(lido)phoenix jan2003 bacias sedimentares (1)

Ano 5

Número49

Janeiro2003

BaciassedimentaresbrasileirasOrigem, evolução e classificação

O Brasil, por praticamente toda sua extensão territorial, apresenta um grande número de bacias sedimentares,cujo conhecimento é muito variável. Nos próximos meses será apresentada uma síntese das principais baciasbrasileiras, nos seus aspectos geológicos e paleontológicos, através da contribuição de pesquisadores dediversas instituições. Este número introduz esta nova série, apresentando, sem intenção de esgotar o assunto,uma análise dos processos e mecanismos que levam à gênese das bacias, além dos aspectos conceituais sobresua classificação.

Origem, evolução e classificação das bacias sedimentares

Wagner Souza-Lima* & Gilvan Pio Hamsi Junior#

*Fundação Paleontológica Phoenix, Aracaju, Sergipe, Brasil (e-mail: [email protected])

#PETROBRAS-UNSEAL-ATEX-LG, Aracaju, Sergipe, Brasil (e-mail: [email protected])

A organização e classificação são características do ser humano. Do ponto de vista científico, são açõesfundamentais para facilitar o entendimento e permitir uma simplificação teórica dos complexos processosnaturais. O estudo da origem e evolução das bacias sedimentares é um exemplo de tal complexidade, para o

qual as primeiras tentativas de organização remontam a mais de um século1. Organizar as centenas de baciassedimentares existentes no mundo é fundamental para que seja possível entender os processos termomecânicose estilos estruturais envolvidos em suas gêneses e a influência destes na distribuição dos recursos naturais.

Uma bacia sedimentar é o resultado do processo de subsidência de uma placa tectônica, que permite oacúmulo e a preservação dos sedimentos: cessando a subsidência, cessa a sua história deposicional. Asubsidência pode ser de caráter local, quando causada pela distensão e ruptura da litosfera, ou regional,

quando causada por mecanismos de manutenção do equilíbrio isostático2. Uma placa litosférica praticamente

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bóia sobre o substrato mais dúctil do manto, a astenosfera. Quando, por algum motivo, uma carga é acrescidaà superfície da placa, ela sofre subsidência por flexura para readquirir o equilíbrio através da isostasia. Poroutro lado, a isostasia pode causar soerguimento regional quando uma carga é retirada ou pode causarsoerguimento nas bordas das áreas afundadas flexuralmente, como um efeito secundário (ombreiras flexurais).A subsidência pode ser classificada como mecânica, quando é resultante da deformação ou ruptura crustal, outérmica, quando é resultado da alteração do estado térmico da litosfera (Figura 1).

Figura 1 - Representação esquemática dosprocessos de subsidência mecânica e térmica. Nocaso de subsidência mecânica local (A), apenas obloco submetido à carga subside, ao passo que naregional (B) uma grande área sofre flexura. Noseventos termais apenas (C), a quantidade desubsidência que ocorre por resfriamento é igual àquantidade de soerguimento relacionada aoaquecimento da crosta. Para que uma bacia sejacriada por processos termais é necessário entãoque outros processos (D) atuem em conjunto (p.ex., erosão, afinamento da crosta, etc.)2.

A subsidência mecânica pode ser local ou regional (neste caso por flexura). A subsidência mecânica local étípica dos estágios iniciais de bacias marginais (fase rift), resultante da ruptura crustal. A subsidência mecânicaregional flexural ocorre principalmente em bacias de antepaís (foreland), mas corresponde também aocomponente da própria carga sedimentar que amplifica os demais processos de subsidência.

A subsidência térmica resulta também do processo de compensação isostática. A distensão de uma placalitosférica leva ao seu afinamento, que se dá pela ascensão do topo da astenosfera. O topo da astenosfera édefinido pelo limite térmico abaixo do qual ocorre a fusão parcial das rochas do manto. A ascensão daastenosfera também pode ser causada pela atuação de uma pluma mantélica (hotspot). Estas plumas sãoanomalias térmicas oriundas provavelmente do contato entre o manto e o núcleo que, ao atingirem a placa,enfraquecem a litosfera circundante e causam vulcanismo na superfície. Após a ruptura de uma placalitosférica, ela tende a se resfriar e retornar à situação original. Isso se dá pelo rebaixamento do topo daastenosfera às custas do esfriamento e adensamento das rochas do manto. Tal adensamento corresponde a umacarga que induz à subsidência flexural da placa, por isostasia. Este processo geralmente tem caráter regional,sendo típico da fase de deriva continental.


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Os processos de subsidência originam uma série defeições estruturais importantes na história evolutivade uma bacia sedimentar, destacando-se as zonas decharneira e as ombreiras. A zona de charneira é umaregião que registra a variação abrupta no registrosedimentar, correspondente às áreas de intensoafinamento crustal, normalmente marcadas por falhasde elevado rejeito (Figura 2). As ombreiras sãoresultantes dos soerguimentos que ocorrem nas bordasde bacias por compensação isostática regional, tendocomo conseqüência a erosão das porções soerguidas ea geração de discordâncias, muitas delas regionais.

Figura 2 - Seção esquemática da margem continentalbrasileira na altura da bacia de Sergipe-Alagoasexibindo a região da zona de charneira e sua relaçãocom as zonas de afinamento crustal3.

A ruptura da litosfera em geral acompanha as zonas de fraqueza e anisotropias do embasamento. No caso dasbacias da margem leste e equatorial brasileira, p. ex., a evolução deste processo culminou com a formação doOceano Atlântico. Além das anisotropias do embasamento, auxiliaram nessa ruptura continental a atuação dehotspots, como os de Tristão da Cunha e Ascensão, que causaram o enfraquecimento dos núcleos cratônicosmais resistentes.

É possível, com base em técnicasestratigráficas quantitativas, compreender-sea história do preenchimento sedimentar de

uma bacia4. A utilização dos fósseis naobtenção de dados bioestratigráficos epaleobatimétricos auxilia na construção dediagramas de história de soterramento quesão úteis à interpretação exploratória dasbacias (Figura 3). A construção dessesdiagramas envolve a aplicação da técnica deback stripping à sucessão estratigráfica de umpoço, onde cada unidade estratigráfica ésucessivamente subtraída, calculando-se oequilíbrio isostático da coluna restante. Estaanálise permite obter uma representaçãográfica dos movimentos verticais de umhorizonte estratigráfico desde o momento desua deposição até um ponto temporalescolhido, predizendo, p. ex., o alcance decondições para a geração de hidrocarbonetos.

Figura 3 - Diagrama generalizado da história de soterramentoda bacia de Sergipe-Alagoas destacando o comportamento daseção marinha cretácea.

Desde o emprego do conceito dos geossinclinais1, 5, a classificação das bacias sedimentares tem evoluído de forma

bastante dinâmica. As diversas classificações sugeridas, em sua maioria, basearam-se no posicionamento da bacia


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em relação às placas tectônicas5, 6, 7. Uma das propostas mais aceitas foi aquela que procurou associar os

elementos tectônicos e termo-mecânicos à ocorrência de hidrocarbonetos7 (Figura 4), de ampla utilização na

indústria de petróleo. Essa classificação, dita "de Klemme", distingue oito tipos básicos de bacias, sendo três deles

associados a áreas intracontinentais, ou seja, bacias formadas no interior de uma placa litosférica, e cinco tipos

marginais ou extracontinentais, correspondendo às bacias originadas nas bordas das placas, sujeitas a esforços

tracionais, compressivos ou transcorrentes (de rasgamento). Durante a evolução de uma bacia, um tipo pode evoluir

para outro. Nesta classificação, nota-se que a origem e evolução das bacias sedimentares pode ser entendida

fundamentalmente com base no contexto geotectônico atuante nas placas litosféricas onde elas se inserem.

Distinguem-se, assim, as bacias distensionais, compressionais e as intracratônicas.

Figura 4 - Classificação das bacias sedimentares segundo sua posição em relação às placas tectônicas7.


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As bacias distensionais podem ser divididas em

marginais (tipos V e VIII7), rifts interiores (III) etranstensionais (V). Os rifts interiores são asbacias originadas por ruptura crustal,acompanhado ou não por ascensão convectivado manto. Caso evoluam para uma fase dederiva continental, constituirão as baciasmarginais (Figura 5). Nessas últimas, durante afase de deriva, predominam os processos desubsidência térmica, ao contrário dasubsidência mecânica, que caracteriza o rift.As bacias transtensionais estão associadas àmovimentação de falhas cisalhantes que gerambacias em pull-apart (Figura 6), normalmentecom elevadas taxas de subsidência.

Nas bacias compressionais, formadas emmargens convergentes, distinguem-se as deforeland, ou de antepaís, em áreascontinentais (tipos II, IV) e os sistemasarco-fossa, em áreas oceânicas (tipo VI ).Nestas bacias predomina a subsidênciamecânica regional, de caráter flexural,causada pela carga de cinturões dobrados

adjacentes8. As bacias transpressionais sãotambém um outro tipo de bacia compressional(VII), originadas na área de junção de falhascisalhantes do tipo transcorrente.

Figura 5 - Evolução esquemática de bacias rift para margenspassivas9, 2. Os eventos mostrados ilustram, p. ex., osmecanismos que originaram as bacias da margem lestebrasileira.

As bacias formadas no interior dos continentes

(ou intracratônicas, tipo I), como as bacias do

Paraná, do Parnaíba, Amazonas e Solimões,

apresentam evolução bastante complexa, com

alternância de fases de subsidência e de

soerguimento. Apesar de geralmente evoluídas a

partir de rifts abortados, os mecanismos que

explicariam as diversas fases de subsidência e de

soerguimento ainda são controversos10, 11.


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Figura 6 - Bacia pull-apart ideal12. A origem destas baciasestá associada a falhas transcorrentes (strike slip), porémnormalmente não evoluem a ponto de ocorrer a geração decrosta oceânica.

As bacias de margens transcorrentes (tipo V) estãoassociadas a grandes falhas de rejeito horizontal,podendo ser distensionais ou compressionais. As baciastranstrativas, ou pull-apart (Figura 6), são formadasnas reentrâncias das falhas sujeitas à distensão,enquanto que as bacias transpressionais são originadasnas áreas sujeitas à compressão. A primeira possuimecanismo de subsidência análogo a um rift, enquantoque a segunda é análoga a uma bacia de antepaís,onde a subsidência flexural é provocada pela cargatectônica. Normalmente, as bacias transpressivas etranstrativas apresentam elevadas taxas desubsidência que, associada às baixas taxas desedimentação, geram condições deposicionaisprofundas.

Uma outra classificação, muito simplificada, é atemporal, separando as bacias em proterozóicas,paleozóicas, mesozóicas e cenozóicas (Tabela 1).

Um outro sistema de classificação, relativamente maiscomplexo, foi proposto de modo a agrupar as baciasatravés de códigos que pudessem representar, deforma mais fidedigna, toda sua evolução tectono-

sedimentar13, 14. Embora tenha sido louvável, estacodificação acabou sendo pouco usada, pois se tornoupor demais complexa, afastando-se da simplificaçãoteórica necessária ao fácil entendimento da evoluçãodas bacias sedimentares. Afinal, quem se lembrariaque a bacia de Sergipe-Alagoas tem como classificaçãoIS12M3/IS13/IF12L3Lc(LL?)/IS12M/(MS12M/MS12M

/MS2M3)Lb?15

Tabela 1 – Classificação temporal e tectônica dasprincipais bacias sedimentares brasileiras.

1Hall, J. 1859. Descriptions and figures of the organic remains for the Lower Hilderberg Group and the Oriskany Sandstone.


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Geologic Survey of Albany, Paleontology, 3, 544 pp.

2Angevine, C. L.; Heller, P. L. & Paola, C. 1990. Quantitative Sedimentary Basin Modeling. The American Association ofPetroleum Geologists, Course Note Series, 32, 133 pp.

3Chang, H. K.; Kowsmann, R. O. & Figueiredo, A. M. F. 1988. New concepts of the development of East Brazilian marginalbasins. Episodes, 11: 194-202.

4Van Hinte, J. E. 1978. Geohistory analysis – application of micropaleontology in exploration geology. The AmericanAssociation of Petroleum Geologists Bulletin, 62: 201-222.

5Stille, H. 1940-1941. Einführung in den Bau Nordamerikas. Borntraeger, Berlin, 717 pp.

6Dewey, J. F. & Bird, J. M. 1970. Plate tectonics and geosynclines. Tectonophysics, 10 (5-6): 625-638.

7Klemme, H. D. 1980. Petroleum basins - classification and characteristics. Journal of Petroleum Geology, 3 (2): 187-207.

8Beaumont, C. 1981. Foreland basins. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 65: 291-329.

9Salveson, J. O. 1978. Variations in the geology of rift basins - a tectonic model. In: International Symposium on the Rio GrandeRift, 1978, Los Alamos Scientific Laboratory, Proceedings, LA-7487-C: 190-204.

10Middleton, M. F. 1980. A model of intracratonic basin formation, entailing deep crustal metamorphism. Geophysical Journalof the Royal Astronomical Society, 62: 1-14.

11Quinlan, G. 1987. Models of subsidence mechanism in intracratonic basins, and their applicability to North Americanexamples. In: Beaumont, C. & Tankard, A. J. (eds.), Sedimentary basins and basin forming mechanisms. Canadian Society ofPetroleum Geologists, Memoir, 12: 463-481.

12Crowell, J. C. 1974. Origin of Late Cenozoic basins in southern California. In: Dickinson, W. R. (ed.), Tectonics andSedimentation. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Special Publication, 22: 190-204.

13Kingston, D. R.; Dishroon, C. P. & Williams, P. A. 1983a. Global basin classification system. The American Association ofPetroleum Geologists Bulletin, 67 (12): 2175-2193.

14Kingston, D. R.; Dishroon, C. P. & Williams, P. A. 1983b. Hydrocarbon plays and global basin classification. The AmericanAssociation of Petroleum Geologists Bulletin, 67 (12): 2194-2198.

15Figueiredo, A. M. F. de & Raja Gabaglia, G. P. 1986. Sistema classificatório aplicado às bacias sedimentares brasileiras.Revista Brasileira de Geociências, 16 (4): 350-369.

16Szatmari, P. & Porto, R. 1986. Classificação tectônica das bacias sedimentares terrestres do Brasil. In: Figueiredo, A. M. F.de & Raja Gabaglia, G. P., Sistema classificatório aplicado às bacias sedimentares brasileiras. Revista Brasileira deGeociências, 16 (4), p. 357.

17Raja Gabaglia, G. P. & Figueiredo, A. M. F. de 1991. Evolução dos conceitos acerca das classificações de baciassedimentares. In: Raja Gabaglia, G. P. & Milani, E. J. (eds.), Origem e evolução das bacias sedimentares. PETROBRAS, Riode Janeiro, pp. 31-45.

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