidade absoluta na estação, gl a gravi-

dade com correção da latitude e hs a altitude da estação (m).

2.5 Correção Bouguer

A correção Bouguer é efetuada para se eliminar o efeito da massa localizada

entre a estação de medição e o nível do geóide. Para isso deve-se adicionar ao va-


7

lor normal da gravidade um cilindro de raio infinito, densidade igual a do material que

encontra-se entre a estação e o nível do geóide e altura igual a da altitude da esta-

ção. A seguinte correção deve ser aplicada aos dados já com as reduções de latitu-

de e ar-livre.

gba = gfa – 0,0419088 x [ρhs+ρw-ρ)hw+(ρi-ρw)hi]+gcurv

onde gba é a anomalia Bouguer (mGal), gfa a anomalia ar-livre, ρ a densidade da

rocha (2,67 g/cm3), ρw a densidade da água (1 g/cm3), ρi a densidade do gelo (0,95

g/cm3), hs a altitude da estação (m), hw a profundidade da água (m), hi a espessura

do gelo (m), e gcurv a correção da curvatura.

2.6 Correção de Terreno

A correção de terreno é necessária em terrenos acidentados, para eliminar o

efeito gravimétrico que massas e os vazios topográficos do terreno ao redor da esta-

ção exercem na leitura da gravidade. Uma montanha ao lado da estação, pode cau-

sar uma perturbação lateral e até vertical com sentido para cima na medida (Fig. 2.2)

Figura 2.2. Efeito gravimétrico das massas topográficas próximas a uma estação de

medida do campo gravitacional.


8

CAPÍTULO 3

Pré-Campo, Levantamento

Gravimétrico e Processamento

dos dados

3.1 METODOLOGIA PARA A AQUISIÇÃO DOS DADOS GRAVIMÉTRICOS

Primeiramente, levantaram-se informações geofísicas, geológicas e geográfi-

cas sobre a área investigada e uma série de preparativos para a execução do levan-

tamento dos dados em campo, esta foi a etapa pré-campo. A seguinte foi a etapa de

campo, quando foram efetuadas as medidas gravimétricas e altimétricas. A etapa

final pós-campo consistiu no processamento e interpretação dos dados gravimétri-

cos levantados na etapa de campo.

Na etapa pré-campo, antes de tudo, foi realizada uma revisão bibliográfica a

cerca dos principais temas a serem discutidos nesse trabalho, o método gravimétrico

e suas implicações, bem como os principais aspectos geológicos e geofísicos da

Província Borborema. Esta etapa consistiu ainda na preparação do levantamento

dos dados. Para isso foram confeccionados mapas de localização, mapas geológi-

cos, geofísicos e o levantamento de estações gravimétricas e plani-altimétricas pré-

existentes, que serviram de base para o desenvolvimento do levantamento.


9

MAPA DE LOCALIZAÇÃO

Este mapa tem como objetivo identificar as principais rodovias ao longo da

transecta geofísica, os municípios que serviram como base para a equipe e locais

pré-determinados para a locação das estações gravimétricas e plani-altimétricas de

referência. Este mapa foi confeccionado utilizando-se imagens de satélite e informa-

ções geográficas do sítio Google Maps, e depois georeferenciado e padronizado no

software ArcGis 9.3.

MAPA GEOLÓGICO

O mapa geológico utilizado nesta etapa foi confeccionado com base no mapa

da CPRM na escala 1:2.500.000 (Bizzi et al., 2003). Este mapa contém os limites

dos principais domínios crustais e feições estruturais de escala regional. Informa-

ções de mapas geológicos de maior detalhe foram incorporadas para aprimorar a

interpretação e modelagem dos dados gravimétricos observados.

MAPA GRAVIMÉTRICO

O mapa gravimétrico da Província Borborema foi elaborado a partir de um ban-

co de dados gravimétricos terrestres da Região Nordeste Setentrional e marinhos e

de satélite da margem continental adjacente. Tais dados foram levantados por uni-

versidades públicas (UFRN, UFC, UFPA, UFOP, UFPE e USP) e instituições e em-

presas como a ANP, Petrobrás, CPRM, DNPM e IBGE. Este mapa gravimétrico re-

gional foi interpolado em uma malha regular de 10 X 10 km e serve de base para o

reconhecimento da assinatura gravimétricas dos principais domínios crustais da pro-

víncia.

ESTAÇÕES GRAVIMÈTRICAS DE REFERÊNCIA

Para realizar a aquisição dos dados gravimétricos, as medidas devem ser reali-

zadas em circuitos fechados diários, cujas medidas do campo gravitacional inicial e

final são realizadas em estações gravimétricas de primeira ordem. Estas estações

gravimétricas de referência devem ser estações gravimétricas absolutas, e fazer par-

te da Rede Gravimétrica Fundamental Brasileira (RGFB), de responsabilidade do

Observatório Nacional (ON). Estas estações são obtidas através dos sítios eletrôni-

cos do ON (www.on.br) e do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE)

(www.ibge.gov.br). Para que se fosse realizado os circuitos diários, essas estações


10

foram escolhidas estrategicamente nos municípios de Açu (RN), Patos (PB) e Paulo

Afonso (BA) (Tab. 1) ao longo do trajeto a ser percorrido pela transecta. Adicional-

mente, foram realizadas transferências de estações base para locais posicionados

estrategicamente ao longo da transecta para evitar deslocamentos excessivos nas

aberturas e fechamentos das linhas gravimétricas.

Tabela 1. Estações Gravimétricas de referência do ON usadas no levantamento

Código da

Estação

Município g Latitude Longitude

200486 Açu (RN) 978080,580 -05º 34' 32 -36º 54' 54

100581 Patos (PB) 978033,980 -07º 01' 41 -37º 16' 35

240687 Paulo Afonso (BA) 978083,530 -09º 20' 00 -38º 15' 00

ESTAÇÕES PLANI-ALTIMÉTRICAS

As estações geodésicas do IBGE são representadas por marcos geodésicos,

com coordenadas horizontais e vertical de alta precisão. Por isso, foram os locais

escolhidos para a instalação das estações base de GPS, que servem de referência

horizontal e vertical para as medidas obtidas pelo sistema móvel de GPS nas esta-

ções de medida. Com o intuito de garantir medidas plani-altimétricas com precisão

centimétrica, optou-se por afastar o GPS itinerante não mais de 50 km da estação

base, além de realizar o rastreio dos satélites por no mínimo 10 minutos. Os marcos

geodésicos, utilizados como estação base para o levantamento gravimétrico, encon-

tram-se nos municípios de Macau (RN), Angicos (RN), Caicó (RN), Patos (PB), Afo-

gados da Ingazeira (PE), Custódia (PE), Ibimirim (PE), Inajá (BA), Inajá (BA), Paulo

Afonso (BA), Jeremoabo (BA), Ribeira do Pombal (BA), Tucano (BA) e Serrinha

(BA). Em alguns casos, foi necessário fazer transferência da estação base em um

marco geodésico para uma referência de nível do IBGE para manter a distância en-

tre os sistemas GPS dentro das condições pré-estabelecidas. As estações geodési-

cas podem ser obtidas no sítio eletrônico do Instituto Brasileiro de Geografia e Esta-

tística (IBGE) em forma de fichas, com sua localização geográfica e os dados plani-

métricos e altimétricos da estação (Fig. 3.1).


11

Figura 3.1. Ficha da Estação Geodésica 92428 do IBGE.


12

3.2 LEVANTAMENTO GRAVIMÉTRICO

Os dados gravimétricos obtidos neste levantamento foram medidos ao longo de

uma seção transversal na porção oriental da Região Nordeste, com 840 km de ex-

tensão e direção SW-NE (Fig. 3.2). Esta transecta visou seccionar ortogonalmente

os limites dos domínios crustais e principais estruturas tectônicas da Província Bor-

borema e seu contato com o Cráton São Francisco. Apesar de não se tratar de uma

malha de pontos e sim de um perfil, os dados permitiram uma modelagem 2,5D. No

entanto, o que torna esse trabalho relevante para o estudo litosférico da província, é

a extensão regional da transecta, que secciona uma grande quantidade de unidades

crustais e adensa a amostragem de estações medidas. Tal conjunto de dados permi-

te uma modelagem gravimétrica mais precisa das estruturas e contatos geológicos.

Figura 3.2. Mapa de localização das estações gravimétricas estabelecidas no projeto

da Transecta.


13

O levantamento foi realizado com o uso do gravímetro digital modelo CG-5 fa-

bricado pela da SCINTREX, e o o sistema DGPS modelo S700 da marca TRIMBLE

(Fig. 3.3), ao longo das rodovias mais próximas da transecta original. Esta se inicia

próximo a Angüera na Bahia e termina no município de Macau no Rio Grande do

Norte. Ao todo foram levantadas 467 estações ao longo de cerca de 840 Km, espa-

çadas em 2,0 Km (Fig. 3.2). Entre setembro e novembro de 2010, as estações gra-

vimétricas e plani-altimétricas foram estabelecidas em circuitos fechados diariamen-

te.

Figura 3.3. A: Antena e receptor de GPS; B: Gravímetro digital CG 05 e sua te-

la de funções; C: Equipamentos em funcionamento junto com a Estação Geodésica

92428 do IBGE.


14

Simultaneamente à aquisição dos dados do campo gravitacional, foram obtidas

as coordenadas geográficas e altimétricas das estações através do método de GPS

diferencial (Fig. 3.3). Estações geodésicas do IBGE (Fig. 3.3) foram utilizadas como

bases para o cálculo diferencial do rastreio dos satélites. A precisão do posiciona-

mento dos dados plani-altimétricos pós-processados das estações de medidas foi da

ordem de 10 cm, tanto nas direções horizontais como vertical.

3.3 PROCESSAMENTO DOS DADOS

Os dados brutos dos receptores GPS devem ser processados em conjunto pa-

ra se obter dados plani-altimétricos com maior precisão. O rastreio concomitante no

par de receptores permite o cálculo das variações das medidas plani-altimétricas em

cada estação referenciando a um ponto de referência previamente estabelecido, no

caso uma estação geodésica do IBGE. Após seu processamento, as coordenadas

geográficas e altitudes das estações de medidas são associadas aos dados adquiri-

dos com o gravímetro, obtendo-se um banco de dados gravimétricos. Esse banco de

dados deve conter as coordenadas das estações gravimétricas, os valores medidos

nas estações gravimétricas, além das estações gravimétricas de referência.

O banco de dados, devidamente formatado, é importado pelo software Oasis

Montaj para a realização das reduções gravimétricas dos dados observados. Os va-

lores de gravidade absoluta são calculados para cada estação de medida com base

nas estações gravimétricas de primeira ordem. Nesta etapa, são também efetuadas

as correções de maré, da deriva instrumental, Ar-livre e Bouguer. As demais etapas

do processamento são aplicadas à anomalia Bouguer ao longo da transecta.

O levantamento gravimétrico ao longo de estradas próximas à transecta ocasi-

onou uma distribuição sinuosa e irregular das estações gravimétricas. De forma que

foi necessário interpolar os dados gravimétricos para se extrair um perfil mais retilí-

neo sobre a transecta. A última etapa do processamento foi a separação das com-

ponentes regional e residual do campo gravitacional (Fig. 3.4). Tal procedimento é

necessário já que o campo gravimétrico é aditivo, ele sofre influência de todas as

fontes presentes na área até as profundidades do manto litosférico (Carvalho et al.,

2003). Dessa forma, as anomalias podem ser superpostas umas às outras, masca-

rando o efeito gravitacional de cada fonte individual. Fontes maiores e mais profun-

das, com caráter regional, geram anomalias com maior comprimento de onda e am-


15

plitudes mais elevadas. As anomalias residuais possuem menor comprimento de

onda, maior frequência e são geradas por fontes de menor dimensão e mais rasas,

como unidades geológicas na crosta superior.

Figura 3.4. Exemplo de separação regional-residual de uma anomalia Bouguer, mo-

delagem gravimétrica da anomalia residual e modelo geológico interpretado.

Existem diversos procedimentos para efetuar a separação regional-residual,

tais como métodos gráficos, espectrais e polinomiais (Carvalho et al., 2003). O mé-

todo gráfico é manual e quando realizado para grandes áreas torna-se de alta com-

plexidade, demandando muito tempo e sendo muito suscetível a erros. No método

espectral são efetuados processos de filtragem passa-baixa para a obtenção da

componente regional e passa-alta para a obtenção da componente residual. Esse é

um método computacional e de fácil execução, que, no entanto, como as anomalias

regionais e residuais podem se superporem, uma das filtragens para a obtenção de

uma componente pode eliminar parte do sinal do espectro que seria obtido na filtra-

gem para a obtenção da outra componente (Lins, 2000).


16

O método polinomial é uma das técnicas mais flexíveis para a determinação do

campo gravimétrico regional (Carvalho et al., 2003) e por isso foi a escolhida no pre-

sente trabalho. Na prática, a curva anômala é expressa matematicamente por um

polinômio cujo grau depende da complexidade do campo regional a ser ajustado.

Quanto maior o grau do polinômio, mais próximo do campo observado será o campo

regional calculado. Sendo assim, polinômios de grau muito elevado terão parte do

campo residual transmitido para o campo regional, e polinômios de baixo grau terão

sua componente residual cada vez mais próxima de uma reta, fazendo com que o

campo residual fique muito próximo do dado observado. A escolha do grau do poli-

nômio deve ser feita individualmente para cada caso, buscando uma coerência com

as informações geológicas e geofísicas já conhecidas.

3.4 INTERPRETAÇÃO DAS ANOMALIAS GRAVIMÉTRICAS

Para estimar a distribuição das fontes gravimétricas em profundidade, foi reali-

zada uma análise do espectro de potência das anomalias gravimétricas e aplicada a

Deconvolução de Euler. Seus resultados foram utilizados como auxilio para a mode-

lagem gravimétrica 2,5D, utilizando a extensão GM-SYS do software Oasis Montaj.

ESPECTRO DE POTÊNCIA

Para a análise espectral de anomalias Bouguer, os dados gravimétricos são

transformados do domínio de espaço para o domínio de frequência ou número de

onda, aplicando-se a Transformada de Fourier 2-D (FFT) (Nnange et al., 2000). Essa

técnica permite obter o espectro de potência do campo gravimétrico e, assim, esti-

mar as profundidades das principais fontes gravimétricas a partir da declividade de

partes do espectro. A profundidade das fontes é igual à declividade do espectro divi-

dido por 4 vezes para dados magnéticos (Spector & Grant, 1970). No caso gravi-

métrico, as profundidades das fontes são geralmente maiores do que as obtidas pela

análise espectral devido ao decaimento menos acentuado do campo gravitacional.

DECONVOLUÇÃO DE EULER

A Deconvolução de Euler é um método de interpretação automática que for-

nece uma estimativa da posição horizontal e da profundidade de fontes anômalas a

partir de dados de campos potenciais (Thompson, 1982; Barbosa et al., 2005). Esse

método permite a obtenção de uma informação primária sobre a fonte da anomalia


17

sem informações a priori sobre as fontes gravimétricas ou assumir algum modelo

geológico particular (De Castro, 2011).

O objetivo da Deconvolução de Euler é estimar as coordenadas de localização

da fonte anômala (x0, y0, z0), utilizando a seguinte equação (Reid et al., 1990):

(x − x0) ∂ / ∂x T + (y − y0) ∂ / ∂y T + (z − z0) ∂ / ∂z T = − ηT

onde T é a anomalia gravimétrica e η o índice estrutural (IE), referente a forma da

fonte anômala esperada (Tab. 2), que deve ser determinada segundo um conheci-

mento prévio da geologia local. A escolha do IE é uma das desvantagens da Decon-

volução de Euler, pois é bastante comum que não se saiba com precisão a forma

geométrica da fonte anômala estudada.

Tabela 2. Índices estruturais e feições geológicas correspondentes.

Índice estrutural Geometria da Fonte

0,0 Contatos geológicos verti-

cais/soleira/dique/falha

0,5 bandamento

1,0 cilindro vertical

3,0 esfera

MODELAGEM GRAVIMÉTRICA

Com base em variações sub-superficiais da densidade, técnicas de modelagem

computacional permitem a transformação das anomalias gravimétricas, obtidas nas

estações de medida em 10−5 m/s2 ou mGal, em profundidades dos limites espaciais

das fontes, revelando assim sua arquitetura interna (De Castro et al., 2005). No pre-

sente estudo, a modelagem gravimétrica será realizada no módulo GM-SYS, do sof-

tware Oasis Montaj 7.1, que proporciona uma interface de modelagem de sub-

superfícies, utilizando os algoritmos de Talwani et al. (1959) e Talwani (1965), e


18

também Won & Bevis (1987) que simplificam corpos e estruturas usando-se estrutu-

ras lineares. O modelo consiste de um conjunto de polígonos com n lados que ma-

peam a distribuição de densidades e em subsuperfície. A terceira dimensão do mo-

delo forma certo ângulo com a seção do modelo e se estende a uma distância sufi-

ciente para evitar efeitos de borda (Blum et al., 1999). O conceito básico do GM-SYS

é criar um modelo geológico que calcula uma resposta gravimétrica coerente com a

resposta gravimétrica observada, de forma que qualquer combinação de parâmetros

como densidade, e coordenadas dos vértices dos polígonos é permitida. Uma des-

vantagem dos métodos de interpretação quantitativa de dados gravimétricos é a não

unicidade, ou ambiguidade, das soluções possíveis para uma determinada anomalia.

Este problema pode ser minimizado, utilizando-se de informações sobre característi-

cas das fontes anômalas, obtidas a partir dos próprios dados gravimétricos através

de procedimentos como análise espectral e Deconvolução de Euler (Fig. 3.5), bem

como informações adicionais de outros métodos geofísicos, como a sísmica de re-

fração, e do mapeamento geológico.

Figura 3.5. Fluxograma das etapas do processamento e modelagem 2,5D dos dados

gravimétricos da transecta.


19

A modelagem gravimétrica foi efetuada separadamente para as componentes regio-

nal e residual. Para a componente regional, buscou-se obter um modelo do relevo

da interface crosta-manto, já para a componente residual, buscou-se obter a geome-

tria de fontes anômalas em níveis crustais rasos, destacando as heterogeneidades

litosféricas. As densidades das fontes gravimétricas, inseridas no modelo, foram ob-

tidas em trabalhos clássicos, como Reynolds (1997) e Telford et al. (1998), e estu-

dos gravimétricos na Província Borborema (Oliveira, 2008; Osako et al., 2011).


20

CAPÍTULO 4

Aspectos Geológicos da

Província Borborema

4.1 Compartimentação da Província Borborema

A Província Borborema possui um grande número de estudos que buscam pro-

por modelos de compartimentação de seus segmentos crustais. Os primeiros mode-

los (Almeida, 1976; Brito Neves, 1984) já utilizavam as grandes zonas de cisalha-

mento Brasilianas para dividir a província em diferentes domínios estruturais. Jardim

de Sá (1994) propôs uma estruturação mais complexa em segmentos de evolução

distinta com base na existência de heterogeneidades crustais, todas elas afetadas

pelos cisalhamentos e vulcanismo das orogêneses Cariris-Velhos (Mesoproterozói-

co) e Brasiliana (Neoproterozóico). Santos et al. (1996) introduziu o modelo de terre-

nos tectono-estratigráficos relacionados a diferentes segmentos crustais aglutinados

até a Orogênese Brasiliana. Dessa forma, é possível individualizar três segmentos

tectônicos fundamentais, separados pelas zonas de cisalhamento brasilianas Patos

e Pernambuco. São eles as sub-províncias da Zona Setentrional, Zona Transversal

e Zona Meridional. Estas, por sua vez, admitem subdivisões em domínios e terrenos

tectono-estratigráficos (Fig. 4.1).

A Zona Setentrional compreende a área situada a norte da Zona de Cisalha-

mento Patos e é subdividida nos Domínios Médio Coreaú, Ceará Central e Rio

Grande do Norte (Fig. 4.1). O Domínio Médio Coreaú encontra-se a NW da Zona de

Cisalhamento Sobral-Pedro II e compreende o Terreno Granja, gerado em um ambi-

ente de arco magmático no Paleoproterozóico (2,3 a 2,5) Ga (Santos 1999). Este

serve de embasamento para a Faixa Neoproterozóica Martinópole-Ubajara.


21

Figura 4.1. Mapa Geológico da Província Borborema com a localização da

Transecta Angüera – Macau. (Modificado de Bizzi et al., 2003).

O Domínio Ceará Central está a SE da Zona de Cisalhamento Sobral-Pedro II

e a NW da Zona de Cisalhamento Senador Pompeu. Neste domínio, se encontram

os terrenos arqueanos do Bloco Tróia-Pedra Branca e o Arco Magmático de Santa


22

Quitéria, estudados por Fetter (1999). Por fim, o Domínio Rio Grande do Norte é limi-

tado a oeste pela Zona de Cisalhamento Senador Pompeu e a sul pelo Lineamento

Patos. É composto pelas faixas Orós–Jaguaribe, que apresenta o registro da Rifte-

amento Estateriano (Fetter, 1999), Seridó e pelos terrenos paleoproterozóicos Rio

Piranhas, e Granjeiro (Fetter, 1999), o Arqueano São José do Campestre (Dantas,

2004). A norte, afloram coberturas sedimentares da Bacia Potiguar e da faixa costei-

ra.

Em escala global, as estruturas da Província Borborema podem ser correlacio-

nadas com as faixas móveis africanas Trans-Saara, Nigéria e Oubanguides-África

Central, hoje separadas pelo Oceano Atlântico em consequência da ruptura conti-

nental do Gondwana/Pangea a partir do Cretáceo (Trompette 1994; Arthaud et al.,

2008; Van Schmus et al., 2008; Santos et al., 2008; Dada 2008).

4.1.1 Domínio Rio Grande do Norte

A norte do Lineamento Patos, a Transecta Angüera – Macau secciona os terre-

nos Granjeiro e Rio Piranhas (Fig. 4.1). O Terreno Granjeiro ocorre ao longo de uma

faixa contínua estreita paralela ao Lineamento Patos (Fig. 4.1). É composto por ro-

chas que caracterizam um ambiente de crosta oceânica, que ocorrem como intru-

sões em ortognaisses de composição tonalítica a granodiorítica (Silva, 1997). Essas

intrusões recebem uma idade modelo Tdm de 2,55 a 2,65 Ga por Fetter (1999), que

sugeriu tratar-se de um terreno juvenil remanescente de um provável sistema arco

magmático-bacia oceânica.

Ao norte do Terreno Granjeiro, surge o Terreno Rio Piranhas (Fig. 4.1), que é

composto pelos complexos São Vicente e Caicó e pela Suíte Poço da Cruz (Jardim

de Sá, 1978). Formado por ortognaisses TTG, o Complexo São Vicente apresenta

idades-modelo Tdm de 2,65 Ga (Dantas, 1992). O Complexo Caicó é composto por

ortognaisses bandados e maciços, e migmatitos de idade U-Pb de 2,24 Ga (Legrand

et al., 1991). Por sua vez, a Suíte Poço da Cruz é constituída por rochas metalumi-

nosas a peraluminosas similares a granitos crustais sin- a tardi-colisionais.

O extremo NE da Transecta Angüera – Macau localiza-se na porção emersa da

Bacia Potiguar, no extremo leste da Margem Equatorial Brasileira. A formação desta

bacia está associada ao processo de rifteamento, no qual culminou com a Abertura

do Oceano Atlântico e consequente separação dos continentes americano e africa-


23

no, no Cretáceo Inferior (de Castro, 1998). A parte emersa da Bacia Potiguar é cons-

tituída por grábens assimétricos e altos do embasamento como mostra a Figura 4.2.

Figura 4.2. Mapa estrutural simplifcado da Bacia Potiguar, com grábens e altos in-

ternos da sua porção rifte.

Segundo Bertrani et al. (1990), a estratigrafia da parte terrestre da Bacia Potiguar

próxima a transecta apresenta uma megassequência sin-rifte basal, formada por se-

dimentos flúvio-deltaicos e lacustres que compõem a Formação Pendência e preen-

chem o Baixo de Macau e o Gráben Guamaré (Fig. 4.3). Sotoposta discordantemen-

te a Formação Pendência, ocorre uma megassequência transicional representada

por depósitos transicionais a marinhos, que constituem a Formação Alagamar. As

sequências tectono-deposicionais marinhas e flúvio-marinhas, da Formação Açu, e

carbonáticas, da Formação Jandaíra, caracterizam a megassequência drifte da fase

transgressiva da bacia.

4.1.1 Zona Transversal

As unidades geológicas abrangidas pela área da Transecta Angüera – Macau

são os terrenos Piancó Alto-Brígida, Riacho Gravatá, Alto Pageú e o Alto Moxotó. Ao

sul do Lineamento Patos está a Zona Transversal (Fig. 4.4), que é composta pela

amalgamação dos terrenos Alto-Pajeú, Alto-Moxotó, Rio Capibaribe e pela Faixa

Cachoeirinha (Bittar, 1998). Estes terrenos são resultantes dos eventos orogênicos

Cariris-Velhos (1,0 a 0,95 Ga) e Brasiliano (750 a 520 Ma).


24

Figura 4.3. Coluna estratigráfica da Bacia Potiguar na região da Transecta Angüera -

Macau. Modificado de Bertrani et al. (1990).

De idade Neoproterozóica, o Terreno Piancó Alto Brigida representa um siste-

ma deposicional turbidítico de baixo grau metamórfico em fácies xisto verde. Ele é

divido em duas unidades clásticas principais: a) a Formação Olho d’Água, que é a

unidade basal, composta por conglomerados polimíticos, com clastos até decimétri-

cos e espessura de até 1000 m, caracterizando uma facies proximal de um sistema

turbidítico; e b) a unidade de topo é a Formação Santana dos Garrotes, constituída

por pacotes turbidíticos areno-argilosos com algumas intercalações de rochas meta-

vulcânicas, possivelmente de ambiente marinho (Brito Neves et al., 2005).

O Terreno Riacho Gravatá, do Eoneoproterozóico, é também de baixo grau

metamórfico e formado por uma sucessão de metapsamitos e metapelitos diversos,

com termos turbidíticos e contribuição de metavulcânicas, ácidas intermediárias e

básicas com metamorfismo predominante em facies epidoto-anfibolito a anfibolito

(Bittar, 1998). As condições formadoras destas sequências são, possivelmente, de

rifte, evoluindo para margem continental. A idade do processo vulcano-sedimentar é

da ordem de 975 Ma (Brito Neves et al., 1995; Kozuch, 2003). São idades um pouco

mais antigas do que as rochas vulcânicas do Ciclo Cariris–Velhos no Terreno Alto

Pageú.


25

Figura 4.4. Mapa geológico simplificado da Zona Transversal (Brito Neves et al.,

2000). CSF: Cráton São Francisco; PEAL: Terreno Pernambuco-Alagoas ; RGN:

Domínio Rio Grande do Norte.

O Terreno Alto Pajeú (TAP) é constituído de ortognaisses e rochas supracrus-

tais mesozonais encaixantes, relacionados ao Ciclo Cariris-Velhos, do Eo- ao Neo-

proterozóico (970 a 960 Ma). Possui intrusões graníticas e intensos movimentos di-

recionais relacionados ao Brasiliano (550-510 Ma) (Santos et al., 2002). Sua unidade

principal é o Complexo São Caetano, constituído por rochas bandadas, xisto e me-

tagrauvacas, com intercalações de metadacitos, metabasaltos, metariolitos e poucos

metacarbonatos, metamorfizados em facies anfibolito alto. Os corpos gnáissicos,

chamados de Cariris-Velhos, encontram-se intercalados ou cortando as rochas su-

pracrustais do Complexo São Caetano, com dados geoquímicos e outras evidências

de uma origem de regimes colisionais.

O Terreno Alto Moxotó constitui o embasamento do TAP, sendo composto por

ortognaisses de grau médio a elevado de metamorfismo e uma banda de rochas

supracrustais aluminosas, o Complexo Sertânia de idade Paleoproterozóica (Santos


26

et al. 2003). Uma série de rochas intrusivas, plutons, stocks graníticos variados, com

idades de 630 e 570 Ma, também compõem esta unidade paleoproterozóica. Se-

gundo Brito Neves et al. (2005), trata-se de um contexto singular de embasamento

paleoproterozóico dentro de desenvolvimentos orogênicos mais novos (do Cariris

Velhos, primeiramente, e depois dentro do contexto do Brasiliano), com algumas

características especiais. Este contexto foi descrito extensivamente por Brito Neves

et al. (2001a, 2001b) e Santos et al. (2002), entre outros.

4.1.3 Zona Meridional

O Lineamento Pernambuco é o limite sul da Zona Transversal com a Zona Me-

ridional (Figs. 4.1 e 4.4). Esta última é composta pelos terrenos mesoproterozóicos

Pernambuco-Alagoas, Paulistana-Monte Orebe e Canindé-Marancó, bem como as

faixas neoproterozóicas Riacho do Pontal e Sergipana (Bizzi et al., 2003).

O Terreno Pernambuco-Alagoas ocupa a maior parte da área da Zona meridio-

nal e é composto pelos Complexos Cabrobó e Belém do São Francisco. Silva et al.,

(2002), a partir de uma datação U-Pb SHRIMP em gnaisse tonalíticos-granodiríticos

no Complexo Belém do São Francisco, forneceu uma idade paleoproterozóica, indi-

cativa da presença de remanescentes pré-Cariris-Velhos.

Jardim de Sá, 1994; Van Schumus, et al., (1995); Jardim de Sá et al., (1995),

obtiveram uma idade de 970 Ma com datações Rb-Sr, U-Pb e Pb-Pb, que compro-

vam que o Terreno Paulistana-Monte Orebe representa um segmento tectono-

estratigráfica do ciclo Cariris-Velhos (Bizzi et al., 2003).

No Terreno Canindé Marancó encontram-se os complexos Canindé e Merancó,

ambos compostos por litotipos intensamente deformados e tectonicamente imbrica-

dos com intenso retrabalhamento no ciclo Brasiliano (Bizzi et al., 2003). Datações U-

Pb no complexo Marancó conferem idades entre 1,00 e 1,04 Ga (Van Schumus et

al., 1995), o que indica formação de arco vulcânico durante a orogênese Cariris-

Velhos. Silva Filho et al., (1997) distinguiu três suítes brasilianas: a de médio a alto

Potássio, Itaporanga; uma ultrapotássica peralcalina, Triunfo; e a leucocrática pera-

luminosa de origem crustal do tipo Xingó.

A Faixa Sergipana, um orógeno colisional do pré-cambriano (Brito Neves e

Cordani 1973), constitui uma bacia de margem passiva, gerada edeformada no neo-

proterozóico. É constituída pelos subdomínio Macururé composto por depósitos de


27

origem turbidíticas e Vaza-Barris, uma sequencia sedimentar carbonática-pelítica

(Bizzi et al., 2003).

A faixa riacho do Pontal constitui uma bacia de margem passiva, com um ar-

ranjo estrutural que configura um sistema de nappes com transporte de massa para

o sul, sobre o Cráton São Francisco.

Os riftes das bacias de Tucano e Jatobá, que se estendem de norte a sul da

Zona Meridional, são seccionados pela Transecta Angüera - Macau. Entre os aula-

cógenos desses riftes, a transecta secciona o Terreno Pernambuco-Alagoas, mais

precisamente na sequência metavulcanossedimentar que compõe o Complexo Ca-

brobó.

As bacias sedimentares Paleozóicas de Tucano e Jatobá fazem parte do sis-

tema de grábens Recôncavo-Tucano-Jatobá. Estão separadas por altos do emba-

samento, composto por rochas paleoproterozóicas do Bloco Serrinha, no Cráton São

Francisco e rochas neoproterozóicas da Faixa Sergipana na Província Borborema

(Delgado & Pedreira, 1995). Seu preenchimento é composto por sedimentos conti-

nentais na fase pré-rifte com estiramento da crosta, representada pelas Formações

Sergi, Aliança, Itaparica e Água Grande. Na fase rifte, ocorreram deposições fluvio-

deltaicas a lacustres em um sistema progradacional (Magnavita et al., 1998), repre-

sentado pelas formações Candeias, Maracangalha, São Sebastião e o Grupo Ilhas.

Já na fase pós-rifte, ocorreu a deposição da Formação Marizal.

A Bacia de Tucano possui direção NE- SW, sendo dividida em Tucano Sul, Tu-

cano Central e Tucano Norte, com um preenchimento sedimentar que pode alcançar

até 10.000 m de espessura na parte central (Matos, 1999). Seu embasamento crista-

lino é formado por rochas pré-cambrianas do Cráton São Francisco, na porção sul, e

da Província Borborema, na porção norte. Por sua vez, a Bacia de Jatobá possui

direção E-W, encontra-se totalmente na Província Borborema e tem como limite nor-

te o Lineamento Pernambuco.

4.2 Cráton São Francisco

O Cráton São Francisco representa a porção sul-americana do Cráton São

Francisco-Congo, que ocupa vastas extensões na África (Trompette, 1994). Nesta

região, são encontrados terrenos muito antigos amalgamados e de alto grau meta-

mórfico com gnaisses, migmatitos e granulitos caracterizando eventos acrescionais

sucessivos ao longo de sua formação. Dados geológicos, geoquímicos e isotópicos


28

sugerem que este bloco crustal seja uma mistura de crosta mesoarqueana e materi-

al mais jovem neoarqueano, gerado por um arco magmático continental neoarquea-

no estabelecido na margem de um protocontinente mesoarqueano (Trompette,

1992). Em sua composição são encontradas bacias sedimentares tipo rift, intracra-

tônicas e transcorrentes, de margem passiva e de antepaís de idade paleoprotero-

zóica a cenozóica, possui plutonismo intraplaca e cinturões paleoproterozóicos. En-

contram-se também no Cratón São Francisco terrenos neo-arquenos, terrenos TTG

e granitos greenstone situados em diversos blocos arqueanos pelo cratón. Dentre

esses blocos, no nordeste do cráton São Francisco, e com cobertura da Transecta

encontra-se o bloco Serrinha, onde podem ser encontrados ortognaisses, migmatitos

e granulitos com idades mesoarqueanas (Mello et al., 1999; Lacerda et al., 2000;

Silva et al., 2002) e fontes heterogêneas. Este bloco encontra-se, em sua parte cen-

tral, recoberto pelos sedimentos da bacia fanerozóica Recôncavo- Tucano, limitado

a sul e leste por sedimentos costeiros, a norte pela Província Borborema e a oeste

pelos arcos magmáticos acrescionário do Domínio salvador Curaçá (Santos, 1984).

A Transecta Angüera – Macau corta o a parte norte do cráton por cerca de 60

km na extremidade SW do perfil. Esta região de contato entre o cráton e a Província

Borborema ainda não é perfeitamente delimitado, pois se encontra abaixo das ro-

chas sedimentares das bacias de Tucano e Jatobá.

4.3 Evolução Geotectônica da Província Borborema

A formação dos domínios crustais da Província Borborema está associada à

almagamação do continente Gondwana no final do Proterozóico e início do Cambri-

ano (Arthaud, 2007). Assim como, as zonas de cisalhamento, que marcam os limites

destes domínios, são resultantes do evento orogenético Brasiliano. De forma que

para se explicar a evolução tectônica da Província Borborema, é preciso dar desta-

que para alguns aspectos lito-tectônicos:

O embasamento da Província Borborema é predominantemente gnáissico-

migmatítico e ocorre em todos os seus domínios tectônicos, com a presença de dois

pequenos núcleos Arqueanos em meio a faixas Paleoproterozóicas. Um deles é re-

presentado pelo Maciço São José do Campestre, no Rio Grande do Norte (Dantas et

al., 2004), com 3,4 Ga. O outro é o Terreno Granjeiro, no Ceará, que possui rochas

de 2,5 Ga, porém com zircões clásticos datados em 3,2 Ga (Silva et al., 1997a).


29

O Paleoproterozóico é marcado por eventos acrescionários relacionados à oro-

gênese do Ciclo Riaciano (Sá et al., 1995). Neste período, blocos crustais foram

anexados e colados formando uma grande massa continental. Mais tarde, esta teria

sido fragmentada na Tafrogênese Estateriana, dando origem a um rifteamento com a

formação de grábens, sem rompimento total da crosta, com geração de magmatismo

e deposição de sedimentos na faixa de dobramentos Orós-Jaguaribe, no início do

Mesoproterozóico.

De acordo com determinações Rb-Sr, Brito Neves et al. (1995) caracterizam a

ocorrência de um Ciclo de Wilson completo (Fig. 4.5), localizado a sul do Lineamen-

to Patos. Denominado de Ciclo Cariris Velhos, mostra registros litogenéticos desde o

Mesoproterozóico Superior (ca. 1100 Ma), para sua abertura, até o início do Neopro-

terozóico (ca. 950 Ma), para os eventos colisionais tardios.

Registros do Ciclo Cariris Velhos são encontrados principalmente na Zona

Transversal da Província Borborema. São representados pelos Terrenos Piancó-Alto

Brígida, Alto Pajeú e Alto Moxotó, ainda com continuidade de seu registro ao sul do

Lineamento Pernambuco, na Zona Meridional (Brito Neves, 1995). Nesta região, po-

dem ser reconhecidos processos de divergência continental, com desenvolvimento

de sítios tafrogênicos e suas litologias típicas, e localmente de assoalho oceânico,

no Mesoproterorozóico (entre 1100-1150 Ma). Posteriormente, ocorreram processos

de subducção e desenvolvimento de diferentes arcos magmáticos (ao redor de

1030-980 Ma), não sincrônicos e associados lateralmente (terrenos Pajeú, Alto Mo-

xotó, Agua Branca, etc.). Por fim, teve início um processo colisional amplo de caráter

regional, em parte precoce (já no final do Mesoproterozóico), em parte alcançando a

primeira metade do período Toniano (entre 950 e 1000 Ma) (Brito Neves et al. 1995).

O Ciclo Brasiliano foi o mais importante evento colisional a moldar a estrutura

da Província Borborema, no final do Neoproterozóico (640-540 Ma). Trata-se de um

ciclo orogenético relacionado à amalgamação do Gondwana (Fig. 4.6), tendo seu

registro preservado em toda a província e sendo caracterizado por extensos cisa-

lhamentos, com transcorrência dextral e distribuídos por toda a província.

No Mesozoíco, o evento geotectônico de maior influência na Província Borbo-

rema, foi a separação da América do Sul e a África. Sua evolução ocorreu em duas

ramificações principais, começando com a ramificação sul, no período Neocomiano-


30

Barremiano (144 - 119 Ma), evoluindo de sul para norte, seguida pela ramificação

equatorial, que ocorreu de oeste para leste com idade Aptiana - Albiana (Matos,

1992a). Essa abertura resultou em uma reativação das zonas de cisalhamentos Bra-

silianas, bem como em um estiramento e ruptura crustal na direção NW-SE, culmi-

nando na formação de uma série de bacias tipo rifte (Potiguar, Araripe, Iguatu, Rio

do Peixe, entre outras), alinhadas segundo o trend NE-SW, designado de "Trend

Cariri-Potiguar" por Matos (1992a, b). A evolução do sistema de rifteamento condu-

ziu ao contexto geológico de margem continental passiva, com afinamento crustal,

que vai de 31 Km no interior até cerca de 9,0 Km, nos limites norte e leste da Pro-

víncia Borborema, e transição da crosta continental para a crosta oceânica nas

áreas costeiras adjacentes (de Castro et al., 1998).


31

Figura 4.5. Etapas de um Ciclo de Wilson completo (Modificado de Wilson, 1966).


32

Figura 4.6. Estágios do processo de amalgamação de terrenos crustais na formação

da Província Borborema no contexto do continente Gondwana (modificado de

Trompette, 1994).


33

CAPÍTULO 5

Gravimetria na Província

Borborema

Atualmente, o território nacional encontra-se com uma boa cobertura de dados

gravimétricos, formando um acervo de informações disponíveis, oriundas de levan-

tamentos gravimétricos realizados por universidades e instituições como Petrobrás,

CPRM, ON, entre outros. Sá et al. (1993) efetuaram uma compilação desses dados,

assim como Ussami et al. (1993), que apresentaram mapas de anomalias gravimé-

tricas em escala continental e suas correlações com as maiores feições tectônicas

do território brasileiro. Ebinger et al. (1998) apresentaram uma análise também em

escala continental de dados gravimétricos e magnetométricos. No que diz respeito à

Província Borborema, observou lineamentos E-W coincidentes com o trend geral das

unidades tectono-geológicas, bem como um baixo gravimétrico de direção N-S, que

representa o sistema de riftes Tucano-Jatobá (Fig. 5.1).

Especificamente na Província Borborema, existem diversos estudos, como arti-

gos e teses de mestrado e doutorado, que fazem o uso da análise dos dados gravi-

métricos. De Castro et al. (1998) e Campelo et al. (1999) observaram um forte gradi-

ente gravimétrico regional que margeia a costa norte da província, associado à tran-

sição de litosfera continental para litosfera oceânica.


34

Figura 5.1: Mapa de anomalias gravimétricas Bouguer da Província Borborema, com

as principais feições geotectônicas e a Transecta Angüera – Macau.

Estes autores descrevem um extenso baixo gravimétrico residual correspon-

dente à Bacia Potiguar, e outras anomalias residuais alinhadas segundo o trend es-

trutural NE-SE de idade Brasiliana. Cavalcante et al. (1999) reportam uma espessu-

ra crustal entre 26,5 e 31 km, seguindo o trend Cariri-Potiguar a SW da Bacia Poti-

guar. Silva Filho et al. (2007) observaram que o Domínio Rio Grande do Norte apre-

senta anomalias residuais negativas, alinhadas segundo NE-SW, paralelas ao trend

das zonas de cisalhamento pré-cambrianas.

Estes trabalhos citados apresentam informações de boa qualidade, porém as-

sumem um caráter local com pequenas áreas de estudo. Dessa forma, os estudos

mais amplos e assim mais relevantes para o presente trabalho são os de De Castro

et al. (1998), Oliveira (2008) e Osako et al. (2011).


35

De Castro et al. (1998) confeccionaram um mapa gravimétrico da porção seten-

trional da Província Borborema e da margem continental adjacente, utilizando

37.400 dados pré-existentes de diversas instituições. Com base na componente re-

gional desse mapa, foi estimada uma espessura crustal que varia de 31 km, no con-

tinente, até 9 km, nas áreas oceânicas do sopé continental. Essa variação caracteri-

za uma geometria crustal típica de transição entre crostas continental e oceânica.

Foi observado um marcante afinamento crustal em direção ao oceano, resultante

dos processos de distensão, ruptura continental e formação de crosta oceânica, en-

volvidos na abertura do Atlântico Sul, durante o Cretáceo inferior. Já no mapa de

anomalias residuais, foram observadas anomalias correlacionáveis com os principais

trends das principais feições estruturais da orogênese Brasiliana, as mega zonas de

cisalhamento transcorrentes.

Oliveira (2008) fez uma ampla análise de 227.239 dados gravimétricos na Pro-

víncia Borborema e efetuou uma descrição detalhada do arcabouço geofísico da

província. Dentre o grande número de informações obtidas, algumas merecem des-

taque para o presente estudo:

O limite sul da província Borborema é bem marcado por uma faixa de anomali-

as Bouguer residuais. Estas formam um extenso arco com concavidade voltada para

sul e contornam a margem noroeste-norte da placa Sanfranciscana, com anomalias

gravimétricas no trecho da Faixa Riacho do Pontal. Enquanto que o oeste da Faixa

Sergipana é definido por uma faixa gravimétrica anômala positiva com 200km de

comprimento de onda e amplitudes em torno de 40 mGal (Oliveira et al., 2008).

O limite oeste dos terrenos Cabrobó e Garanhus ocorre com um eixo gravimé-

trico positivo de direção NE-SW. A amplitude média é da ordem de 10 mGal e com-

primento de onda fica em torno de 60 km, a leste da Bacia de Jatobá (Oliveira et al.,

2008).

Os eixos das anomalias negativas estão associados com uma crosta granitiza-

da e metassedimentos mesoneoproterozóicos. Enquanto que os eixos positivos es-

tão associados com rochas densas arqueanas-paleoproterozóicas e preservadas de

granitização neoproterozóica (Mendes et al., 2008).

O Terreno Rio Capibaribe é incluído na Zona Meridional, no entanto, possui um

padrão geofísico diferente do resto dos terrenos deste domínio. Do ponto de vista

dos dados gravimétricos, a interpretação tectônica mais consistente é o emparelha-

mento da anomalia negativa do Terreno Rio Capibaribe com a anomalia positiva do


36

Terreno Alto Moxotó (na Zona Transversal). Esse par gravimétrico pode representar

uma zona de descontinuidade crustal importante, na qual a sutura é a Zona de Cisa-

lhamento do Congo (o eixo do par gravimétrico)(Oliveira, 2008).

O limite entre as zonas Meridional e Transversal é caracterizado por uma faixa

de anomalias gravimétricas positivas, correspondente à zona de cisalhamento Per-

nambuco. Segundo a concepção geofísica de Oliveira et al. (2008), este limite não

continua ao longo da Zona de Cisalhamento Pernambuco e sim ao longo da Zona de

Cisalhamento Congo. Seu padrão gravimétrico é definido por um zoneamento com

alternância de faixas positivas e negativas, com forma de sigmóides de direção NE-

SW, limitados por zonas de cisalhamentos. As amplitudes das anomalias têm uma

média de 10 mGal, com comprimento de onda em torno de 50 km.

Dentro da Zona Transversal é possível encontrar três subdomínios: os terrenos

Alto Moxotó, Alto Pajeú, Piancó Alto-Brígida.

O Terreno Alto Moxotó é representado por uma faixa de anomalias gravimétri-

cas positivas de direção NE-SW, formando um par positivo-negativo com o Terreno

Rio Capibaribe da Zona Meridional, com amplitude próxima de 40 mGal e compri-

mento de onda em torno de 100 km. Tal resposta gravimétrica sugere a existência

de uma importante descontinuidade crustal ao longo da Zona de Cisalhamento Con-

go (Oliveira, 2008).

O Terreno Alto Pajeú é caracterizado por um par positivo-negativo de duas fai-

xas longitudinais de anomalias gravimétricas com uma amplitude de até 10 mGal e

comprimento de onda com cerca de 40 km. As anomalias positivas correspondem às

rochas do Complexo Riacho Gravatá (Bittar, 1998; Medeiros 2004), e as negativas

têm como fonte os metassedimentos e rochas plutônicas do Evento Cariris Velhos. A

Zona de Cisalhamento Afogados da Ingazeira parece ter expressão na Moho, no

entanto, do ponto de vista gravimétrico não representa uma estrutura crustal impor-

tante (Oliveira et al., 2008).

O Terreno Piancó Alto-Brígida, não possui uma boa cobertura e gravimétrica, e

o baixo gravimétrico da Bacia do Araripe contamina os dados existentes tornando

confusa sua interpretação.

A interpretação dados gravimétricos do Terreno Araripina é impedida pela forte

influência do baixo gravimétrico causado pelos sedimentos da Bacia do Araripe.

A Zona Transversal esta em contato com o Domínio Rio Grande do Norte da

Zona Setentrional. Este é marcado por uma faixa de anomalias gravimétricas positi-


37

vas de direção E-W, com amplitude média de 15 mGal e comprimento de onda em

torno de 60 km, balizada pela Zona de Cisalhamento Patos. No Domínio Rio Grande

do Norte, os padrões geofísicos observados por Oliveira et al. (2008) permitem dife-

renciar os terrenos São José do Campestre, Granjeiro-Seridó e Rio Piranhas.

O Terreno São José do Campestre é caracterizado por um núcleo arqueano

(Dantas et al., 2008), composto por rochas densas que geram uma anomalia gravi-

métrica positiva. O limite entre o maciço São José do Campestre e os metassedi-

mentos e granitos da Faixa Seridó, produz um contraste gravimétrico com um ali-

nhamento bem marcado a norte e não muito bem identificado a sul, devido à baixa

quantidade de dados gravimétricos na área.

O Terreno Granjeiro-Seridó apresenta uma anomalia gravimétrica positiva em

seu trecho E-W que se torna menos marcante quando sua direção se torna N-S,

possivelmente por influência dos metassedimentos da Faixa Seridó.

Já o Terreno Rio Piranhas possui sua assinatura gravimétrica fortemente influ-

enciada pelo Trend Cariri-Potiguar de bacias rifte interiores, o que dificulta sua inter-

pretação.

Como citado anteriormente, outro trabalho semelhante ao aqui reportado, foi rea-

lizado por Osako et al. (2011), que descreve anomalias gravimétricas ao longo de

outra transecta realizada na Província Borborema. Esta apresenta cerca de 800 km

de extensão, com direção principal NW-SE, e levantada de Granja (CE) até Alcantil

(PB). Osako et al. (2011) apresenta uma modelagem gravimétrica desta transecta

(Fig. 5.2). A porção sudeste do modelo geofísico corresponde ao Domínio Rio Gran-

de do Norte, onde é possível observada fontes anômalas residuais com espessuras

de 4,0 a 7,0 km, correspondentes as rochas gnáissico-migmatitícas do Complexo

Caicó, da Suíte Intrusiva Riacho do Forno, e supracrustais metamorfisadas da For-

mação Seridó. Na Zona Transversal, os autores descrevem segmentos crustais com

densidade entre 2,65 e 2,7 g/cm³ e espessura de 7,0 km. Tais segmentos estariam

relacionados às rochas supracrustais metamorfisadas do complexos São Caetano,

Surubim e Sertânia e às rochas metaplutônicas da suíte intrusiva Riacho do Forno e

complexos Serra do Jabitacá e Salgadinho, respectivamente.

Para a componente regional da Transecta Granja - Alcantil, Osako et al. (2011)

modelaram a interface crosta-manto. Eles encontraram uma espessura crustal má-

xima de 32 km, com 3 regiões de afinamento crustal (Fig. 5.2): a) no extremo NW da

transecta com espessuras de cerca de 28 km próximo a margem continental; b) na


38

região das bacias sedimentares Potiguar, Rio do Peixe entre outras também com

espessuras de 28 km; e c) na Zona Tranversal, onde a interface crosta-manto ocorre

a profundidades de 30 km.

Figura 5.2: Modelagem gravimétrica da Transecta Granja – Alcantil, que secciona a

Província Borborema na direção NW-SE (Osako et al., 2011).


39

CAPÍTULO 6

Resultados e Discussões

6.1 INTERPOLAÇÃO

Os dados gravimétricos corrigidos foram, então, interpolados com o método da

mínima curvatura em uma malha regular de 0,5 km em uma faixa de 820 km de ex-

tensão e 85 km de largura, tendo a transecta como linha central. Este processo sua-

vizou a anomalia observada e eliminou o efeito causado pela sinuosidade do levan-

tamento gravimétrico ao longo de rodovias (Fig. 6.1).

Figura 6.1. A) Anomalia Bouguer original obtida ao longo da Transecta; B) Anomalia

Bouguer obtida pela interpolação dos dados gravimétricos medidos.

6.2 SEPARAÇÃO REGIONAL-RESIDUAL

Esse processo foi realizado a partir do método de ajuste polinomial. Foram rea-

lizados vários testes para definir o grau do polinômio mais adequado para a separa-


40

ção regional-residual (Fig. 6.2). Sendo que, o grau do polinômio igual a 4 foi o esco-

lhido, cujas curvas anômalas resultantes mostram as componentes regional e resi-

dual devidamente individualizadas.

Figura 6.2. Curvas das componentes regional e residual, calculadas para polinômios

de graus 2, 4 e 8.

6.3 Anomalia Gravimétrica Bouguer

No limite SW da Transecta Angüera - Macau, as anomalias Bouguer assu-

mem valores negativos da ordem de -35 mGal, que apresentam um gradiente positi-

vo na direção nordeste, chegando a 23,7 mGal no litoral (Fig. 6.3). Mínimos gravimé-

tricos de até -136,5 mGal podem ser observados na região das bacias do Tucano e

Jatobá (Fig. 6.3).

O Cráton São Francisco representa uma pequena parte do perfil que começa

com -35,6 mGal e decresce até o limite com a Província Borborema. A localização

exata desse limite é de difícil determinação, pois encontra-se recoberto pelas rochas

sedimentares da Bacia de Tucano. Tal bacia é representada por um expressivo bai-

xo gravimétrico, com valores de anomalia Bouguer de cerca -72,2 mGal no seu limite

SW, decrescendo para NE, até atingir o maior mínimo gravimétrico de toda a tran-

secta (-136,5 mGal). No limite norte da bacia, os valores voltam a subir (-38,5 mGal),

denotando o afinamento da porção rifte da bacia. Na região deste alto gravimétrico,

aflora o Terreno Cabrobó, pertencente à Zona Meridional da Província Borborema,

que ocorre apenas em cerca de 10 Km no perfil.

Na Bacia de Jatobá, ocorre outro decréscimo abrupto nos valores das anomali-

as Bouguer. Estas decaem de -42,1 para -67,3 mGal (Fig. 6.3). Em direção NE, os

valores tornam a aumentar por cerca de mais 10 Km até a Zona de Cisalhamento

Pernambuco. Nesta região, observa-se um salto dos valores gravimétricos de -67,2


41

para -37,5 mGal, que marca o começo da Zona Transversal. Esse alto gravimétrico

localiza-se na região de um plúton da Suíte Intrusiva Xingó. Mais ao norte, os valo-

res das anomalias voltam a decair até cerca de -53,4 mGal na região do Complexo

Serra de Jabitacá. Nas porções central e norte da Zona Transversal, as anomalias

Bouguer são, no geral, suaves, aumentando até -29,7 mGal, no seu limite norte com

o Domínio Rio Grande do Norte (Figs. 6.1 e 6.3).

Na Zona de Cisalhamento Patos, ocorre um importante acréscimo nos valores

Bouguer de -49,5 para -29,1 mGal. Localmente, aflora o Terreno TTG Granjeiro que

marca o início do Domínio Rio Grande do Norte na transecta. Os valores continuam

aumentando em direção à linha de costa, com picos suaves até a Bacia Potiguar,

onde há um decréscimo de -4,6 para -16,5 mGal, e depois, os valores crescem no-

vamente até 23,7 mGal, na região litorânea.

6.4 Anomalia Regional

A componente regional está associada a variações na interface crosta-manto

(De Castro et al., 1998). Ao longo da transecta, ela apresenta variações suaves de

longo comprimento de onda e mostra um aumento nos valores anômalos que vai de

-87,7 mGal, na Bacia de Tucano, no limite sul da Província Borborema, para 29,6

mGal no litoral Potiguar, região da transição entre as crostas continental e oceânica

(Fig. 6.3). Este aumento contínuo dos valores de anomalia regional de SW para NE,

provavelmente resultante de uma diminuição na profundidade da descontinuidade

Moho. Tal fato reflete um expressivo afinamento crustal, partindo-se do interior da

Província Borborema em direção ao seu limite nordeste.

Em relação à anomalia regional, na Zona Meridional encontra-se o maior gradi-

ente gravimétrico do perfil que vai de cerca -50,0 para -87,7 mGal em 200 km, com

o mínimo gravimétrico localizado exatamente na Bacia de Tucano. Tal resposta gra-

vimétrica sugere um importante espessamento crustal nessa área. Por sua vez, na

Zona Transversal os valores oscilam pouco, entre -30,0 e -50,0 mGal. E no Domínio

Rio Grande do Norte, mais próximo do Oceano Atlântico, os valores apresentam o

maior gradiente gravimétrico, variando de -38,3 para 29,6 mGal em cerca de 220

km.


42

Figura 6.3: Perfis Bouguer e das anomalias regional e residual.

6.5 Anomalia Residual

O componente gravimétrico residual apresenta anomalias com menor com-

primento de onda (de 2 a 80 km) e maior frequência. Seus valores variam entre -

54,0 e 40,0 mGal (Fig. 6.3). A alta frequência é decorrente de variados contrastes de

densidade na porção mais superior da crosta, resultantes da complexa disposição

dos diferentes blocos crustais que se encontram lado a lado, em sua maioria, por

falhas e zonas de cisalhamentos. A seguir, serão descritas as anomalias residuais

referentes a cada domínio crustal da região:

Cráton São Francisco

Na sua extremidade SW, a transecta secciona cerca de 60 km da borda norte

do Cráton São Francisco, onde as anomalias residuais são da ordem de -25,94


43

mGal (Fig. 6.3). Em direção a Bacia de Tucano, estes valores sofrem um acréscimo

contínuo até 22,98 mGal, com suaves oscilações. A importância maior nessa porção

da área estudada é reconhecer as relações de contato entre o cráton e a província

em profundidade, uma vez que o mesmo encontra-se soterrado pelo espesso pacote

sedimentar da bacia. A Bacia de Tucano que gera uma anomalia negativa, apresen-

ta valores com um suave acréscimo nos valores antes de decaírem abruptamente.

Esse acréscimo pode estar relacionado às rochas supracrustais neoproterozóicas

empurradas sobre o cráton.

Bacia de Tucano

A Bacia de Tucano é representada por um extenso mínimo gravimétrico de

cerca de 100 Km de extensão, onde os valores de anomalia residual possuem 15,1

mGal na borda sul, -52,3 mGal em seu centro, e até 25,3 mGal na borda norte da

bacia (Fig. 6.3). Trata-se de uma cobertura sedimentar mesozóica de até 10 km de

profundidade (Matos et al., 1999), com rochas de baixa densidade. Tal fato merece

certa cautela na interpretação de anomalias regionais e residuais, pois as fontes in-

tracrustais que mais contaminam a separação regional-residual são, sobretudo, as

fontes relacionadas a bacias sedimentares interiores (Oliveira et al., 2000).

Zona Meridional

É representada pelo Terreno Cabrobó com um pico de 29,4 mGal. A norte

desse máximo gravimétrico, os valores possuem até 18,4 mGal no contato com a

Bacia de Tucano, e 17,9 mGal, a sul no contato com a Bacia de Jatobá.

Bacia de Jatobá

Assim como a Bacia de Tucano, esta bacia pertence ao Sistema de Riftea-

mento Recôncavo-Tucano-Jatobá. Ela é também representada por um importante

mínimo gravimétrico, esse porém menos extenso, com cerca de 15 Km. A partir da

sua borda sul, sua assinatura gravimétrica é dominada por valores de -9,4 mGal,

com um mínimo gravimétrico de -19,1 mGal em seu depocentro principal, aumen-

tando novamente para -9,0 mGal na borda norte.


44

Lineamento Pernambuco

A estrturação da Bacia Jatobá é, nitidamente, controlada pela Zona de Cisa-

lhamento Pernambuco (Souza et al., 2011). O contraste de densidade entre o pacote

sedimentar e seu embasamento pré-cambriano da Zona Transversal é caracterizado

por um forte gradiente gravimétrico, cujos valores anômalos vão de cerca de -25,40

mGal, na bacia, para cerca de 17,46 mGal, nos terrenos cristalinos (Fig. 6.3).

Zona Transversal

Não possui anomalias significativas, oscilando suavemente entre 17,46 mGal,

na região da Zona de Cisalhamento Pernambuco, e -19,83 mGal, na sua porção

central.

Lineamento Patos

A resposta gravimétrica desta zona de cisalhamento não é tão pronunciada

como a do Lineamento Pernambuco. Observa-se apenas um gradiente mais suave,

que vai de -12,61 mGal na Zona Transversal para 6,41 mGal no Domínio Rio Gran-

de do Norte.

Domínio Rio Grande do Norte

Delimitado pela Zona de Cisalhamento Patos, o terreno TTG Granjeiro encon-

tra-se em uma área de anomalias residuais positivas, entre 6,0 e 8,0 mGal (Fig. 6.3).

Pode-se destacar também as anomalias positivas geradas pelos plútons das suítes

intrusivas Poço da Cruz e Itaporanga, com 17,88 e 13,32 mGal, respectivamente.

Outra importante feição geológica presente no Domínio Rio Grande do Norte é a Ba-

cia Potiguar. No estremo NW do perfil, é caracterizada por um complexo sistema de

riftes, e com valores de anomalia residual oscilando entre 7,91 mGal, na sua borda

sul, e -15,70 mGal, no extremo NE da transecta.

6.6 ESPECTRO DE POTÊNCIA

A análise espectral foi realizada para todo o conjunto de dados da transecta,

bem como para cada domínio tectônico em separado. O objetivo principal foi de es-

timar as profundidades médias da Descontinuidade de Moho nos diferentes blocos

crustais e utilizar seus resultados para vincular a modelagem gravimétrica 2,5D.


45

O espectro de potência da anomalia Bouguer, ao longo de toda a transecta,

pode ser divido em três partes em função das suas declividades (Fig. 6.4). A primei-

ra parte representa as fontes infracrustais, com profundidades entorno de 30 km.

Correspondem as anomalias de menor número de onda (~0,012 rad/km), estando

associadas à profundidade média da Descontinuidade Moho ao longo da transecta.

A segunda e a terceira partes do espectro refletem as fontes intra e transcrustais, de

números de onda intermediários (0,06 e 0,45 rad/km, respectivamente) e com pro-

fundidades próximas a 12 km, relacionadas aos blocos crustais aflorantes ou sub-

aflorantes na região.

A Figura 6.5 ilustra o comportamento espectral dos dados gravimétricos para

cada domínio crustal em separado. Observa-se que a Zona Meridional apresenta as

maiores espessuras da crosta, em função da declividade mais acentuada do espec-

tro de potência. Apesar do afinamento crustal próximo à margem continental (Matos,

1992b; De Castro et al., 1998), a crosta sob o Domínio Rio Grande do Norte aparen-

ta ser relativamente mais espessa do que na Zona Transversal.

Tal fato sugere que a Descontinuidade de Moho seja menos profunda ao longo

desta zona do que a porção sul do Domínio Rio Grande do Norte. Com declividades

menos acentuadas em relação aos demais domínios crustais, a porção norte do Crá-

ton São Francisco seria menos espessa do que a Província Borborema. Este relativo

afinamento crustal pode ser reflexo dos esforços distensionais que deram origem as

bacias rifte da região, cujo forte efeito gravimétrico pode estar também interferindo

no comportamento espectral da anomalia Bouguer da região.


46

Figura 6.4: Espectro de potência e análise de profundidade para a anomalia Bouguer

da Transecta Angüera - Macau.

Figura 6.5: Espectros de potência para os diferentes domínios tectônicos da Provín-

cia Borborema.


47

6.7 DECONVOLUÇÃO DE EULER

Para que se pudesse ter uma ideia da localização de todas as fontes presentes

ao longo da transecta, vários Índices Estruturais (IE) foram testados, e o que mais se

adequou foi o de 0,1 (Fig. 6.6), tendo em vista que que esse valor é mais compatível

com a geologia local que tem seu contatos geológicos dominados predominante-

mente por falhas.

A Deconvolução de Euler foi aplicada nas anomalias gravimétricas regionais e

residuais separadamente, bem como para cada domínio geológico individualmente.

Como esperado, as soluções para a componente regional do campo gravitacional

indicaram fontes mais profundas e extensas (Fig. 6.7). Um grande número de solu-

ções foi gerado entre a Bacia de Tucano e o Cráton São Francisco, revelando a zo-

na do rifte com importante gerador de anomalias gravimétricas. Uma feição que ficou

bastante clara nas soluções regionais foi o Lineamento Pernambuco entre a Zona

Transversal e a Bacia de Jatobá, com uma descontinuidade crustal bem marcada

com soluções de até 50 km de profundidade e vergência para SW (Fig. 6.7). Na Zo-

na Transversal, encontram-se soluções mais rasas de até 20 km, porém em número

bem menor. Já no domínio Rio Grande do Norte, a feição mais marcante é a Bacia

Potiguar com um padrão de soluções que se assemelham a um sistema de falha-

mentos, formando um conjunto de grábens.

A Deconvolução de Euler para a componente residual apresentou soluções ra-

sas entorno de 5 km de profundidade por toda a extensão SW e central da transecta.

Já na porção nordeste, algumas soluções atingem profundidades de até 20 km (Fig.

6.7). Nestas áreas, as nuvens de soluções para os dados residuais ocorrem em

maior número do que aquelas obtidas das anomalias regionais (Fig. 6.7). Os resul-

tados da Deconvolução de Euler permitem o fácil reconhecimento dos limites das

bacias de Tucano, Jatobá e Potiguar, bem como os lineamentos Pernambuco e Pa-

tos. As demais nuvens de soluções estão relacionadas às heterogeneidades geoló-

gicas da crosta superior, cujas geometrias internas serão modeladas guiadas por

tais soluções da Deconvolução de Euler.


48

Figura 6.6: Soluções da Deconvolução de Euler para a Zona Meridional (topo), Zona

Transversal e Domínio Rio Grande do Norte (base), para os índices estruturais de

0,1; 0,5; 1,0.


49

Fig. 6.7. Soluções da Deconvolução de Euler para as componentes residual e regio-

nal do campo gravitacional, utilizando-se o índice estrutura de 0,1 e uma janela

espacial de 15 Km.

6.8 MODELAGEM 2,5D

A modelagem gravimétrica 2,5D da transecta foi efetuada no módulo GM-SYS

do software Oasis Montaj 7.1, que proporciona uma interface computacional que fa-

cilita a criação e o ajuste de modelos de forma interativa. Como os efeitos gravimé-

tricos de fontes rasas e profundas se superpõem na composição das anomalias

Bouguer, optou-se por modelar as componentes residuais e regionais separadamen-

te. Na modelagem da componente regional, foi obtido um modelo da geometria in-

terna da crosta, onde foram interpretadas as variações de profundidades na interfa-

ce crosta-manto, que oscilaram entre 19 a 28 Km (Fig. 6.8). A Zona Meridional é o

domínio crustal mais espesso onde a profundidade da Moho chega a 28 km. No limi-

te com a Zona Transversal, no Lineamento Pernambuco, a espessura crustal é de

24 km, a mesma de toda a porção da Zona Transversal até o Lineamento Patos. No

Domínio Rio Grande do Norte, a espessura crustal é de 24 km até uma distância de

120 km da costa. A partir daí, em direção ao oceano a espessura diminui para 20 km

(Fig 6.8). Esse afinamento crustal é resultante do estiramento e posterior rompimen-

to da crosta na abertura do Oceano Atlântico.


50

Figura 6.8: Modelagem gravimétrica 2,5D da Descontinuidade Moho, onde foram

utilizadas as densidades de 2,75 g/cm³ para a crosta e 3,4g/cm³ para o manto.

Para a modelagem da componente residual, foram individualizadas fontes

anômalas intracrustais, como unidades litoestratigráficas, corpos intrusivos e bacias

sedimentares, assim como os limites dos principais blocos geotectônicos da Provín-

cia Borborema. As soluções da Deconvolução de Euler forneceram também subsí-

dios para a localização das fontes gravimétricas em profundidade. Como a compo-

nente residual reflete as fontes mais rasas, foram modelados apenas os primeiros 12

km da crosta, onde estima-se ser a profundidade média do embasamento gnáissico

(Fig. 6.9). Os diferentes domínios geotectônicos foram modelados, separadamente,

em face das inúmeras unidades geológicas aflorantes ao longo da transecta e do

apertado intervalo de amostragem de 2,0 km.

Na porção SW da transecta (Fig. 6.9), observa-se que o contato entre o Cráton

São Francisco e a Zona Meridional, recoberto pela Bacia de Tucano, é constituído

por uma unidade litoestratigráfica de densidade elevada, que se trata provavelmente

da Faixa Riacho do Pontal. A NE deste contato, dois mínimos gravimétricos encon-

tram-se com extensão de 200 e 50 Km, representando as bacias de Tucano e Jato-

bá, respectivamente. Essas bacias são compostas por rochas sedimentares, para as


51

quais foi definida uma densidade de 2,5 g/cm³. A profundidade obtida para essas

coberturas sedimentares foi de cerca de 7 km para cada. Entre as duas bacias en-

contra-se um alto gravimétrico referente às rochas metamórficas do Terreno Cabro-

bó. Toda a Zona Meridional encontra-se sobre um embasamento com uma densida-

de de cerca de 2,77 g/cm³. O Lineamento Pernambuco é muito bem marcado pelas

anomalias gravimétricas. Segundo as soluções de Euler, possui

Figura 6.9: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para a Zona Me-

ridional.

mergulho para SW e se estende por mais de 50 km de profundidade. O sistema de

falhamentos associados ao rifte da Bacia de Jatobá mostra-se sobreposto ao Line-

amento Pernambuco, sugerindo sua reativação na formação da bacia.

No modelo que engloba a Zona Transversal (Fig. 6.10), são seccionados os

Terrenos Alto Pajeú, onde encontra-se uma fonte profunda, que representaria uma

intrusão em fácies anfibolito de densidade igual a 2,8 g/cm³. Além dessa intrusão,

são identificadas mais duas fontes com densidades entre 2,76 e 2,78 g/cm³ e pro-

fundidades de até 10 km. No limite entre os terrenos Alto Pajeú e Alto Moxotó, en-

contra-se um enxame de soluções da Deconvolução de Euler, que apesar de não

existir um gradiente característico nos valores, sugere uma importante zona de cisa-


52

lhamento. No Terreno Alto Moxotó, encontram-se fontes com também cerca de 10

km de profundidade e densidade de 2,77g/cm³, que aumenta para 2,79 g/cm³ próxi-

mo ao Lineamento Patos. Nesta zona de cisalhamento, encontra-se uma cobertura

sedimentar de cerca de 10 km de extensão e 1,5 km de profundidade, possivelmente

correspondente aos sedimentos turbidíticos da unidade Santana dos Garrotes (Brito

Neves 2005).

O perfil ao longo do Domínio Rio Grande do Norte indica 3 altos gravimétricos

associados às intrusões máficas ultra-máficas dos terrenos Granjeiro e Rio Piranhas.

A fonte gravimétrica mais próxima à Zona de Cisalhamento Patos apresenta profun-

didades superiores a 12 km, porém sua extensão é de apenas 4 km. Suas densida-

des variam entre 2,69 e 2,68 g/cm³. No Terreno Rio Piranhas, as demais fontes têm

dimensões e densidades semelhantes à do Terreno Granjeiro (Fig. 6.11).

Já próximo ao litoral encontra-se a Bacia Potiguar, com cerca de 50 km de ex-

tensão ao longo da transecta. Esta região é conhecida como Plataforma de Touros,

cujo pacote sedimentar é da ordem de 0,5 a 1 km de espessura (Matos, 1999). O

mínimo gravimétrico nesta região deve-se a presença de rochas metassedimentares

da sequência supracrustal (Grupo Seridó) e/ou corpos graníticos brasilianos. No ex-

tremo NE da transecta, o mínimo gravimétrico foi modelado por uma fonte sedimen-

tar de densidade igual a 2,55 g/cm³ e nela podem ser observados grábens de até 3

km de profundidade e altos do embasamento.


53

Figura 6.10: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para a Zona

Transversal.

Figura 6.11: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para o Domínio

Rio Grande do Norte.


54

Figura 6.12: Modelagem gravimétrica final da Transecta


55

CAPÍTULO 7

Conclusões

CONCLUSÕES

O presente trabalho abordou a aquisição, processamento e interpretação

de dados gravimétricos ao longo de uma transecta geofísica de 820 km de ex-

tensão, cruzando importantes domínios crustais e feições estruturais da Pro-

víncia Borborema, assim como a zona de contato com o Cráton São Francisco.

Em relação a levantamentos pretéritos, a principal contribuição desta pesquisa

reside na modelagem gravimétrica 2,5D de detalhe ao longo da transecta, vin-

culada a informações oriundas de análise do espectro de potência e soluções

de Euler dos dados gravimétricos. O espaçamento entre as estações gravimé-

tricas levantadas de 2,0 km permitiu um maior detalhe na interpretação, para

que se determinasse a forma, tamanho e profundidade das feições geológicas

mapeadas em superfície.

Na modelagem gravimétrica da componente regional do campo gravitaci-

onal, é notável um afinamento da crosta em direção à margem continental, no

limite NE da Província Borborema. A crosta, localmente mais fina, está associ-

ada ao rifteamento do período Neocomiano-Barremiano, evento de abertura do

Atlântico Sul e separação América do Sul-África, ocasionando um estiramento

seguido de ruptura crustal, evento classificado como parte de um Ciclo de Wil-


56

son clássico. De acordo com esse processo, esperava-se que o mesmo acon-

teceria na região da Bacia de Tucano, que tem sua geração em um processo

de rifteamento Jurássico. No entanto, o que se observa através da modelagem

gravimétrica 2,5D é um espessamento da crosta na região. Conforme modelos

crustais prévios baseados em dados sísmicos e gravimétricos, tal espessamen-

to relativo pode ser explicado por modelos de descolamento subhorizontal en-

tre as crostas inferior dúctil e superior rúptil. Assim, os blocos falhados estariam

deslocados da crosta afinada pelo processo de rifteamento.

A modelagem da componente residual do campo gravitacional foi orienta-

da pela Deconvolução de Euler. As nuvens de soluções facilitaram a determi-

nação dos limites entre os blocos geotectônicos da Província Borborema, bem

como a forma e profundidade de grande parte das feições geológicas ao longo

da transecta.

A modelagem gravimétrica do Cráton São Francisco não se apresentou

como o esperado, que seria de uma crosta mais espessa do que a Província

Borborema. Observa-se que os valores das anomalias aumentam na região do

Cráton São Francisco, mesmo a componente regional. Acredita-se que, ao in-

vés da crosta cratônica ser mais espessa, um acréscimo relativo na densidade

das rochas, que compõem seu embasamento, possam gerar anomalias regio-

nais positivas.

Na região do limite entre o Cráton São Francisco e a Zona Meridional, foi

modelada uma rocha mais densa, sotoposta às sequências sedimentares da

Bacia de Tucano. Provavelmente, esta fonte gravimétrica é relacionada aos

litotipos da Faixa Sergipana, que se assemelha a uma nappe empurrada sobre

o cráton.

Na Zona Meridional, encontram-se os grábens de Tucano e Jatobá, com

coberturas sedimentares mesozóicas de até 5,0 km de profundidade. O limite

entre a Zona Meridional e Transversal ocorre exatamente no Lineamento Per-

nambuco do Brasiliano. Esta zona de cisalhamento possui uma expressiva

concentração de soluções da Deconvolução de Euler, revelando uma importan-

te descontinuidade lateral de densidade, com profundidades de cerca de 30

km. O Lineamento Pernambuco é bem marcado por uma descontinuidade, com

mergulho para SW e que corta a crosta, possivelmente, até o manto litosférico.


57

Na Zona Transversal, as fontes modeladas representam uma intrusão

leucogranítica/migmatítica Neoproterozóica da Suíte Riacho do Forno e rochas

vulcânicas do Complexo São Caetano, com cerca de 10 km de profundidade. O

embasamento é composto por ortognaisses do Terreno Moxotó. No Terreno

Alto Moxotó, foram modeladas fontes de até 10 km de profundidade, provavel-

mente pertencentes às rochas Paleoproterozóicas do Complexo Sertânia e a

rochas metavulcânicas do Terreno Riacho Gravatá. Entre os terrenos Alto Pa-

jeú e Riacho Gravatá, foram identificadas soluções de deconvolução de Euler

que caracterizam um lineamento geológico bem proeminente, caracterizando a

Zona de Cisalhamento Serra do Caboclo. Próximo ao Lineamento Patos, é en-

contrada uma pequena cobertura metasedimenta de cerca de 1,0 km de pro-

fundidade e 10 km de extensão, correspondente à Formação Olho d’Água do

Terreno Piancó-Alto Brígida. O Lineamento Patos, apesar de não muito ex-

pressivo, é facilmente observado por um gradiente gravimétrico, no limite entre

a Zona Transversal e o Domínio Rio Grande do Norte.

No Domínio Rio Grande do Norte, encontra-se o Terreno Granjeiro, que

possui provavelmente a mesma espessura crustal que as unidades geológicas

a sul da Zona de Cisalhamento Patos. Nesta região, afloram ortognaisses Pro-

terozóicos dos complexos Caicó e São Vicente. Ainda neste domínio, foram

modeladas também duas intrusões graníticas da Suíte Poço da Cruz do Terre-

no Rio Piranhas, com cerca de 10 km e 5 km de extensão, respectivamente.

Estes litotipos são representantes do embasamento paleoproterozóico, deste

domínio crustal. Na extremidade NE da Província Borborema, onde observa-se

a menor espessura crustal ao longo da transecta, encontra-se a Bacia Potiguar.

Pela modelagem gravimétrica, foi possível reconhecer os grabéns de Guamaré

e do Umbuzeiro e a Plataforma de Touros. A cobertura sedimentar mesozóica

apresenta espessuras de 0,5 a 1,0 km na porção plataformal e cerca de 3,5 a

4,0 km na região dos grabéns. A Bacia Potiguar ocupa cerca de 50 km de ex-

tensão ao longo da transecta.

Por fim, o modelo gravimétrico 2,5D da Transecta Angüera – Macau revela: a)

o contato entre a Província Borborema e o Cráton São Francisco é marcado

por um forte aumento de densidade no embasamento do cráton, sendo tam-

bém caracterizado por um empurrão da Província Borborema sobre o Cráton

São Francisco; b) um forte e extenso mínimo gravimétrico na região da Bacia


58

de Tucano é resultante da baixa densidade das rochas sedimentares com es-

pessuras de até 5,0 km. O espessamento crustal nesta região pode ser relaci-

onado a um mecanismo de detachment da crosta inferior durante os esforços

distensionais mesozóicos; c) a feição melhor definida nesse trabalho foi o Line-

amento Pernambuco, uma zona de cisalhamento de idade Brasiliana, com rea-

tivações cretáceas associadas à ruptura entre os continentes sul-americano e

africano e com prolongamento até o manto superior; e d) uma crosta parcial-

mente estirada na porção NE da Província Borborema, relacionada aos esfor-

ços distensionais mesozoicos, que culminaram com a abertura do Atlântico Sul.


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69

Anexo


70

Estruturação litosférica da Província Borborema ao longo da Transecta Angüera

(BA) – Macau (RN), com base em dados gravimétricos

Lithospheric structuration of the Borborema Province along the Transect between

Angüera (BA) and Macau (RN), based on gravity data

João Marcelo Pinheiro1, David Lopes de Castro

1, Reinhardt Adolfo Fuck

2

1Programa de Pós –Graduação em Geofísica e Geodinâmica- Universidade Federal do Rio Grande do

Norte,, Campus Universitário, Lagoa Nova, 59072-970 Natal, RN.

2Universidade de Brasília. Instituto de Geociências, Universidade de Brasília Campus Universitário

Darcy Ribeiro ICC - Ala Central, 70.910-900, Brasília DF.

E-mails: [email protected], [email protected], [email protected]

TÍTULO RESUMIDO

Perfil Gravimétrico da Província Borborema entre Angüera (BA) e Macau (RN)

Editores Associados (Geodésia & Gravimetria):

Denizar Blitzkow (USP) & Walter Eugênio de Medeiros (UFRN)

Revisores:

Paulo de Tarso Luiz Menezes (UFRJ), Francisco José Fonseca Ferreira (UFPR), Mauro

Andrade de Sousa (ON), Walter Eugênio de Medeiros (UFRN)

SUBMETIDO PARA A REVISTA BRASILEIRA DE GEOFÍSICA EM ??/03/2012


71

NOTA SOBRE OS AUTORES

João Marcelo Pinheiro é Geólogo pela Universidade de Brasília, mestrando em Geo-

dinâmica e Geofísica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Atua na área

de Geociências com ênfase em Geologia e Geofísica aplicada a cartografia geológica e

geofísica regional, hidrogeologia e meio ambiente.

David Lopes de Castro é geólogo pela UFRN, mestre em Geofísica pela UFPA e con-

cluiu o doutorado em Geofísica na Christian-Albrechts Universität (Kiel – Alemanha).

É professor associado da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Atua na área de

Geociências, com ênfase em Geofísica Aplicada ao estudo de bacias sedimentares, car-

tografia geofísica regional, hidrogeologia e meio ambiente. É membro da Sociedade

Brasileira de Geofísica e da Sociedade Brasileira de Geociências.

Reinhardt Adolfo Fuck Possui Graduação em Geologia pela Universidade Federal do

Rio Grande do Sul (1963), Doutorado em Geologia pela universidade de são Paulo

(1972) e pós-Doutorado pela University of Durham (1975). Atualmente é Professor Ti-

tular da Universidade de Brasília, membro do corpo editorial dos periódicos indexados

da Revista Brasileira de Geociências, Journal of South American Earth Sciences, Pre-

cambrian Research, Gondwana Research, revista Pesquisas em Geociências (online),

Geociências ( São Paulo), Revista de Geologia (Fortaleza) e Journal of Virtual Explorer

(online). Atua na are de Geociências com ênfase em Geologia, abordando principalmen-

te temas como Petrografia e Litogeoquímica.


72

Estruturação litosférica da Província Borborema ao longo da Transecta Angüera

(BA) – Macau (RN), com base em dados gravimétricos

Litospheric structuration of the Borborema Province along the Transect between

Angüera (BA) and Macau (RN), based on gravity data

Resumo

Desde 2005, estão sendo efetuados estudos geofísicos nos terrenos pré-Cambrianos da

Província Borborema, ao longo de duas transectas com cerca de 800 km cada. Algumas

universidades e instituições públicas têm realizado em conjunto levantamentos sísmi-

cos, gravimétricos e magnetotelúricos, com o objetivo de modelar a litosfera continental

da região. Esse trabalho apresenta o levantamento gravimétrico da segunda transecta,

que secciona a Província Borborema de SW para NE, passando pelo Cráton São Fran-

cisco, pelas zonas Tranversal e Meriodional e pelo Domínio Rio Grande do Norte, na

Zona Setentrional. A Transecta Angüera – Macau corta algumas importantes estruturas

geológicas, como o limite entre o Cráton São Francisco e a Província Borborema, as

bacias Mesozóicas e Cenozóicas de Tucano, Jatobá e Potiguar, e as extensas zonas de

cisalhamento Brasilianas de Pernambuco e Patos. Técnicas de reconhecimento de fontes

gravimétricas na sub-superfície, como Análise Espectral e Deconvolução de Euler, fo-

ram aplicadas às anomalias Bouguer, bem como suas componentes regional e residual.

Essas técnicas forneceram informações sobre possíveis corpos anômalos, que, correla-

cionados a dados geológicos e geofísicos pré-existentes, subsidiaram uma modelagem

gravimétrica 2,5D da litosfera da Província Borborema e seu contanto sul com o Cráton

São Francisco.

Palavras-chave: Transecta, Gravimetria, Modelagem 2,5D, Província Borborema

Abstract

Since 2005, geophysical surveys have been carried out in the Precambrian Borborema

Province, along two transects with 800 km long each one. A pool of Brazilian public

universities and institutions has been acquired deep refraction seismic, gravity and

magnetotelluric, with the purpose to model the continental lithosphere of the region.

This paper present the gravity survey of the second transect, that crosses the Borborema


73

Province from SW to NE, passing through the São Francisco Craton, Transversal and

Meridional zones and Rio Grande do Norte Domain, in the Setentrional Zone. In this

way, it cuts some important geologic structures, like the limit of the São Francis Craton

and the Borborema Province, Paleozoic and Mesozoic sedimentary basins of Tucano,

Jatobá and Potiguar and the extensive Pernambuco and Patos shear zones. Recognition

techniques gravity sources in the subsurface, such as spectral analysis and Euler Decon-

volution, were applied to the Bouguer anomalies, as well as their regional and residual

components. These techniques provided information on possible anomalous bodies,

which correlated with pre-existing geological and geophysical data, subsidized a 2.5 D

gravity modeling of the lithosphere beneath the Borborema Province and its southern

limit with the São Francisco Craton.

Keywords: Transect, Gravity, 2.5D Modeling, Borborema Province

INTRODUÇÃO

A Província Borborema, localizada no nordeste brasileiro, representa um impor-

tante conjunto geológico afetado por grandes eventos tectônicos, resultando em um

complexo mosaico, composta por variados blocos crustais, cortados por extensas zonas

de cisalhamento (Almeida et al.,2000; Van Schmus et al., 1995; Brito Neves et al.,

2000). Sua história tectônica não é completamente conhecida, com um volume de estu-

dos geotectônicos multidisciplinares ainda insuficientes para sua total compreensão.

Dessa forma, os limites de seus blocos crustais, origem e a forma como chegaram à sua

atual disposição, ainda são controversos. Buscando definir esses fatores, alguns impor-

tantes trabalhos de geofísica foram realizados na Província Borborema em escala regio-

nal (De Castro et al., 1998; Oliveira, 2008).

No intuito de se detalhar a estruturação crustal desse conjunto, foi criado o Institu-

to Nacional de Ciência e Tecnologia de Estudos Tectônicos (INCT-ET), no âmbito do

Programa Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia do Conselho Nacional de De-

senvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), que permitiu a realização de experi-

mentos de geofísica profunda (refração sísmica, gravimetria, magnetotelúrico, entre

outros) e geológicos ao longo de duas seções transversais (transectas) com cerca de 850

Km cada, seccionando as mega-estruturas regionais (Fig. 1). A primeira com direção

NW-SE entre os municípios de Granja no Ceará e Alcantil na Paraíba, e a segunda com


74

direção NE-SW entre os municípios de Angüera na Bahia e Macau no Rio Grande do

Norte .

Este trabalho refere-se ao estudo da assinatura gravimétrica da segunda transecta,

que consistiu na aquisição, processamento e interpretação dos dados gravimétricos ao

longo de estações de medidas, com espaçamento de 2,0 km. Uma modelagem gravimé-

trica 2,5D ao longo da transecta foi efetuada para determinar a geometria interna da

crosta, seu limite com o manto litosférico, os contatos entre os diferentes domínios geo-

tectônicos e as continuidades das feições estruturais em profundidade. Modelos crustais

obtidos com base em dados de refração sísmica serviram para vincular as soluções da

modelagem gravimétrica.

ASPECTOS GEOLÓGICOS

A Província Borborema representa um importante conjunto geológico com uma

complexa compartimentação tectônica, que ocupa uma área de cerca de 450.000 km²

situada no extremo nordeste brasileiro, tendo Cráton São Francisco como limite sul, e se

estende até o Cráton São Luiz-Oeste África a norte (Almeida et al., 2000). Ela está en-

coberta pelos sedimentos fanerozóicos da Bacia do Parnaíba e a leste pelas bacias cos-

teiras e de margem continental com idades mesozoica e cenozoica.

Grandes zonas de cisalhamento recortam a Província Borborema, dividindo-a em

diferentes segmentos crustais, que por sua vez representam diferentes partes da evolu-

ção tectônica da Província Borborema. Santos et al. (1996) introduziram o modelo de

terrenos tectonoestratigráficos relacionados a diferentes segmentos crustais aglutinado

até a orogênese Brasiliana. Esses terrenos formam um mosaico que divide-se em três

segmentos tectônicos fundamentais, separados pelas zonas de cisalhamento Brasilianas

Patos e Pernambuco. São eles as sub-províncias da Zona Setentrional, Zona Transversal

e Zona Meridional (Fig. 1), estas por sua vez admitem subdivisões em domínios e terre-

nos tectono-estratigráficos.

Zona Setentrional: É a parte ao norte da Zona de Cisalhamento Patos, subdividida

nos domínios Médio Coreaú, Ceará Central e Rio Grande do Norte, único deste segmen-

to seccionado pela transecta. O Domínio Médio Coreaú encontra-se a NW da Zona de

Cisalhamento Sobral-Pedro II, o Domínio Ceará Central está a SE da Zona de Cisalha-

mento Sobral-Pedro II e a NW da Zona de Cisalhamento Senador Pompeu .

O Domínio Rio Grande do Norte é limitado a oeste pela Zona de Cisalhamento

Senador Pompeu e a sul pelo Lineamento Patos. É composto pelas faixas Orós–


75

Jaguaribe, que apresenta o registro do Rifteamento Estateriano (Fetter, 1999), e Seridó e

pelos terrenos paleoproterozóicos Rio Piranhas e Granjeiro, além do terreno arqueano

São José do Campestre (Dantas, 2004). Ao norte, há uma cobertura sedimentar da Bacia

Potiguar e depósitos costeiros recentes.

A Zona Transversal é um segmento crustal de direção E-W limitado a sul pelo Li-

neamento Pernambuco, a norte e oeste pelo Lineamento Patos e a leste por sedimentos

costeiros (Brito Neves, 2005). É composta pelos terrenos Alto Pajeú, Alto Moxotó, que

possuem rochas paleoproterozóicas relacionadas aos metassedimentos do Complexo

Sertânia e aos complexos metaplutônicos Floresta e Cabaceiras, onde podem ser encon-

trados ortognaisses TTG’s. Por fim, o Terreno Capibaribe é definido por uma sequência

metavulcanossedimentar do Complexo Vertentes, com idade possivelmente paleoprote-

rozóica, com uma geração relacionada à Orogênese Cariris-Velhos.

Ao sul do Lineamento Pernambuco encontra-se a Zona Meridional, composta pe-

los terrenos mesoproterozóicos Pernambuco- Alagoas, Paulistana- Monte Orebe e Ca-

nindé- Marancó, bem como as faixas neoproterozóicas Riacho do Pontal e Sergipana

(Jardim de Sá, 1992). É neste domínio onde se encontram as bacias rifte Mesozoicas de

Tucano e Jatobá.

A formação de tais domínios crustais está associada à amalgamação do continente

Gondwana, e as zonas de cisalhamento são resultantes do evento orogenético Brasilia-

no, de forma que para se explicar a sua evolução, é preciso dar destaque para alguns

aspectos lito-tectônicos:

O embasamento da Província Borborema é predominantemente gnáissico-

migmatítico, e ocorre em todos os seus domínios tectônicos, com a presença de dois

pequenos núcleos Arqueanos em meio a faixas Paleoproterozóicas. Um deles é repre-

sentado pelo maciço São José do Campestre no Rio Grande do Norte (Dantas et al.,

2004), com 3,4 Ga, e o Terreno Granjeiro no Ceará, que possui rochas de 2,5 Ga, porém

com zircões clásticos datados em 3,2 Ga (Silva et al., 1997).

O Paleoproterozóico é marcado por eventos acrescionários relacionados à Orogê-

nese do ciclo Riaciano (Sá et al., 1995). Neste período, blocos crustais foram anexados

e colados formando uma grande massa continental. Mais tarde, esta teria sido fragmen-

tada no Rifteamento Estateriano, dando origem a um rifteamento com a formação de

grabens, sem rompimento total da crosta, geração de magmatismo e deposição de sedi-

mentos na faixa de dobramentos Orós-Jaguaribe, no início do Mesoproterozóico.


76

O registro do evento Cariris-Velhos está amplamente distribuído por toda a parte

central da Província Borborema (Brito Neves et al., 1995). Nesta região, podem ser en-

contradas litologias típicas de tafrogênese e reconhecidos processos de geração de asso-

alho oceânico no Mesoproterozóico, seguido de subducção, e um processo colisional

amplo de caráter regional já no final do Mesoproterozóico. Isso caracteriza um ciclo de

Wilson completo ao sul do Lineamento Patos.

O Ciclo Brasiliano foi o último evento colisional a moldar a estrutura da Provín-

cia Borborema no final do Neoproterozóico (640-540 Ma) (Magini & Hackspacher,

2008). Trata-se de um ciclo orogenético relacionado à amalgamação do Gondwana,

tendo seu registro preservado em toda a Província Borborema e sendo caracterizado por

extensos cisalhamentos com transcorrência dextral distribuídos por toda a província.

No Mesozoíco, o evento geotectônico de maior influência na PB, foi a separação

da América do Sul e a África, que evoluiu em duas ramificações principais, começando

com a ramificação sul, no período Neocomiano-Barremiano (144 - 119 Ma), evoluindo

de sul para norte, seguida pela ramificação equatorial, que ocorreu de oeste para leste

com idade Aptiana - Albiana (Matos, 1992a). Essa abertura resultou em uma reativação

das zonas de cisalhamentos Brasilianas, bem como em um estiramento e ruptura crustal

na direção NW-SE, culminando na formação de uma série de bacias tipo rifte (Potiguar,

Araripe, Iguatu, Rio do Peixe, entre outras), alinhadas segundo o trend NE, designado

de "Cariri-Potiguar" por Matos (1992a,b). A evolução do sistema de rifteamento condu-

ziu ao contexto geológico de margem continental passiva, com afinamento crustal, que

vai de 31 km no interior até cerca de 9,0 km nos limites norte e leste da Província Bor-

borema, e transição da crosta continental para a crosta oceânica nas áreas costeiras adja-

centes (de Castro et al., 1998).

Em escala global, as estruturas da Província Borborema podem ser correlaciona-

das com as faixas móveis africanas Trans-Saara, Nigéria e Oubanguides-África Central,

hoje separadas pelo Oceano Atlântico em conseqüência da ruptura continental do

Gondwana/Pangea a partir do Cretáceo (Trompette 1994; Arthaud et al., 2008; Van

Schmus et al., 2008; Santos et al., 2008; Dada 2008).

Outra importante estrutura, seccionada pela transecta, é o contato da Província

Borborema com o Cráton São Francisco. Este está associado ao cráton São Francisco-

Congo e nele são encontrados terrenos muito antigos, amalgamados, de alto grau meta-

mórfico com gnaisses, migmatitos e granulitos, caracterizando eventos acrescionais

sucessivos ao longo de sua formação. Dados geológicos, geoquímicos e isotópicos suge-


77

rem que este bloco seja uma mistura de crosta mesoarqueana e material mais jovem

neoarqueano, gerado por um arco magmático continental neoarqueano, estabelecido na

margem de um proto-continente mesoarqueano (Trompette et al., 1992). A Transecta

Angüera – Macau corta o cráton por cerca de apenas 60 km na extremidade SW do per-

fil. Exatamente na região desse contato que ainda não é perfeitamente delimitado, pois

se encontra abaixo de sedimentos mais recentes.

LEVANTAMENTO GRAVIMÉTRICO

Os dados gravimétricos obtidos neste levantamento foram medidos ao longo de

uma seção transversal com direção SW- NE, visando seccionar ortogonalmente os limi-

tes dos domínios crustais e principais estruturas tectônicas da Província Borborema e

seu contato com o Cráton São Francisco. Apesar de não se tratar de uma malha de pon-

tos e sim de um perfil, os dados permitiram uma modelagem 2,5D. No entanto, o que

torna esse trabalho relevante para o estudo litosférico da província é a extensão regional

da transecta, que secciona várias unidades crustais e a densa amostragem de estações

medidas, o que permite uma modelagem gravimétrica mais precisa das estruturas e con-

tatos geológicos.

O levantamento foi realizado com o uso do gravímetro digital modelo CG-5 fabri-

cado pela da SCINTREX, ao longo das rodovias mais próximas da transecta original,

que se inicia próximo a Angüera na Bahia e termina no município de Macau no Rio

Grande do Norte. Ao todo foram levantadas 467 estações ao longo de cerca de 840 km,

espaçadas em 2,0 km (Fig. 2). Entre setembro e novembro de 2010, as estações gravi-

métricas e plani-altimétricas foram estabelecidas em circuitos fechados diariamente. Ou

seja, a cada dia as linhas gravimétricas tinham início e fim com medições em estações-

base de primeira ordem, estabelecidas e mantidas pela Rede Gravimétrica Fundamental

Brasileira do Observatório Nacional (ON). No caso de grandes áreas sem essas estações,

novas estações-base foram transferidas a partir das estações de primeira ordem do ON.

Simultaneamente à aquisição dos dados do campo gravitacional, foram obtidas as

coordenadas geográficas e altimétricas das estações através do método de GPS diferen-

cial. Estações SAT do IBGE foram utilizadas como bases para o cálculo diferencial do

rastreio dos satélites. A precisão do posicionamento dos dados plani-altimétricos pós-

processados das estações de medidas foi da ordem de 10 cm, tanto nas direções horizon-

tais com vertical.


78

O processamento dos dados foi realizado no software Oasis Montaj, onde foram

efetuadas as correções gravimétricas usuais: deriva instrumental, maré, latitude, altitude

e Bouguer. A correção de maré foi aplicada para compensar a variação da gravidade

pela influência das atrações do Sol e da Lua. A correção de latitude corrige a diferença

do raio da Terra ao longo da superfície do geóide. A correção de altitude é empregada

para compensar os efeitos da diferença de altitude das estações em relação ao geóide ou

a um nível de referência arbitrário. E por fim, a correção Bouguer foi aplicada para que

fosse eliminado o efeito das massas topográficas, que se encontram entre a estação e o

nível de referência. Os dados corrigidos foram, então, interpolados com o método da

mínima curvatura em uma malha regular de 0,5 km em uma faixa de 850 km, tendo a

transecta como linha central. A última etapa do processamento foi a separação das com-

ponentes regional e residual do campo gravitacional.

Como o campo gravimétrico é aditivo, ele sofre influência de todas as fontes

presentes na área até as profundidades do manto litosférico. Dessa forma, as anomalias

podem ser superpostas umas às outras, mascarando o efeito gravitacional de cada fonte

individual. Fontes maiores e mais profundas, com caráter regional, geram anomalias

com maior comprimento de onda e amplitudes mais elevadas, como no caso da interface

crosta-manto que é responsável pelo trend regional observado na transecta. As anomali-

as residuais possuem menor comprimento de onda e são geradas por fontes de menor

dimensão e mais rasas, como unidades geológicas na crosta superior.

Existem diversos procedimentos para efetuar a separação regional-residual, tais

como métodos gráficos, espectrais e polinomiais. O ajuste polinomial é uma das técni-

cas mais flexíveis para a determinação do campo gravimétrico regional. Na prática, a

superfície é expressa matematicamente por um polinômio bidimensional cujo grau de-

pende da complexidade do campo regional a ser ajustado. Dessa forma, o método poli-

nomial foi o escolhido para a separação regional-residual ao longo da transecta. Vários

graus de polinômio foram testados, sendo o que mais se ajustou foi o de grau 4, em fun-

ção do melhor isolamento de anomalias residuais como as das bacias rifte da porção

centro-sul da transecta.

Para estimar a distribuição das fontes gravimétricas em profundidade, foi realiza-

da uma análise do espectro de potência das anomalias gravimétricas e aplicada à De-

convolução de Euler. Seus resultados foram utilizados como auxilio para a modelagem

gravimétrica 2,5D, utilizando a extensão GM-SYS do software Oasis Montaj.

Anomalia Gravimétrica Bouguer


79

No limite SW da Transecta, as anomalias Bouguer assumem valores negativos

da ordem de -35 mGal, que apresentam um gradiente positivo na direção nordeste, che-

gando a 23,7 mGal no litoral (Fig. 3). Mínimos gravimétricos de até -136,5 mGal po-

dem ser observados na região das bacias do Tucano e Jatobá.

O Cráton São Francisco representa uma pequena parte do perfil que começa com -

35,6 mGal e decresce até o limite com a Província Borborema. A localização exata des-

se limite é de difícil determinação, pois encontra-se recoberto pelas rochas sedimentares

da Bacia de Tucano. Tal bacia é representada por um expressivo baixo gravimétrico,

com valores de anomalia Bouguer de cerca -72,2 mGal no seu limite SW, decrescendo

para NE, até atingir o mínimo gravimétrico de todo a transecta (-136,5 mGal). No limite

norte da bacia, os valores voltam a subir (-38,5 mGal), denotando o afinamento da por-

ção rifte da bacia. Na região deste alto gravimétrico, aflora o Plúton Xingó, pertencente

à Zona Meridional da Província Borborema, que ocorre apenas em cerca de 10 km no

perfil.

Na Bacia de Jatobá, ocorre outro decréscimo abrupto nos valores das anomalias

Bouguer. Estas decaem de -42,1 para -67,3 mGal (Fig. 3). Em direção NE, os valores

tornam a aumentar por cerca de mais 10 km até a Zona de Cisalhamento Pernambuco.

Nesta região, observa-se um salto dos valores gravimétricos de -67,2 para -37,5 mGal

que marca o começo da Zona Transversal. Esse alto gravimétrico localiza-se na região

de um plúton da Suíte Intrusiva Xingó. Mais ao norte, os valores das anomalias voltam

a decair até cerca de -53,4 mGal na região do Complexo Serra de Jabitacá. Nas porções

central e norte da Zona Transversal, as anomalias Bouguer são, no geral, suaves, au-

mentando até -29,7 mGal, no seu limite norte com o Domínio Rio Grande do Norte

(Figs. 1 e 3).

Na Zona de Cisalhamento Patos, ocorre um importante acréscimo nos valores

Bouguer de -49,5 para -29,1 mGal. Localmente, aflora o Terreno TTG Granjeiro que

marca o início do Domínio Rio Grande do Norte na transecta. Os valores continuam

aumentando em direção à linha de costa, com picos suaves até a Bacia Potiguar, onde há

um decréscimo de -4,6 para -16,5 mGal, e depois, os valores crescem novamente até

23,7 mGal, na região litorânea.

Anomalia Regional

A componente regional está associada a variações na interface crosta-manto (De

Castro et al., 1998). Ao longo da transecta, ela apresenta variações suaves de longo


80

comprimento de onda e mostra um aumento nos valores anômalos que vai de -87,7

mGal, na Bacia de Tucano, no limite sul da Província Borborema, para 29,6 mGal no

litoral Potiguar, região da transição entre as crostas continental e oceânica (Fig. 3). Este

aumento contínuo dos valores de anomalia regional de SW para NE, provavelmente

resultante de uma diminuição da profundidade da descontinuidade Moho. Tal fato refle-

te um expressivo afinamento crustal, partindo-se do interior da Província Borborema em

direção ao seu limite nordeste.

Em relação à anomalia regional, na Zona Meridional encontra-se o maior gradien-

te gravimétrico do perfil que vai de cerca -50,0 para -87,7 mGal em 200 km, com o

mínimo gravimétrico localizado exatamente na Bacia de Tucano, mostrando um impor-

tante espessamento crustal nessa área. Por sua vez, na Zona Transversal os valores osci-

lam pouco entre -30,0 e -50,0 mGal. E no Domínio Rio Grande do Norte, mais próximo

do oceano, os valores apresentam o maior gradiente gravimétrico, variando de -38,3

para 29,6 mGal em cerca de 220 km.

Anomalia Residual

O componente gravimétrico residual apresenta anomalias com menor compri-

mento de onda (de 2 a 80 km) e maior freqüência, com valores variando entre -54,0 e

31,2 mGal (Fig. 3). Sua alta freqüência é decorrente de variados contrastes de densida-

de, resultantes da complexa disposição dos diferentes blocos crustais que encontram-se

lado a lado, em sua maioria, por falhas e zonas de cisalhamentos. A seguir serão descri-

tas as anomalias residuais referentes a cada domínio crustal da região:

Cráton São Francisco

Na sua extremidade SW, a transecta secciona cerca de 60 km da borda norte do

Cráton São Francisco, onde as anomalias residuais são da ordem de -25,94 mGal (Fig.

3). Em direção a Bacia de Tucano, estes valores sofrem um acréscimo contínuo até

22,98 mGal, com suaves oscilações. A importância maior nessa porção da área estudada

é reconhecer as relações de contato entre o cráton e a província em profundidade, uma

vez que o mesmo encontra-se soterrado pelo espesso pacote sedimentar da bacia. A Ba-

cia de Tucano que gera uma anomalia negativa, apresenta valores com um suave acrés-

cimo nos valores antes de decaírem abruptamente. Esse acréscimo pode estar relaciona-

do às rochas supracrustais neoproterozóicas empurradas sobre o cráton.

Bacia de Tucano


81

A Bacia de Tucano é representada por um extenso mínimo gravimétrico de cerca

de 100 Km de extensão onde os valores de anomalia residual possuem15,1 mGal na

borda sul, -52,3 mGal em seu centro, e até 25,3 mGal na borda norte da bacia (Fig. 3).

Trata-se de uma cobertura sedimentar mesozóica de até 10 km de profundidade (Matos,

1992), com rochas de baixa densidade, o que merece certa cautela em sua interpretação,

pois as fontes intracrustais que mais contaminam os resultados, são, sobretudo, as fontes

relacionadas a bacias sedimentares interiores (Oliveira, 2008).

Zona Meridional

É representada pelo Terreno Cabrobó com um pico de 29,4 mGal, referente a um

plúton da Suíte Intrusiva Xingó. A norte esse máximo gravimétrico, os valores possui

até 18,4 mGal na Suíte Chorrochó no contato com a Bacia de Tucano, e 17,9 mGal, a

sul no contato com a Bacia de Jatobá.

Bacia de Jatobá

Assim como a Bacia de Tucano, esta bacia pertence ao Sistema de Rifteamento

Recôncavo- Tucano-Jatobá. Ela é também representada por um importante mínimo gra-

vimétrico, esse porém menos extenso, com cerca de 15 km. A partir da sua borda sul,

sua assinatura gravimétrica é dominada por valores de -9,4 mGal, com um mínimo gra-

vimétrico de -19,1 mGal em seu depocentro principal, aumentando novamente para -9,0

mGal na borda norte.

Lineamento Pernambuco

A estrturação da Bacia Jatobá é, nitidamente, controlada pela Zona de Cisalha-

mento Pernambuco (Souza et al., 2011). O contraste de densidade entre o pacote sedi-

mentar e seu embasamento pré-cambriano da Zona Transversal é caracterizado por um

forte gradiente gravimétrico, cujos valores anômalos vão de cerca de -25,40 mGal na

bacia para cerca de 17,46 mGal nos terrenos cristalinos (Fig. 3).

Zona Transversal

Não possui anomalias significativas, oscilando suavemente entre 17,46 mGal na

região da Zona de Cisalhamento Pernambuco, e -19,83 mGal na sua porção central.


82

Lineamento Patos

A resposta gravimétrica desta zona de cisalhamento não é tão pronunciada como

a do Lineamento Pernambuco. Observa-se apenas um gradiente mais suave, que vai de -

12,61 mGal na Zona Transversal para 6,41 mGal no Domínio Rio Grande do Norte.

Domínio Rio Grande do Norte

Delimitado pela Zona de Cisalhamento Patos, o terreno TTG Granjeiro encontra-

se em uma área de anomalias residuais positivas, entre 6,0 e 8,0 mGal (Fig. 3). Pode-se

destacar também as anomalias positivas geradas pelos plútons das suítes intrusivas Poço

da Cruz e Itaporanga, com 17,88 e 13,32 mGal, respectivamente. Outra importante fei-

ção geológica presente no Domínio Rio Grande do Norte é a Bacia Potiguar,no estremo

NW do perfil, caracterizada por um sistema de riftes, e com valores de anomalia residu-

al oscilando entre 7,91 mGal, na sua borda sul, e -15,70 mGal, no extremo NE da tran-

secta.

ESPECTRO DE POTÊNCIA

Para a análise espectral de anomalias Bouguer, os dados gravimétricos são trans-

formados do domínio de espaço para o domínio de frequência ou número de onda, apli-

cando-se a Transformada de Fourier 2-D (FFT) (Nnange et al., 2000). Essa técnica per-

mite obter-se o espectro de potência do campo gravimétrico e, assim, estimar as profun-

didades das principais fontes gravimétricas a partir da declividade em uma determinada

parte do espectro. A profundidade das fontes é igual à declividade do espectro dividido

por 4 vezes para dados magnéticos (Spector & Grant, 1970). No caso gravimétrico, as

profundidades das fontes são geralmente maiores do que as obtidas pela análise espec-

tral devido ao decaimento menos acentuado do campo gravitacional.

A análise espectral foi realizada para todo o conjunto de dados da transecta, bem

como para cada domínio tectônico em separado. O objetivo principal foi de estimar as

profundidades médias da Descontinuidade de Moho nas diferentes blocos crustais e

utilizar seus resultados para vincular a modelagem gravimétrica 2,5D.

O espectro de potência da anomalia Bouguer, ao longo de toda a transecta, pode

ser divido em três partes em função das suas declividades. A primeira parte representa

as fontes infracrustais com profundidades entorno de 30 km (Fig. 4). Correspondem as

anomalias de menor número de onda (~0,012 rad/km), estando associadas à profundida-


83

de média da Descontinuidade Moho ao longo da transecta. A segunda e a terceira partes

do espectro refletem as fontes intra e transcrustais de números de onda intermediários

com profundidades próximas a 12 km, relacionadas aos blocos crustais aflorantes ou

sub-aflorantes na região.

A Figura 5 ilustra o comportamento espectral dos dados gravimétricos para cada

domínio crustal em separado. Observa-se que a Zona Meridional apresenta as maiores

espessuras da crosta, em função da declividade mais acentuada do espectro de potência.

Apesar do afinamento crustal próximo a margem continental (Matos, 1992b; De Castro

et al., 1998), a crosta sob o Domínio Rio Grande do Norte aparenta ser relativamente

mais espessa do que na Zona Transversal. Tal fato sugere que a Descontinuidade de

Moho seja menos profunda ao longo desta zona do que a porção sul do Domínio Rio

Grande do Norte. Com declividades menos acentuadas em relação aos demais domínios

crustais, a porção norte do Cráton São Francisco seria menos espessa do que a Província

Borborema. Este relativo afinamento crustal pode ser reflexo dos esforços distensionais

que deram origem as bacias rifte da região, cujo forte efeito gravimétrico pode estar

também interferindo no comportamento espectral da anomalia Bouguer da região.

DECONVOLUÇÃO DE EULER

A Deconvolução de Euler é um método de interpretação automática que fornece

uma estimativa da posição horizontal e da profundidade de fontes anômalas a partir de

dados de campos potenciais (Thompson, 1982; Barbosa & Silva., 2005). Esse método

permite a obtenção de uma informação primária sobre a fonte da anomalia sem infor-

mações a priori sobre as fontes gravimétricas ou assumir algum modelo geológico parti-

cular (De Castro, 2011).

O objetivo da Deconvolução de Euler é estimar as coordenadas de localização da

fonte anômala (x0, y0, z0), utilizando a seguinte equação (eq. 1) (Reid et al., 1990):

(x − x0) ∂ / ∂x T + (y − y0) ∂ / ∂y T + (z − z0) ∂ / ∂z T = − ηT (1)

onde T é a anomalia gravimétrica e η o índice estrutural (IE), referente a forma da fonte

anômala esperada, que deve ser determinada segundo um conhecimento prévio da geo-

logia local. A escolha do IE é uma das desvantagens da Deconvolução de Euler, pois é

bastante comum que não se saiba a forma geométrica da fonte anômala estudada. Dessa

forma, é preciso testar mais de um IE, e verificar sua coerência com a geologia conheci-


84

da. A Tabela 1 mostra algumas formas geométricas e seu IE correspondente para dados

gravimétricos. Para que se pudesse ter uma ideia da localização de todas as fontes pre-

sentes ao longo da transecta, vários IE foram testados, e o que mais se adequou à geolo-

gia esperada foi o de 0,1 (Fig. 6).

A Deconvolução de Euler foi aplicada nas anomalias gravimétricas regionais e

residuais separadamente, bem como para cada domínio geológico individualmente.

Como esperado, as soluções para a componente regional do campo gravitacional indica-

ram fontes mais profundas e extensas (Fig. 6). Um grande número de soluções foi gera-

do entre a Bacia de Tucano e o Cráton São Francisco. Uma feição que ficou bastante

clara nas soluções regionais foi o Lineamento Pernambuco entre a Zona Transversal e a

Bacia de Jatobá, com uma falha bem marcada com soluções de até 50 km de profundi-

dade e vergência para SW (Fig. 6). Na Zona Transversal, encontram-se soluções mais

rasas de até 20 km porém em número bem menor. Já no domínio Rio Grande do Norte,

a feição mais marcante é a Bacia Potiguar com um padrão de soluções que se asseme-

lham a um sistema de falhamentos, formando um conjunto de grábens.

A Deconvolução de Euler para a componente residual apresentou soluções rasas

entorno de 5 km de profundidade por toda a extensão SW e central da transecta. Já na

porção nordeste, algumas soluções atingem profundidades de até 20 km (Fig. 6). Para

mesmas áreas, as nuvens de soluções para os dados residuais ocorrem em maior número

do que aquelas obtidas das anomalias regionais. Os resultados da Deconvolução de

Euler permitem o fácil reconhecimento dos limites das bacias de Tucano, Jatobá e Poti-

guar, bem como os lineamentos Pernambuco e Patos. As demais nuvens de soluções

estão relacionadas às heterogeneidades geológicas da crusta superior, cujas geometrias

internas serão modeladas guiadas por tais soluções da Deconvolução de Euler.

MODELAGEM GRAVIMÉTRICA

Com base em variações sub-superficiais da densidade, técnicas de modelagem

computacional permitem a transformação das anomalias gravimétricas, obtidas nas esta-

ções de medida em 10−5

m/s2 ou mGal, em profundidades dos limites espaciais das fon-

tes, revelando assim sua arquitetura interna (De Castro, 2005). Uma desvantagem dos

métodos de interpretação quantitativa de dados gravimétricos, é a não unicidade, ou

ambiguidade, das soluções possíveis para uma determinada anomalia. Este problema

pode ser minimizado, utilizando-se de informações sobre características das fontes

anômalas, obtidas a partir dos próprios dados gravimétricos através de procedimentos


85

como análise espectral e Deconvolução de Euler, bem como informações adicionais de

outros métodos geofísicos, como a sísmica de refração, e do mapeamento geológico. As

informações geológicas foram baseadas no mapa geológico regional da Província Bor-

borema da CPRM de Bizzi et al. (2003), além de mapas de maior detalhe como o de

Bertrani et al. (1990) na Bacia Potiguar, o de Brito Neves et al. (2005) na Zona Trans-

versal, o de Jardim De Sá et al. (1992), entre outros. As densidades das fontes gravimé-

tricas, inseridas no modelo geofísico, foram obtidas em trabalhos clássicos, como Rey-

nolds (1997) e Telford et al. (1998), e estudos gravimétricos na Província Borborema

(Oliveira, 2008; Osako et al., 2011).

A modelagem gravimétrica 2,5D da transecta foi efetuada no módulo GM-SYS

do software Oasis Montaj 7.1, que proporciona uma interface que facilita a criação e o

ajuste de modelos de forma interativa. Como os efeitos gravimétricos de fontes rasas e

profundas se superpõem na composição das anomalias Bouguer, optou-se por modelar

as componentes residuais e regionais separadamente. Na modelagem da componente

regional, foi obtido um modelo da geometria interna da crosta, onde foram interpretadas

as variações de profundidades na interface crosta-manto, que oscilaram entre 19 a 28

Km (Fig. 7). A Zona Meridional é o domínio crustal mais espesso onde a profundidade

da Moho chega a 28 km. No limite com a Zona Transversal, no Lineamento Pernambu-

co, a espessura crustal é de 24 km, a mesma de toda a porção da Zona Transversal até o

Lineamento Patos. No Domínio Rio Grande do Norte, a espessura crustal é de 24 km até

uma distância de 120 km da costa. A partir daí, em direção ao oceano a espessura dimi-

nui para 20 km (Fig. 7). Esse afinamento crustal é resultante do estiramento e posterior

rompimento da crosta na abertura do Oceano Atlântico.

Para a modelagem da componente residual, foram individualizadas fontes anôma-

las intracrustais, como unidades litoestratigráficas, corpos intrusivos e bacias sedimenta-

res, assim como os limites dos principais blocos geotectônicos da Província Borborema.

Como a componente residual reflete as fontes mais rasas, foram modelados apenas os

primeiros 12 km da crosta, onde estima-se ser a profundidade média do embasamento

gnáissico (Fig. 8). Os diferentes domínios geotectônicos foram modelados, separada-

mente, em três perfis em face das inúmeras unidades geológicas aflorantes ao longo da

transecta e do apertado intervalo de amostragem de 2,0 km.

Na porção SW da transecta (Fig. 8), observa-se que o contato entre o Cráton São

Francisco e a Zona Meridional, recoberto pela Bacia de Tucano, é constituído por uma

unidade litoestratigráfica de densidade elevada, que se trata provavelmente da Faixa


86

Riacho do Pontal. A NE deste contato, dois mínimos gravimétricos encontram-se com

extensão de 200 e 50 Km, representando as Bacias de Tucano e Jatobá, respectivamente.

Essas bacias são compostas por rochas sedimentares, para as quais foi definida uma

densidade de 2,5 g/cm³. A profundidade obtida para essas coberturas sedimentares foi

de cerca de 7 km para cada. Entre as duas bacias encontra-se um alto gravimétrico refe-

rente às rochas metamórficas do Terreno Cabrobó. Toda a Zona Meridional encontra-se

sobre um embasamento com uma densidade de cerca de 2,77 g/cm³. O Lineamento Per-

nambuco é muito bem marcado pelas anomalias gravimétricas. Segundo as soluções de

Euler, possui mergulho para SW e se estende por mais de 50 km de profundidade. O

sistema de falhamentos associados ao rifte da Bacia de Jatobá mostra-se sobreposto ao

Lineamento Pernambuco, sugerindo sua reativação na formação da bacia.

No modelo geofísico que engloba a Zona Transversal (Fig. 8), são seccionados os

Terrenos Alto Pajeú, onde encontra-se uma fonte profunda, que representaria uma intru-

são em fácies anfibolito de densidade igual a 2,8 g/cm³. Além dessa intrusão, são identi-

ficadas mais duas fontes com densidades entre 2,76 e 2,78 g/cm³ e profundidades de até

10 km. No limite entre os Terrenos Alto Pajeú e Alto Moxotó, encontra-se um enxame

de soluções da Deconvolução de Euler, que apesar de não existir um gradiente caracte-

rístico nos valores, sugerindo uma importante zona de cisalhamento. No Terreno Alto

Moxotó, encontram-se fontes com também cerca de 10 km de profundidade com densi-

dade de 2,77g/cm³ que aumenta pra 2,79 g/cm³ próximo ao Lineamento Patos. Nesta

zona de cisalhamento, encontra-se uma cobertura sedimentar de cerca de 10 km de ex-

tensão e 1,5 km de profundidade, possivelmente correspondente aos sedimentos turbidí-

ticos da Formação Olho D’Água do Terreno Piancó Alto-Brígida (Brito Neves, 2005).

O perfil ao longo do Domínio Rio Grande do Norte indica 3 altos gravimétricos

associados às intrusões máficas ultra-máficas dos terrenos Granjeiro e Rio Piranhas. A

fonte gravimétrica mais próxima à Zona de Cisalhamento Patos apresenta profundidades

superiores a 12 km, porém sua extensão é de apenas 4 km de extensão. Suas densidades

variam entre 2,69 e 2,68 g/cm³. No Terreno Rio Piranhas, as demais fontes têm dimen-

sões e densidades semelhantes à do Terreno Granjeiro (Fig. 8). Já próximo ao litoral

encontra-se a Bacia Potiguar, com cerca de 50 km de extensão ao longo da transecta.

Esta região é conhecida como Plataforma de Touros, cujo pacote sedimentar é da ordem

de 0,5 a 1 km de espessura (Matos, 1992). O mínimo gravimétrico nesta região deve-se

a presença de rochas metassedimentares da sequência supracrustal (Grupo Seridó) e/ou

corpos graníticos brasilianos. Esta anomalia gravimétrica foi modelada por uma fonte


87

sedimentar de densidade igual a 2,55 g/cm³ no topo, com espessura média de 0,5 km, e

uma sequência supracrustal com densidade de 2,67 g/cm³ , representando o embasamen-

to cristalino da bacia.

CONCLUSÕES

O presente trabalho abordou a aquisição, processamento e interpretação de dados

gravimétricos ao longo de uma transecta geofísica de 820 km de extensão, cruzando

importantes domínios crustais e feições estruturais da Província Borborema, assim co-

mo a zona de contato com o Cráton São Francisco. Em relação a levantamentos pretéri-

tos, a principal contribuição desta pesquisa reside na modelagem gravimétrica 2,5D de

detalhe ao longo da Transecta Angüera - Macau, vinculada a informações oriundas de

análise do espectro de potência e soluções de Euler. O espaçamento entre as estações

gravimétricas levantadas de 2,0 km permitiu um maior detalhe na interpretação, para

que se determinasse a forma, tamanho e profundidade as feições geológicas mapeadas

em superfície.

Na modelagem da componente regional, é notável um afinamento da crosta em di-

reção à margem continental no limite NE da transecta. A crosta localmente mais fina

está associada ao rifteamento do período Neocomiano-Barremiano, evento de abertura

do Atlântico e separação Brasil-África, ocasionando um estiramento seguido de ruptura

crustal, evento classificado como parte de um Ciclo de Wilson clássico. De acordo com

esse processo, esperava-se que o mesmo aconteceria na região da Bacia de Tucano, que

tem sua geração em um processo de rifteamento Jurássico. No entanto, o que se observa

através da modelagem gravimétrica 2,5D é um espessamento da crosta na região. Con-

forme modelos crustais prévios baseados em dados sísmicos e gravimétricos, tal espes-

samento relativo pode ser explicado por modelos de descolamento subhorizontal entre

as crustas inferior dúctil e superior rúptil, deslocando os blocos falhados da crosta afi-

nada pelo o processo de rifteamento.

A modelagem da componente residual teve um grande auxílio nas soluções da

Deconvolução de Euler, que facilitou a determinação dos limites entre os blocos geotec-

tônicos da Província Borborema, bem como a forma e profundidade de grande parte das

feições geológicas.

A modelagem gravimétrica do Cráton São Francisco não se apresentou como o

esperado, que seria de uma crosta mais espessa do que a Província Borborema. Obser-

va-se que os valores das anomalias aumentam na região do Cráton São Francisco, mes-


88

mo a componente regional. Acredita-se que possa um acréscimo relativo na densidade

nas rochas compõem seu embasamento, por mais que a Descontinuidade Moho esteja

mais profunda nesta região.

A modelagem da componente residual (fig. 8) teve um grande auxílio nas solu-

ções da Deconvolução de Euler, que facilitou a determinação dos limites entre os blocos

geotectônicos da Província Borborema, bem como a forma e profundidade de grande

parte das feições geológicas.

A modelagem gravimétrica do Cráton São Francisco não se apresentou como o

esperado, que seria de uma crosta mais espessa do que a Província Borborema. Obser-

va-se que os valores das anomalias aumentam na região do Cráton São Francisco, mes-

mo a componente regional. Acredita-se que possa um acréscimo relativo na densidade

nas rochas compõem seu embasamento, por mais que a Descontinuidade Moho esteja

mais profunda nesta região.

Na região do limite entre a Zona Meridional e Cráton, abaixo dos sedimentos da

Bacia de Tucano, foi modelada uma rocha mais densa, provavelmente caracterizando a

Faixa Sergipana que se assemelha a uma nappe empurrada sobre o Cráton São Francis-

co.

Na Zona Meridional, encontram-se os grábens de Tucano e Jatobá, com cobertu-

ras sedimentares mesozóicas de até 5 km de profundidade corroborando levantamentos

geofísicos prévios, envolvendo sísmica de reflexão e gravimetria. O limite entre a Zona

Meridional e Transversal ocorre exatamente no Lineamento Pernambuco referente ao

evento Brasiliano. Esta zona de cisalhamento possui uma expressiva concentração de

soluções da Deconvolução de Euler, revelando uma importante descontinuidade lateral

de densidade, com profundidades de cerca de 30 km. O Lineamento Pernambuco é bem

marcado por uma falha com mergulho de direção SW, que corta a crosta possivelmente

até o manto litosférico.

Na Zona Transversal, as fontes modeladas representam uma intrusão leucograníti-

ca/migmatítica Neoproterozóica da Suíte Riacho do Forno e rochas vulcânicas do Com-

plexo São Caetano com cerca de 10 km de profundidade. O embasamento é composto

por ortognaisses do Terreno Alto Moxotó. No Terreno Alto Moxotó, foram modeladas

fontes de até 10 km de profundidade, provavelmente pertencentes às rochas Paleoprote-

rozóicas do Complexo Sertânia e a rochas metavulcânicas do Terreno Riacho Gravatá.

Entre os terrenos Alto Pajeú e Riacho Gravatá, foi identificada uma zona de cisalhamen-

to bem marcada, caracterizando a Zona de Cisalhamento afogados da Ingazeira. Próxi-


89

mo ao Lineamento Patos, é encontrada uma pequena cobertura de sedimentar de cerca

de 1,0 km de profundidade e 10km de extensão, correspondente à Formação Olho

D’Água do Terreno Piancó-Alto Brígida. O Lineamento Patos, apesar de não muito ex-

pressivo, é facilmente observado por um gradiente nos valores localizado no limite entre

a Zona Transversal e o Domínio Rio Grande do Norte

No Domínio Rio Grande do Norte, encontra-se o Terreno Granjeiro, que possui

provavelmente a mesma espessura crustal que as unidades geológicas a sul da Zona de

cisalhamento Patos. Encontram-se ortognaisses Proterozóicos dos complexos Caicó e

São Vicente. Ainda neste domínio, foram modeladas também as intrusões graníticas da

Suíte Poço da Cruz do Terreno Rio Piranhas, com cerca de 10 km e 5 km de extensão.

Estes litotipos são representantes do embasamento paleoproterozóico, de idade pós-

Brasiliana, deste domínio crustal. Na extremidade NE da transecta, onde observa-se a

menor espessura crustal do perfil, encontra-se a Bacia Potiguar, onde são reconhecidos

os grábens de Guamaré e do Umbuzeiro e a Plataforma de Touros. Esta ultima é uma

plataforma marginal, cuja profundidade varia entre 1,0 e 0,5 km de espessura, e que

ocorre por cerca de 50 km de extensão ao longo da transecta.

Por fim, o modelo gravimétrico revela uma crosta parcialmente estirada na porção

NE da Província Borborema, relacionada aos esforços distensionais mesozóicos que

culminaram com a abertura do Atlântico Sul; um forte decaimento dos valores na Regi-

ão da Bacia de Tucano, resultante da baixa densidade das rochas sedimentares perten-

centes a tal bacia. O contato entre a Província Borborema e o Cráton São Francisco é

marcado por um forte aumento de densidade no embasamento do Cráton, e é caracteri-

zado por um empurrão da Província Borborema sobre o Cráton São Francisco. A feição

estrutural melhor definida nesse trabalho foi o Lineamento Pernambuco, que representa

uma zona de cisalhamento de idade Brasiliana, com reativações cretáceas associadas à

ruptura entre os continentes sul-americano e africano e com prolongamento até o manto

superior.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Prof. Dr. José A. M. Moreira (Departamento de Geofí-

sica da UFRN) pelo empréstimo do gravímetro e sistema DGPS e ao Instituto Brasileiro

de Geografia e Estatística (IBGE) e Observatório Nacional (ON) pela cessão de dados

plani-altimétricos e gravimétricos da Rede Gravimétrica Fundamental Brasileira, res-

pectivamente. Esta pesquisa foi financiada pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecno-


90

logia de Estudos Tectônicos (INCT-ET), no âmbito do Programa Institutos Nacionais de

Ciência e Tecnologia do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnoló-

gico (CNPq).

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94

FIGURAS

Figura 1: Domínios geotectônicos da Província Borborema seccionados pela Transecta

Angüera (BA) - Macau (RN) (linha vermelha): MC – Médio Coreau; CC – Ceará

Central; RGN – Rio Grande do Norte; ZT – Zona Transversal; MD – Meridional. 1:

Bacias Intracratonicas cretaceas; 2: Sedimentos Paleozóicos da Bacia do Parnaíba; 3:

Sedimentos costeiros; 4: Zonas de cisalhamento (PA – Portalegre, SP – Senador

Pompeu, SPII – Sobral-Pedro II); 5: Empurrões. Adaptado de Bizzi et al. (2003).

Figura 2: Mapa de localização das estações gravimétricas da Transecta Angüera - Ma-

cau.

Figura 3: Anomalias Bouguer, regional e residual da Transecta Angüera - Macau.

Figura 4: Espectro de potência e análise de profundidade para a anomalia Bouguer da

Transecta Angüera - Macau.

Figura 5: Espectros de potência para os diferentes domínios tectônicos da Província

Borborema.

Figura 6: Soluções da Deconvolução de Euler para a componente residual do campo

gravitacional, utilizando-se o índice estrutura de 0,1 e uma janela espacial de 15 Km.

Figura 7: Modelagem gravimétrica 2,5D da Descontinuidade Moho, onde foram utiliza-

das as densidades de 2,75 g/cm³ para a crosta e 3,4g/cm³ para o manto.

Figura 8: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para cada um dos do-

mínios tectônicos da Província Borborema seccionados pela Transecta Angüera - Macau.

FIGURA 1


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96

FIGURA 2


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FIGURA 3


98

FIGURA 4


99

FIGURA 5

FIGURA 6


100

FIGURA 7


101

FIGURA 8

dissertaÇÃo de mestrado - core.ac.uk · iv sumÁrio capÍtulo i – introdução, objetivos e...

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