instituto de agronomia departamento de...

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE AGRONOMIA

DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS

CURSO DE GEOLOGIA

LABORE – Laboratório de Estudos Estratigráficos

CORRELAÇÃO ESPACIAL DE CORDÕES ARENOSOS CENOZÓICO, UTILIZANDO

PARÂMETROS GRANULOMÉTRICOS – ITAGUAÍ - RJ

Carlos Eduardo Seabra

Orientadora: Soraya Gardel Carelli

Julho de 2012

I

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE AGRONOMIA

DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS

CURSO DE GEOLOGIA

LABORE – Laboratório de Estudos Estratigráficos


PARÂMETROS GRANULOMÉTRICOS – ITAGUAÍ - RJ



Julho de 2012

II



PARÂMETROS GRANULOMÉTRICOS.

Trabalho monográfico de conclusão de curso

ao Departamento de Geociências, da UFRRJ,

como requisito parcial para obtenção do título

de Bacharel em Geociências.


UFRRJ

Julho de 2012

III

AGRADECIMENTOS

Agradeço em primeiro lugar a minha família, pela total dedicação e apoio prestados durante

toda minha vida, meu herói e pai Helio Casemiro Seabra, e minha querida mamãe, Maria Gleice

Seabra.

Aos meus irmãos e padrinhos, Helinho Seabra e Mariana Seabra por serem meus exemplos

de vida e por me apresentarem a Geologia.

A minha namorada, Mariana Faria, pelo carinho e paciência.

Agradeço a Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – UFRRJ pela formação

fornecida, pela experiência de vida e por todos os amigos que conquistei nesse ambiente, em

especial, André Gatto, João Paulo Dantas, Marcelo Queiroz Jorge e Ramon Oliveira.

Por fim, sou muito grato a minha grande amiga e professora Drª Soraya Gardel Carelli,

pessoa que me ensinou muito bem a estratigrafia de sequências, aturou meus atrasos e erros

cometidos.

IV

ÍNDICE GERAL

AGRADECIMENTOS III

ÍNDICE GERAL IV

ÍNDICE DE FIGURAS V

INDICE DE TABELAS VI

ÍNDICE DE ANEXOS VII

RESUMO VII

1.INTRODUÇÃO 1

2. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO 2

3. OBJETIVO 3

4. USO DOS PARÂMETROS ESTATÍSTICOS NA ÁNALISE DE SEDIMENTOS

4.1 Diâmetro médio (MZ)

4.2 Desvio-

4.3 Curvas Acumuladas

4

5

6

8

5. GEOLOGIA REGIONAL 9

6. GEOLOGIA LOCAL 12

7. MATERIAIS E MÉTODOS

7.1 Amostragem

7.2 Processamento

14

14

16

8. RESULTADOS E DISCUSSÕES

8.1 Análise granulométrica

8.2 Análise estatística

8.3 Análise Mineralógica

20

20

22

23

9. CONCLUSÃO 32

10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 31

11. ANEXOS 35

V

INDÍCE DE FIGURAS

Figura Página

Figura 1. Localização da área de estudo (extraído de Carelli,2008, escala

1:50.000).

2

Figura 2. Exemplos de curva cumulativa utilizando ordenada aritmética, curva

cumulativa utilizando ordenada de probabilidades e impresso preparado

para construção da curva granulométrica cumulativa, respectivamente.

(Dias, 2004).

8

Figura 3. Mapa geológico regional (SEMA, ZEE-RJ, 1996). 10

Figura 4. Variação do nível do mar em relação às glaciações Neógenas (Carelli,

2008).

11

Figura 5. Localização dos cordões arenosos A, B e C (Carelli, 2008). 13

Figura 6. Trincheiras abertas no cordão A (à esquerda) e no Cordão B (à direita). 14

Figura 7. Arranjo da planilha de entrada de dados no Sysgran, com as classes de

tamanho de grão nas colunas e as amostras identificadas

individualmente nas linhas.

16

Figura 8.

Ícones para geração de multi-análises e multi-gráficos, respectivamente,

no Sysgran.

18

Figura 9. Janela de Multi-análise do Sysgran. 18

Figura 10. Janela de Multi-gráficos do Sysgran. 19

Figura 11. Gráfico de frequência acumulada do cordão arenoso A. 20

Figura 12. Gráfico de frequência acumulada do cordão arenoso B. 21

Figura 13. Gráfico de frequência acumulada do cordão arenoso C. 22

Figura 14. Coloração cinza das areias do cordão A 0,30 m. 23

Figura 15. Areias na fração 1,0 mm, compostas por grãos de quartzo e feldspato. A

seta em azul indica um grão de feldspato.

23

Figura 16. Grão de quartzo à esquerda subanguloso e o grão à direita

subarredondado,ambos pertencentes à fração 2,0 mm.

24

Figura 17. Coloração acinzentada das areias do cordão A 1,00 m. 24

Figura 18. Areia composta por quartzo, em maior volume. Fragmento de rocha

indicado pela seta verde.

25

Figura 19. Grãos de quartzo subangulosos, de fração 2,0 mm, indicados pela seta

azul. Grão de fragmento de rocha arredondado, indicado pela seta

vermelha, também da fração 2,0 mm.

25

Figura 20. Coloração marrom das areias do cordão B 0,80 m. 26

VI

Figura 21.

Areias compostas por quartzo em maior volume e feldspato indicados

pela seta laranja.

26

Figura 22.

Grãos de quartzo subangulosos (indicados pela seta azul) e

subarredondados (indicados pela seta amarela).

27

Figura 23. Coloração acinzentada da areia do cordão B 1,5 m. 27

Figura 24. Areia composta por quartzo e feldspato indicado pela seta laranja. 28

Figura 25. Grão de fragmento do rocha subarredondado. 28

Figura 26. Coloração marrom claro das areias do cordão C 0,40 m. 29

Figura 27. Areia constituída por grãos de quartzo. 29

Figura 28.

Grãos de quartzo e silte grosso de coloração marrom, ambos na fração

0,062 mm.

30

Figura 29.

Grãos de quartzo subangulosos. A seta azul indica grão de quartzo

subanguloso.

30

VII

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela Página

Tabela 1. Eficiência de diferentes formas gráficas de determinar a média

granulométrica (de distribuições normais), comparativamente ao resultado

obtido pelo método dos momentos.

6

Tabela 2. Escala qualitativa para descrição do grau de seleção de sedimentos.

(Suguio, 1973).

7

Tabela 3. Eficiência de diferentes formas gráficas de determinar a seleção (de

distribuições normais), comparativamente ao resultado obtido pelo método

dos momentos, segundo McCammon (1962).

7

Tabela 4. Localização das amostras. 15

Tabela 5. Especificações das peneiras utilizadas em mm e phi (ø). 15

Tabela 6. Fórmulas estatísticas disponíveis no SysGran utilizadas para calcular

graficamente.

17

Tabela 7. Comparação de diferentes escalas de tamanho adotadas por diferentes

autores. O programa Sysgran utiliza uma escala ligeiramente adaptada de

Wentworth (1922), (Camargo, 2006).

18

VIII

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo Página

Anexo 1 Tabelas de entrada de dados dos cordões arenosos A, B e C para o

software Sysgran.

37

Anexo 2 Análise granulométrica por peneiramento das amostras do cordão

arenoso A.

39


arenoso B.

41


arenoso C.

43

Anexo 5 Calculo dos parâmetros estatísticos dos cordões arenosos A, B e C

segundo McCammon (1962).

45

Anexo 6 Valores de phi (Ø), das amostras dos cordões arenosos A, B e C. 47

IX

RESUMO

O presente trabalho discute os aspectos granulométricos, geológicos e evolutivos dos

cordões arenosos cenozóicos da bacia de Sepetiba, Itaguaí – Rio de Janeiro. A metodologia do

projeto compreende em: revisão bibliográfica, uso de dados de estudos anteriores para análise

dos sedimentos, utilização de um software livre, Sysgran, para calcular os parâmetros

granulométricos e gerar os gráficos de frequência acumulada.

As propriedades analisadas foram: diâmetro médio e o grau de seleção dos sedimentos. Os

cálculos utilizados para achar as propriedades granulométricas seguem McCammon (1962), que

estabelece um grau de eficiência de 93% para o calculo da mediana e 79% de eficiência para os

resultados de desvio-padrão.

Os resultados obtidos demonstraram que o transporte por saltação foi amplamente

dominante ao longo da área estudada. A variação longitudinal dos sedimentos nos cordões

arenosos A, B e C pode estar refletindo na diminuição da potência das ondas. A variação mais

significativa do tamanho do diâmetro médio foi obtida no cordão arenoso A, na profundidade de

1,00m, o que pode indicar uma mudança na fonte dos sedimentos.

1

1. INTRODUÇÃO

Nos últimos anos o estado do Rio de Janeiro tem um cenário de crescimento industrial. O

resultado desse processo são as duplicações de rodovias, construções de portos e uma melhoria

no incentivo fiscal para essas empresas se fixarem.

O município de Itaguaí vive um processo de urbanização acelerada e industrialização. Na

área de pesquisa estão situadas três grandes empresas (CSN, NUCLEP, PETROQUISA). A

possibilidade ainda existente da coleta de dados in situ faz com que o presente trabalho seja

importante, pois no futuro as relíquias geológicas poderão estar sob o domínio de alguma

indústria, tornando assim difícil o acesso.

Os ambientes de sedimentação encontrados na baía de Sepetiba, segundo Roncarati &

Barrocas (1978), constituem-se em excelentes “escolas” de campo para a formação

extracurricular dos geólogos de petróleo; uma vez que a grande diversidade de fácies sedimentar

ali representada, auxilia na reconstituição e entendimento dos ambientes de sedimentação, os

quais controlam a origem e distribuição dos reservatórios antigos de petróleo.

Com a caracterização dos cordões arenosos a estatística se torna necessária para melhorar

esses resultados, sendo, hoje em dia, bastante facilitada graças a softwares específicos. No

entanto, não é condição suficiente se o estudo não for embasado em conhecimentos geológicos.

A sua aplicação, porém, é de extrema valia metodológica para auxiliar na interpretação geológica.

(Landim, 2000).

2

2. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO

A área de estudo (617/626 E; 7463/7470 N UTM) está inserida na planície costeira da baía

de Sepetiba, localizada na porção sul-sudeste do estado do Rio de Janeiro, próximo à região

urbana de Itaguaí, aproximadamente 70 km a oeste do centro da cidade do Rio de Janeiro. Seu

acesso principal dá-se através da BR-101 e, posteriormente por vias secundárias, permitindo a

entrada aos cordões arenosos, localizados dentro da área da PETROQUISA.

Figura 1 - Localização da área de estudo escala 1:50.000 Carelli (2008).

3

3. OBJETIVO

Esse trabalho tem como objetivo, correlacionar espacialmente os cordões arenosos da

planície costeira da baía de Sepetiba, através do calculo de parâmetros estatísticos (média e

desvio padrão).Foram utilizados neste trabalho como variáveis os parâmetros estatísticos

definidos por McCammon (1962).

Com esses resultados serão verificados se houve alteração da fonte de sedimentação e ou

uma alteração na energia das ondas, que dominava esse local, obtendo assim, resultados que

possam ajudar na elaboração do modelo evolutivo do Neógeno do sudeste do Brasil através da

determinação de idades que possam ser compatíveis com a hipótese de deposição marinha dos

sedimentos ocorrentes na área de estudo.

Para a realização dos objetivos deste trabalho executaram-se as seguintes etapas:

- Determinação da distribuição granulométrica dos sedimentos;

- Representação gráfica dos resultados da análise granulométrica;

- Determinação dos parâmetros estatísticos como: diâmetro médio, desvio-padrão,

4

4. USO DOS PARÂMETROS ESTATÍSTICOS NA ÁNALISE DE

SEDIMENTOS A principal propriedade de um sedimento é o tamanho das suas partículas, que afeta as

condições deposicionais e de transporte, podendo ser utilizado como uma ferramenta básica de

caracterização de solos com o propósito de interpretar os ambientes de sedimentação (Folk &

Ward, 1957; Friedman, 1979; Sugita & Maruno, 2001).

Existem diversas técnicas para determinação do tamanho do grão, como medição direta,

peneiramento seca e úmida, sedimentação, granulometria a laser, raio-X e Coulter Counter

(McManus, 1988), cada uma mais apropriada para determinadas faixas de tamanho de grão.

Muitos autores realizaram estudos empíricos de distribuição granulométrica de sedimentos

de vários ambientes deposicionais para verificar a relação entre eles, como: Moiola & weiser

(1968 apud Suguio, 2003) Friedman (1961), Sahu (1964) e outros.

As medidas estatísticas descrevem quantitativamente uma série de propriedades das

curvas, sendo assim adotadas para avaliação dos dados das análises granulométricas. A

comparação visual, apesar de ser uma das melhores maneiras de se avaliar o caráter de curvas

de sedimentos, é um método não quantitativo, o que torna difícil a estimativa do grau de

diferenciação entre curvas (Folk,1968).

De acordo com Camargo (2006), um tratamento matemático dos dados de distribuição de

tamanho do grão se torna necessário para a caracterização das amostras. Existem basicamente

três tipos de manipulações matemáticas possíveis para os dados:

a) Interpretação visual da distribuição, através de histogramas, curvas de distribuição de

freqüências é outras interpolações;

b) Cálculo dos parâmetros estatísticos (média, desvio padrão, assimetria e curtose) a partir dos

dados originais de percentagens (método dos momentos);

c) Cálculo dos parâmetros estatísticos a partir de interceptos tirados visualmente a partir dos

gráficos ou por métodos de interpolação-regressão (métodos gráficos).

Friedman (1967) aponta a correlação dos parâmetros estatísticos (assimetria, diâmetro

médio, desvio-padrão e curtose) e o ambiente de deposição demonstrando as visíveis diferenças

entre sedimentos praiais e fluviais. Seu trabalho ainda explica a relação entre o tamanho do grão

e o seu modo de transporte, que segundo o autor ocorre por três processos de transporte

distintos: como o rolamento ou deslizamento, saltação e suspensão.

Desde o início do século XX que houve a preocupação em definir parâmetros

granulométricos que pudessem descrever eficazmente a distribuição granulométrica. Na maior

parte, esses parâmetros têm, atualmente, apenas valor histórico. A sua análise permite, porém,

5

compreender a evolução do “pensamento sedimentológico” e dos conceitos granulométricos, bem

como, em certa medida, entender as tendências atuais.

As medidas estatísticas descrevem quantitativamente uma série de propriedades das

curvas, sendo assim adotadas para avaliação dos dados das análises granulométricas. A

comparação visual, apesar de ser uma das melhores maneiras de se avaliar o caráter de curvas

de sedimentos, é um método não quantitativo, o que torna difícil a estimativa do grau de

diferenciação entre curvas (Folk, 1968).

No presente trabalho foram utilizados os seguintes parâmetros estatísticos: diâmetro médio

do grão, desvio padrão. Usaram-se as fórmulas segundo McCammon a (1962 apud Dias, 2004),

para determinar os valores dos parâmetros estatísticos das amostras sob estudo.

4.1 Diâmetro médio (MZ)

A tendência central é um valor ao redor do qual o tamanho do grão de areia se agrupa, e

pode ser representada pela média aritmética, moda e diâmetro médio. Esses valores são

controlados por dois fatores: a competência média do meio onde o material é depositado e o

tamanho inicial do material. Os diferentes métodos de transporte levam à separação da argila,

silte e areias transportados. A primeira é transportada por suspensão e turbulência, enquanto os

dois últimos são levados como carga de fundo – arrasto, rolamento e saltação.A seqüência areia –

silte – argila é relacionada à diminuição da força da corrente (Kuenen,1963 apud Souza,2004).

Geologicamente, o diâmetro médio de um sedimento indica a energia cinética (velocidade)

do agente depositante. No entanto, a média do tamanho de um sedimento também é dependente

da distribuição da fonte de materiais disponível (Sahu, 1964).

Otto, em 1939, propôs como medida de tendência central aproximativa à média

granulométrica, uma formulação que, expressa em termos de øs, pode ser expressa como:

Mais tarde essa formúla foi adotada na proposta efetuada por Inman, em 1952, que

designou como Diâmetro φ Médio (Mφ).

Porém, como é reconhecida por Folk, a fórmula aludida ignora o terço central da

distribuição, pelo que Folk & Ward (1957) propuseram na nova formulação, incluindo a mediana,

referenciada como Média Gráfica (Mz):

6

Este valor é proposto porque ø16 fornece uma média razoável para o terço (1/3) mais

grosseiro da amostra e ø84 para o terço mais fino, enquanto que ø50 fornece uma média do terço

intermediário, dando assim uma visão mais completa da curva de distribuição. Folk e Ward (op.

cit) sugerem que o diâmetro médio seja uma medida melhor que a mediana, para expressar a

granulometria do sedimento e, normalmente, a mediana não deve ser usada já que possui

eficiência muito pequena em certos casos de distribuição.

Como é evidente, a estimativa da média é tanto mais eficaz quanto mais pontos da curva

envolver (devendo estes ser simétricos relativamente a φ50), e quanto maior for a parte da

distribuição considerada. Assim, no sentido de aumentar a eficiência deste tipo de aproximação

gráfica, McCammon propôs, em 1962, duas novas formulações (Tabela 1).

Tabela 1. Eficiência de diferentes formas gráficas de determinar a média granulométrica (de distribuições normais), comparativamente ao resultado obtido pelo método dos momentos.

4.2 Desvio-Padrão (1)

O desvio padrão descreve a dispersão em relação à média (Muehe, 1994). É a medida de

dispersão mais utilizada na estatística convencional.

Mede o grau de seleção nas amostras e, é outro aspecto importante das análises

granulométricas de sedimentos (Suguio, 1973). Dentre os fatores que influenciam a seleção de

determinado material podem ser destacadas as flutuações na velocidade, a ocorrência de

suspensão e tração na mesma camada, amostragem de mais de uma unidade sedimentar e ainda

a área fonte com mais de uma moda. Assim, no caso de sedimentos polimodais a seleção reflete

a magnitude relativa e a separação das diferentes modas, sendo mais elevada se as diferentes

modas estiverem juntas (Pettijohn et al., 1987 apud Souza, 2004).

Pode-se verificar que a seleção dos sedimentos depende até certo ponto da granulometria

do material e assim é melhor nas areias e materiais mais grossos, mas decai novamente nos

sedimentos finos (Suguio, 1973).

Folk & Ward (ibid.) sugerem que uma escala qualitativa seja usada, para descrição do grau

de seleção de sedimentos, que apresenta os seguintes limites:

7

1 Designação

< 0,35 Muito bem selecionado

0,35 a 0,50 Bem selecionado

0,50 a 1,00 Moderadamente selecionado

1,00 a 2,00 Pobremente selecionado

2,00 a 1,00 Muito pobremente

selecionado

>4,00 Extremamente mal selecionado

Tabela 2. Escala qualitativa para descrição do grau de seleção de sedimentos. (Suguio, 1973).

McCammon, em 1962, propõe um conjunto de duas fórmulas para expressar a seleção,

incidindo sobre uma parte ainda maior da distribuição (Dias, 2004).

Na Tabela 3 está indicada a eficiência de várias formulas de avaliação da calibração, tendo

como base a calibração dedistribuições normais.

Tabela 3. Eficiência de diferentes formas gráficas de determinar a seleção (de distribuições normais), comparativamente ao resultado obtido pelo método dos momentos, segundo McCammon (1962).

8

4.3 Curvas Acumuladas

As curvas acumuladas fornecem uma boa visualização das distribuições granulométricas

dos sedimentos (Suguio, 1973), pois permitem identificar a existência de várias populações

granulométricas distintas no sedimento (Dias, 2004). Esta curva também é utilizada para a leitura

dos valores, em escala ø, (5,16,25,50,75,95).

Figura 2. Exemplos de curva cumulativa utilizando ordenada aritmética, curva cumulativa utilizando ordenada de probabilidades e impresso preparado para construção da curva granulométrica cumulativa, respectivamente.

(Dias, 2004).

9

5. GEOLOGIA REGIONAL

A baía de Sepetiba, segundo Neto apud Almeida (2008), foi gerada pela orogênese

Brasiliana, implantada no núcleo geológico do cráton São Francisco, localizada na porção interna

da faixa Ribeira.

Inserida no gráben da Guanabara, a baía de Sepetiba, se formou no paleógeno quando a

crosta continental da plataforma Sul-America sofreu processos distencionais. Estes processos

fizeram com que fossem geradas calhas tectônicas, indentificadas como: Curitiba,

Cananéia/Iguape, São Paulo/ Taubaté, Resende, Volta-Redonda, Guanabara, Itaboraí, Barra de

São João e outras menores. Estes segmentos formaram o rifte continental do sudeste brasileiro

(Neto apud Almeida, 2008).

Segundo Zálan e Oliveira (2005), o gráben da Guanabara pode ser subdivido em três sub-

grábens, que são: sub-gráben da Baía, Guandú-Sepetiba e Paraty. Estes são separados por um

divisor de águas, zona de tranferência Tinguá-Tijuca e pela região rica em ilhas que separa as

Baías de Sepetiba e Ilha Grande, tida como zona de acomodação de Ilha Grande-Sepetiba.

O relevo da bacia de Sepetiba evidencia que o controle das estruturas geológicas existentes

ao longo da sua evolução tectônica, segue a direção preferencial SW-NE, com importância

fundamental na conformação topográfica final (SEMADS, 2001).

A baía de Sepetiba apresenta dois domínios fisiográficos distintos: Domínio Serrano,

representado pelas serras e escarpas da vertente oceânica da Serra do Mar e o Domínio da

Baixada, representada por uma planície de depósitos do Neógeno.

No Domínio Serrano o embasamento da bacia de Sepetiba está constituído em sua maioria

por rochas Proterozóicas representadas pela unidade Rio Negro, que é uma associação de

gnaisses-granitóides, migmatitos e gnaisses, ocorrendo a oeste, localmente conhecida como

serras da Mazomba e mais ao norte serra do Couto (Tupinambá, 1999). A nordeste, esta unidade

encontre-se com as rochas de composição granítica-granodiorítica do batólito da Serra dos

Órgãos, Enquanto que a norte econtra-se em contato com os granitóides e migmatitos que

constituem o batólito da Serra das Araras (SEMADS, 2001).

No extremo sudoeste ocorrem membros da suíte charnockítica situados no maciço Costeiro

da ilha da Marambaia, por outro lado, a sudeste ocorrem os granitóides do maciço da Pedra

Branca. A leste as rochas Pré-Cambrianas estão intrudidas por rochas alcalinas, de idade

cretácico-terciária, que constituem os maciços de Marapicú-Mendanha e Tinguá, às quais estão

associados diversos diques basálticos e de rochas alcalinas.

10

O Domínio Fisiográfico da Baixada é caracterizado por colinas isoladas, que representam

feições residuais das rochas do embasamento pré-cambriano pertencentes à Unidade Rio Negro

(Almeida, 1967).

As rochas Pré-Cambrianas do substrato da bacia da baía de Sepetiba fazem parte do que

se denomina região de dobramentos do sudeste (Hasui, et al., 1978), e foram intensamente

retrabalhadas no Ciclo Brasiliano.

De acordo com Almeida (1967), a evolução geológica da região contribuinte da bacia da

baía de Sepetiba remonta ao final do Mesozóico (145 ma), quando o último evento de

características continentais, a chamada Reativação Waldeniana, resultou na ruptura e expansão

do assoalho oceânico do Atlântico Sul e a consequente migração das massas continentais.

Até o fim do Mesozóico foi desenvolvido o peneplano superior, concomitantemente com o

conjunto embrionário riftiano da Serra do Mar, maciços costeiros e bacias marginais, consolidados

somente no Neógeno inferior, a partir do qual foi gerado gradativamente o Complexo Serrano-

Baixada. (Góes, 1994).

A dinâmica de eventos tectônicos em blocos normais e justapostos, instalados nas margens

continentais em reativação, relacionada à expansão do assoalho oceânico, perduraram até inicio

do Neógeno. Nesta fase é que as intrusões alcalinas (maciços de Tinguá e Maripicú-Mendanha)

extravasaram as fissuras crustais reativadas (Almeida, 1981).

Figura 3. Mapa geológico regional (SEMA, ZEE-RJ, 1996).

11

A tectônica de subsidência resultante dos equilíbrios isostáticos, ocorridos nas margens

continentais em reativação, resultou no desenvolvimento de superfícies de erosão no Cenozóico

Inferior e Médio e o conseqüente preenchimento das bacias ou depressões marginais por

clásticos continentais. (Ponçano, 1976).

Possivelmente, somente no final do Paleógeno, início do Neógeno definiu-se a escarpa

falhada da Serra do Mar e a depressão tectônica da baixada de Sepetiba. Desde então, a região

do litoral Fluminense encontra-se estruturada em um sistema de "rifts", onde delineiam estruturas

do tipo "horst"e "grabens" (Ferrari, 1994).

Com a atenuação das atividades tectônicas instalou-se a dominância de eventos eustáticos

(2 ma.), marcados por longas fases de regressões marinhas, com as glaciações de Gunz (-10

metros), no final do Paleógeno, Mindel (-40 metros), Riss (-70 metros) e Wurn (-110 metros), no

Pleistoceno. Neste período ocorreu o preenchimento cíclico das depressões do embasamento

(Ferrari, 1994), dentre os quais a da baixada de Sepetiba, o início da sedimentação na planície

aluvial provavelmente ocorreu no período interglacial Riss-Wurn (120 mil anos).

Segundo Almeida (2005), estes eventos eustáticos e climáticos foram responsáveis pela

formação de uma espessa camada de origem flúvio-marinhos na baía da bacia de Sepetiba.

Figura 4. Variação do nível do mar em relação às glaciações Neógenas

(Carelli, 2008.).

12

6. GEOLOGIA LOCAL

A geologia local foi baseada em Almeida (2005); Roncarati & Barrocas (1978) e Carelli

(2007).

A bacia da baía de Sepetiba é caracterizada pela sedimentação Quaternária, iniciada no

período glacial Wurm no Pleistoceno, com o recuo do mar 130 a 150 metros abaixo do nível atual.

Assim, a baía de Sepetiba ficou sob sedimentação continental permitindo a formação de extensos

depósitos fluviais na atual plataforma continental, composto de argilas de planíce de iundação,

areias e conglomerados de canal. A mudança gradativa de um clima originalmente úmido para

seco ocasionou a extinção dos cursos fluviais.

A transgressão Flandriana entre 4.000 e 5.000 A.P. elevou o nível do mar de quatro a seis

metros acima do atual, cujos os sedimentos continentais anteriormente depositados foram

retrabalhados, resultando na formação de uma camada de areias litorâneas. No clímax da

transgressão Flandriana a baía de Sepetiba apresentou-se como uma larga enseada, que recebia

o choque das ondas, ambiente de alta energia, em função da ausência da restinga da marambaia

nesta época. Atualmente a restinga serve como uma barreira, definindo assim a baía de Sepetiba

como um ambiente de baixa energia.

Roncarati & Barrocas (1978), mapearam alguns depósitos descritos neste trabalho,

provavelmente cordões de antigas praias de enseada. Estes cordões são constituídos por

sedimentos flúvio-marinho, e são caracterizados por areias de granulometria fina a muito grossa

com cascalhos de quartzo e feldspato, geralmente mal selecionados, de coloração cinza claro e

marrom.

De acordo com Carelli, sondagens realizadas nos cordões arenosos indicam espessuras de

areia e argila que variam de 15 a 20 metros. A extensão em planta desses corpos arenosos varia

entre 1000 metros a 1200 metros de comprimento, e 40 metros a 50 metros de largura, com

elevação de cerca de 3 metros, da base pro topo, distando de três a cinco quilômetros da linha de

praia atual, estando alguns posicionados na cota de 5metros (Carelli et. al, 2007).

Roncarati e Barrocas (1978), descreveram uma série de corpos sedimentares, alguns dos

quais ocorrem na área de estudo que foram também encontrados em mapeamento anteriores

(Carelli, op cit.). Abaixo serão descritos esses corpos.

A) Corpos sedimentares de ambiente continental:

Complexo fluvial: denomina-se o conjunto de camadas de areias de canais fluviais e

camadas de argilas de planícies de inundação. As areias possuem estratificação cruzada

13

acanalada e são compostas de quartzo, feldspato e mica, com seixos e grânulos em menor

proporção. As argilas possuem laminação plano-paralela e cor acinzentada.

B) Corpos sedimentares de ambiente litorâneo:

Areias de fundo de enseada: durante a Transgressão Flandriana, o mar teria retrabalhado a

parte superficial dos sedimentos Pleistocênicos, de leques aluviais e do complexo fluvial de

maneira a separar a fração argilosa e síltica, que seria depositada em mar aberto, deixado sobre o

assoalho da faixa litorânea (de enseada) então em formação.

Cordões de praia de enseada: os cordões de praia de enseada são produtos do

retrabalhamento e seleção dos sedimentos de leques aluviais e do complexo fluvial pelo embate

das ondas na faixa de praia de mar raso, formado na larga enseada por ocasião da Transgressão

Flandriana.

C) Corpos sedimentares de ambiente lagunar (baía): argilas de fundo de baía: forma um

corpo sedimentar contínuo, recobrindo quase que totalmente o fundo da baía de Sepetiba.

Figura 5. Localização dos cordões arenosos A, B e C (Carelli, 2008.).

14

7. MATERIAIS E MÉTODOS

Com a finalidade de correlacionar espacialmente os cordões arenosos A, B e C, foram

utilizados dados de porcentagem simples dos sedimentos em cada classe granulométrica das

amostras Carelli (2008). Esses valores foram processados com um software livre, para análise

granulométrica de sedimentos, chamado Sysgran.

7.1 Amostragem

Segundo,Carelli (2008), foram realizadas coletas nos cordões denominados A, B e C. Para

isso foram feitas trincheiras de aproximadamente 1,50m de profundidade e 1,50m de largura e

1,50m de comprimento, e coletaram-se três amostras, em cada, de acordo com as variações

percebidas na granulometria do material (Figura x).

Figura 6. Trincheiras abertas no cordão A (à esquerda) e no Cordão B (à direita).

Os cordões A e B estão localizados no município de Itaguaí/ RJ, mais especificamente

dentro da empresa Petrorio S.A. Já no cordão C, localiza-se na Ilha da Madeira, também em

Itaguaí/RJ.

Cordão A: coletaram-se amostras a 0,30 m e 1,00 m; no cordão B: coletaram-se amostras

a 0,80 m e a 1,50 m de acordo com as variações granulométricas encontradas em cada

profundidade, respectivamente. No cordão C as amostras foram coletadas apenas a 0,40m, pois

não se observou uma significante variação na granulometria até a profundidade de 1,50 m.

15

Após Lavagem e secagem, cada amostra foi quarteada e reduzida de 3 kg para uma

pequena quantidade de 250g. Procedeu-se em seguida o peneiramento das amostras usando

jogos de peneiras apresentados na tabela 5. Após o processo de peneirar, foi efetuada a pesagem

das frações granulométricas. Os dados da pesagem das amostras econtra-se no Anexo 1.

Peneiramento grosso Escala phi (ø)

2,00 -1,0

1,00 0,0

0,500 1,0

0,250 2,0

0,125 3,0

0,062 4,0

Peneiramento fino Escala phi (ø)

0,500 1,0

0,354 1,5

0,250 2,0

0,177 2,5

0,125 3,0

0,088 3,5

0,062 4,0

Tabela 5. Especificações das peneiras utilizadas em mm e phi (ø).

Procedência Número de

amostras

Profundidad

e (m)

Cordão A 0.30m, Petrorio – Itaguaí/RJ 3 0,30

Cordão A 1m, Petrorio – Itaguaí/RJ 3 1,00

Cordão B 0.80m, Petrorio – Itaguaí/RJ 3 0,80

Cordão B 1.5 m, Petrorio – Itaguaí/RJ 3 1,50

Cordão C 0.40 m, Ilha da Madeira –

Itaguaí/RJ

4 0,40

Total de amostras 16

Tabela 4. Localização das amostras.

16

Com os dados obtidos dos processos citados anteriormente, determinaram-se as

porcentagens em peso em cada classe granulométrica das amostras e, confeccionou-se as

tabelas localizadas no Anexo 2, 3, 4. Contendo os dados de porcentagens acumuladas e simples

dos sedimentos.

7.2 Processamento

As planilhas do SysGran são bastante parecidas com aquelas do Excel (*.xls).De fato, as

planilhas são salvas no formato do Excel.As planilhas de entrada de dados devem ser arranjadas

de acordo com a figura 8.

Figura 7. Arranjo da planilha de entrada de dados no Sysgran, com as classes de tamanho de grão nas colunas

e as amostras identificadas individualmente nas linhas.

Na primeira linha entra-se com as classes de <p (phi) e na primeira coluna com a

identificação única das amostras.

As análises As análises estatísticas do sedimento foram baseadas em Suguio (1973) e

Tanner (1995). Cinco métodos gráficos de análise estão disponíveis: Folk & Ward, McCammon(a),

McCammon (b), Trask, Otto & Inman, e um não gráfico (algébrico), as Medidas dos Momentos,

sendo padrão o primeiro.

A primeira decisão a ser feita na opção de análise é entre dados brutos e estatísticos do

sedimento. Dados brutos da curva acumulada resultam em uma planilha com valores para cada

classe de phi dos pesos proporcionais, das percentagens e das percentagens acumuladas de

cada amostra, que podem ser exportados para outros programas e utilizados como fonte de dados

para gráficos de natureza variada. A análise estatística do sedimento pode conter apenas valores

da média, seleção, mediana, curtose, assimetria, percentagem de areia, percentagem de argila e

percentagem de silte, ou incluir opcionalmente classificações verbais e percentis (de 03% até

97%).

17

Os métodos e procedimentos analíticos, para calcular o desvio e o diâmetro médio são

detalhados na tabela 6, que foi baseada em Suguio, (1973). Nestas informações técnicas,

incluíram-se as "taxas de eficiência" de cada método para a média e seleção, que são a razão de

acerto em relação à média e desvio padrão real. As fórmulas adotadas no presente trabalho

foram de desvio padrão e média de McCammon (a)

Tabela 6. Fórmulas estatísticas disponíveis no SysGran utilizadas para calcular graficamente.

Os valores da média do tamanho do grão são usados para categorizar os sedimentos

através de métodos propostos por diversos autores (Tabela 6).A escala mais antiga é a de

Wentworth (1922) e todas as demais são adaptações desta, .Adota-se aqui a escala de

Wentworth stritu sensu (Tabela 7) com a modificação semântica do nome ultra-argila para argila.

Os limites são dados em valores de phi (<P),obtidos pela fórmula abaixo a partir de valores em

milímetros: (phi)( ø)(fi) = -log2 d(mm)

18

Tabela 7. Comparação de diferentes escalas de tamanho adotadas por diferentes autores. O programa Sysgran utiliza uma escala ligeiramente adaptada de Wentworth (1922), (Camargo, 2006).

Para a geração do calculo dos parâmetros estatísticos, foi feita a entrada dos dados

(Anexo1) no Sysgran. O passo seguinte foi clicar no ícone de multi-análise (Figura 8), onde em

seguida abrirá uma janela (Figura 9) para fazer a seleção das amostras que serão analisadas, e o

método adotado. Nesse caso foi utilizado o médodo de McCammon(b).

Figura 8. Ícones para geração de multi-análises e multi-gráficos, respectivamente, no Sysgran.

Figura 9. Janela de Multi-análise do Sysgran.

19

A geração dos gráficos no software é bem simples. Com os dados das amostras inseridos

no programa a próxima etapa é clicar no ícone de multi-gráficos (Figura 9). Abrirá uma nova janela

(Figura 11), exibindo os dados a serem selecionadas e os possíveis gráficos que podem ser

criados. Nesse caso foram gerados as freqüências acumuladas.

Figura 10. Janela de Multi-gráficos do Sysgran.

20

8. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados obtidos do processamento foram: calculo dos parâmetros estatísticos de

McCammon (1962) e o gráfico de freqüência acumulada.

8.1 Análise granulométrica

Nesse item serão apresentadas as curvas de freqüência acumulada de cada cordão.

A observação das curvas granulométricas dos sedimentos mostra que o transporte por

saltação é amplamente dominante ao longo da área estudada.

Cordão A

As amostras do cordão arenoso A na profundidade de 0,30m exibem uma população por

saltação moderadamente selecionada, composta na maior parte por partículas com diâmetro

médio de 1 mm até 0,25mm. É possível observar uma porcentagem de 15% de sedimentos de

2mm a 1mm que sofreram transporte por rolamento.

As amostras o cordão arenoso A na profundidade de 1,00m mostram sedimentos

pobremente selecionados, sendo compostos por areias grossas. Esse indicativo de seleção dos

sedimentos sugere uma alteração na fonte.

Figura 11. Gráfico de frequência acumulada do cordão arenoso A.

21

Cordão B

As amostras do cordão arenoso B na profundidade de 0,80m exibem uma quantidade de

55% dos sedimentos com granulometria entre 0,25mm a 0,5mm . 35% dos sedimentos são

caracterizados como areia grossa. O transporte predominante é o de saltação.

As amostras do cordão arenoso B na profundidade de 1,50m 75% dos sedimentos são

assinalados como areias muito grossa e pelo transporte por rolamento. Os sedimentos possuem

uma seleção moderada.

Figura 12. Gráfico de frequência acumulada do cordão arenoso B.

22

Cordão C

As amostras do cordão arenoso C na profundidade 0,40m indicam que 50% dos

sedimentos são da classe areia média, que o principal transporte é a saltação. Porém nota-se

uma queda na energia, ocasionando uma diminuição da seleção destes materiais.

Figura 23. Gráfico de frequência acumulada do cordão arenoso C.

8.2 Análise estatística

Nesse tópico serão abordados os resultados dos parâmetros estatísticos: diâmetro médio,

desvio padrão para as amostras oriundas dos cordões arenosos (A, B e C). Os valores

encontrados para cada parâmetro estatístico estão agrupados nas tabelas situadas no Anexo 5.

• Cordão A 0,30m: os valores encontrados de diâmetro médio ficaram entre 0,8 e 0,9,

podendo assim classificar os sedimentos como areias grossas. O valor médio do desvio padrão é

igual a 0,94 classificando os sedimentos como areias moderadamente selecionadas.

• Cordão A 1,00m: os valores do diâmetro médio dos sedimentos nessa profundidade

ficaram entre 0,67 e 0,92 classificando assim as amostras, como areias grossas. O valor médio do

desvio padrão é igual a 1,15, classificando, os sedimentos como areias pobremente selecionadas.

• Cordão B 0,80m: o valor encontrado para o diâmetro médio (entre 1,06 e 1,11) classifica as

amostras como areias médias. Os sedimentos foram classificados como moderadamente

selecionadas, sendo o valor médio do desvio-padrão igual a 0,72.

• Cordão B 1,50 m: o valor do diâmetro médio varia entre -0,2 a -0,1, classificando estas

amostras como areias muito grossa. O valor médio do desvio-padrão é igual a 0,69, o que

classifica esses sedimentos como moderadamente selecionados.

23

• Cordão C 0,40 m: as amostras são classificadas como areias médias, com valor de

diâmetro médio igual a 1,41. São areias moderadamente selecionadas, com valor médio de

desvio-padrão de 0,8.

8.3 Análise Mineralógica

A análise mineralógica foi baseada em Carelli (2008).

a) Cordão A 0,30m

- Cor: as areias que compõem o cordão A 0,30 m, apresentam cor cinza (Figura 14).

Figura 14. Coloração cinza das areias do cordão A 0,30 m.

- Composição: o quartzo compõe, em média, 99% do volume da amostra sob estudo;

fragmentos de rocha e feldspato (tipo não identificado) aparecem com 1% de volume na

amostra (Figura 15).

Figura 15. Areias na fração 1,0 mm, compostas por grãos de quartzo e feldspato. A seta em azul indica um

grão de feldspato.

24

- Grau de arredondamento: os grãos são subangulosos e subarredondados (Figura 16).

Figura 16. Grão de quartzo à esquerda subanguloso e o grão à direita subarredondado,ambos pertencentes à

fração 2,0 mm.

b) Cordão A 1,00 m

- Cor: as areias mostram uma coloração acinzentada (Figura 17).

Figura 17. Coloração acinzentada das areias do cordão A 1,00 m.

- Composição: a amostra analisada é constituída de quartzo,que compõe em média,90% do

volume da amostra; fragmentos de rocha e feldspato (tipo não identificado) que

somados,aparecem com 10% de volume na amostra (Figura 18).

25

Figura 18. Areia composta por quartzo, em maior volume. Fragmento de rocha indicado pela seta verde.

- Grau de arredondamento: os grãos de quartzo apresentam-se subangulosos; e os

fragmentos de rocha mostram-se arredondados (Figura 19).

Figura 19. Grãos de quartzo subangulosos, de fração 2,0 mm, indicados pela seta azul. Grão de fragmento de

rocha arredondado, indicado pela seta vermelha, também da fração 2,0 mm.

26

C) Cordão B 0,80 m

- Cor: são areias de coloração marrom escuro (Figura 20).

Figura 20. Coloração marrom das areias do cordão B 0,80 m.

- Composição: os grãos de quartzo compõem cerca de 95% do volume da amostra,os

grãos de feldspato constituem ,em média, 5% do volume na amostra (Figura 21).

Figura 21: Areias compostas por quartzo em maior volume e feldspato indicadospela seta laranja.

27

- Grau de arredondamento: os grãos observados pertencem à fração 0,250mm. Os grãos

de quartzo mostram-se subangulosos (e estão indicados pela seta em azul na Figura 22) e

subarredondados (indicados pela seta laranja na Figura 22).

Figura 22. Grãos de quartzo subangulosos (indicados pela seta azul) e subarredondados (indicados pela seta

amarela).

d) Cordão B 1,50 m

- Cor: são areias de coloração acinzentada das areias do cordão B 1,50 m (Figura 23).

Figura 23. Coloração acinzentada da areia do cordão B 1,5 m.

28

- Composição: os grãos de quartzo compõem, em média, 90% do volume da amostra;

grãos de feldspato (tipo não identificado) e fragmentos de rocha aparecem com cerca de

10% (Figura 24).

Figura 24. Areia composta por quartzo e feldspato indicado pela seta laranja.

- Grau de arredondamento: observaram-se os grãos da fração 1,00 mm, que são em sua

maioria subarredondados (Figura 25).

Figura 25. Grão de fragmento do rocha subarredondado.

29

e) Cordão C 0,40 m

- Cor: trata-se de areias de coloração marro claro (Figura 26).

Figura 26. Coloração marrom claro das areias do cordão C 0,40 m.

- Composição: a areia é composta de grãos de quartzo (em maior volume), transparentes e

com brilho vítreo; e por silte grosso, de coloração marrom escuro e aspecto terrígeno,

presentes na fração de 0,062 mm em uma quantidade expressiva (Figuras 27 e 28).

Figura 27. Areia constituída por grãos de quartzo.

30

Figura 28. Grãos de quartzo e silte grosso de coloração marrom, ambos na fração 0,062 mm.

Grau de arredondamento: os grãos observados pertencente à fração 0,500 mm e

são em sua maioria subangulosos (Figura 29).

Figura 29. Grãos de quartzo subangulosos. A seta azul indica grão de quartzo subanguloso.

31

9. CONCLUSÃO

- A região da baía de Sepetiba, localizada no município de Itaguaí /RJ,foi uma região de ativa

sedimentação durante o neógeno.

- Os resultados obtidos demonstraram que o transporte por saltação foi amplamente dominante ao

longo da área estudada.

- A variação longitudinal dos sedimentos nos cordões arenosos A, B e C pode estar refletindo na

diminuição da potência das ondas.

- As análises granulométricas vêm confirmar as variações texturais em profundidade verificadas

visualmente nos cordões A e B.

32

10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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35

11. ANEXOS

36

Anexo 1 - Tabelas de entrada de dados dos cordões arenosos A, B e C

para o software Sysgran.

37

(ø)-1 (ø)0 (ø)1 (ø)2 (ø)3 (ø)4

Amostra 1 Cordão A - 0,30m 5,27 31,89 99,24 90,51 20,35 2,74






(ø)-1 (ø)0 (ø)1 (ø)2 (ø)3 (ø)4

Amostra 1 Cordão B - 0,80m 1,07 16,11 87,5 132,83 12,21 0,1






(ø)1 (ø)1,5 (ø)2 (ø)2,5 (ø)3 (ø)3,5 (ø)4

Amostra 1 Cordão C - 0,40m 75,118 56,749 60,32 35,238 10,497 4,646 3,868




38

Anexo 2 - Análise granulométrica por peneiramento das amostras do

cordão arenoso A.

39

(ø)-1 (ø)0 (ø)1 (ø)2 (ø)3 (ø)4

Amostra 1 Cordão A - 0,30m(Peso) 5,27 31,89 99,24 90,51 20,35 2,74

Amostra 1 Cordão A - 0,30m(Porc.) 2,108 12,76 39,7 36,2 8,14 1,096

Amostra 1 Cordão A - 0,30m(Porc.Acum.) 2,108 14,86 54,56 90,76 98,9 100


Amostra 2 Cordão A - 0,30m(Porc.) 2,36 13,58 41 35,28 7,08 0,7














40


cordão arenoso B.

41

(ø)-1 (ø)0 (ø)1 (ø)2 (ø)3 (ø)4

Amostra 1 Cordão B - 0,80m(Peso) 1,07 16,11 87,5 132,8 12,21 0,1

Amostra 1 Cordão B - 0,80m(Porc.) 0,4283 6,449 35,03 53,17 4,888 0,04003

Amostra 1 Cordão B - 0,80m(Porc.Acum.) 0,4283 6,877 41,9 95,07 99,96 100
















42


cordão arenoso C.

43

(ø)1 (ø)1,5 (ø)2 (ø)2,5 (ø)3 (ø)3,5 (ø)4

Amostra 1 Cordão C - 0,40m(Peso) 75,12 56,75 60,32 35,24 10,5 4,646 3,868

Amostra 1 Cordão C - 0,40m(Porc.) 30,48 23,03 24,48 14,3 4,26 1,885 1,57

Amostra 1 Cordão C - ,40m(Porc.Acum.) 30,48 53,51 77,99 92,29 96,55 98,43 100










44

Anexo 5 - Calculo dos parâmetros estatísticos dos cordões arenosos A,

B e C segundo McCammon (1962).

45

Média Classificação Seleção Classificação

Amostra 1 Cordão C - 0,40m 1,399 Areia média 0,8162 Moderadamente

selecionado


selecionado


selecionado


selecionado


Amostra 1 Cordão B - 0,80m 1,067 Areia média 0,7164 Moderadamente

selecionado


selecionado


selecionado

Amostra 1 Cordão B - 1,50m -0,2831 Areia muito

grossa 0,865 Moderadamente

selecionado



selecionado



selecionado


Amostra 1 Cordão A - 0,30m 0,8581 Areia grossa 0,9502 Moderadamente

selecionado


selecionado


selecionado

Amostra 1 Cordão A - 1,00m 0,6799 Areia grossa 1,148 Pobremente selecionado



46

Anexo 6 - Valores de phi (Ø), das amostras dos cordões arenosos A, B

e C.

47

Phi-10 Phi-30 Phi-50 Phi-70 Phi-90

Amostra 1 Cordão B - 0,80m 0,08917 0,6602 1,152 1,528 1,905



Amostra 1 Cordão B - 1,50m -0,9427 -0,6756 -0,4085 -0,1414 0,7529




Amostra 1 Cordão A - 0,30m -0,3813 0,3813 0,8851 1,426 1,979



Amostra 1 Cordão A - 1,00m -0,851 -0,01557 0,58 1,297 2,389

Amostra 2 Cordão A - 1,00m -0,851 -0,01557 0,58 1,297 2,389



Amostra 1 Cordão C - 0,40m 0,3281 0,9842 1,424 1,837 2,42




instituto de agronomia departamento de...

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