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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2019.tde-16122019-091205
Document
Auteur
Nom complet
Larissa Natsumi Tamura
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2019
Directeur
Jury
Almeida, Renato Paes de (Président)
Fornari, Milene
Giannini, Paulo Cesar Fonseca
Góes, Ana Maria
Negrão, André Pires
Prado, Renato Luiz
Titre en portugais
Arquitetura e preservação de barras e depósitos de canais de grandes rios do oeste da Amazônia Brasileira
Mots-clés en portugais
Datações OSL
Radar e sismo fácies
Rios Solimões-Amazonas e Japurá
Resumé en portugais
Os rios de grande porte têm uma contribuição notável para a dinâmica externa da Terra. São responsáveis pelo transporte de grande parte dos sedimentos que chegam aos oceanos e áreas costeiras, drenam grandes áreas dos continentes e auxiliam no preenchimento de bacias continentais. Apesar de sua relevância, há uma escassez de trabalhos com enfoque em modelos de fácies e elementos arquiteturais em rios de grande porte, em decorrência de dificuldades práticas na coleta de dados e de conceitos de invariabilidade de morfologia com a escala que levam à utilização de modelos baseados em rios menores. A Bacia Amazônica é o sistema de rios de grande porte de maior influência no sistema global. O potencial desse sistema para suprir lacunas de conhecimento é enorme, podendo revelar as possíveis particularidades de grandes rios e os critérios de diagnósticos de sistemas semelhantes no registro antigo. Nesse contexto, a presente tese objetiva caracterizar morfologia, arquitetura deposicional, fácies e dinâmica das barras e canais ativos em trechos selecionados de rios amazônicos através de métodos geofísicos rasos e observações de campo. Dentre os métodos utilizados destacam-se o GPR (Ground Penetrating Radar), que permite a identificação de estruturas em subsuperfície em áreas emersas no período de seca e a sísmica rasa, que revela estruturas em superfície e subsuperfície do canal submerso na cheia. A comparação das feições observadas por esses métodos com dados sedimentológicos obtidos em trincheiras e afloramentos adjacentes aos rios estudados permite a correlação com o registro geológico e inferências sobre potencial de preservação de estruturas sedimentares em diferentes ambientes. Através dos resultados de GPR foi possível identificar três radar fácies relacionadas aos topos de barras: R1-Estratificações cruzadas de grande porte ou médio porte com limites inclinados; R2-Limites de série sub-horizontais com estratificações cruzadas de médio porte internas às séries; R3- Limites de série de pequeno porte com estrutura interna abaixo da resolução. Através da sísmica rasa encontrou-se cinco sismo fácies distintas. As três primeiras estão relacionadas aos ambientes mais rasos: S1- Estratificações cruzadas de grande porte; S2-Camadas de lama; S3-Limites de série com estratificações cruzadas de pequeno porte. E as duas últimas sismo fácies estão relacionadas aos ambientes mais profundos do canal: S4-Limites de séries plano-paralelos com estratificações cruzadas tabulares a acanaladas de médio porte e S5-Limites de séries com estratificações cruzadas tabulares de grande porte. O estudo em diferentes ambientes dentro do canal mostrou a dificuldade de diagnosticá-las em afloramentos. A granulação grossa não foi encontrada somente em ambientes profundos como talvegue de um canal, mas também em topos de barras na região da cabeceira. A presença de lama foi reconhecida apenas para ambientes rasos, relacionadas aos topos de barras, sendo que uma barra pode alcançar até 25 m de espessura. O tamanho das estruturas sedimentares não necessariamente segue um padrão com a profundidade pois encontram-se estratificações cruzadas de grande porte em topos de barras (R1a e S1) assim como ambientes profundos (S5). Uma descoberta importante é a limitação de cruzadas de grande porte com alto ângulo nas margens das barras (R1a e S1) às porções mais rasas, diferindo assim de feições semelhantes que chegam ao talvegue em rios pequenos. Taxas de sedimentação e erosão, reveladas por levantamentos de MBES (ecobatímetro multifeixe) mostram-se maiores em áreas mais profundas, atingindo 14 m em 1 ano no canal principal, e menos de 2 m por ano no canal secundário. Essa informação é fundamental para a elucidação dos dados conflitantes de séries históricas de imagens de satélite, que registram grandes mudanças nos canais amazônicos em poucos anos, com as idades por luminescência oticamente estimulada (OSL) que mostram perfis métricos depositados em milhares de anos. A baixa sedimentação no canal secundário provavelmente está associada a um retrabalhamento sucessivo dos sedimentos que, assim como nos topos de barras datados por OSL, não permite a preservação da maior parte dos episódios deposicionais. A documentação de rápida dinâmica de barras e grandes taxas de deposição em rios grandes contradiz modelos anteriores, que consideram processos mais lentos em sistemas de maior porte. Os resultados revelam a evolução complexa de diferentes tipos de barras em rios grandes e as peculiaridades de ambientes muito profundos totalmente distintos de rios pequenos, que contribuem para o reconhecimento de sistemas de escala semelhante no registro geológico, com implicações preditivas na escala da arquitetura deposicional dos sistemas de transporte sedimentar continental.
Titre en anglais
not available
Mots-clés en anglais
OSL dating
Radar and seismic facies
Solimões-Amazonas and Japurá rivers
Resumé en anglais
Large rivers play an important role in the Earth surface dynamics, being responsible for a great part of the sediment flux to the oceans and coastal areas, draining large tracts of the continents and filling up continental basins. Despite their great relevance, there is a notable scarcity of studies focused on the facies and architecture of large rivers, mostly due to practical issues in data acquisition and the acceptance of the concept of scale invariance of morphology that supports the extrapolation of models based on smaller rivers. The Amazon basin is the large fluvial systems with the greatest influence in the global system. Therefore, that fluvial system bears a great potential for addressing knowledge gaps, including probable particularities of large rivers and diagnostic criteria to identify similar systems in the rock record. In that context, the present thesis aims at characterizing the morphology, depositional architecture, sedimentary facies and dynamics of active bars and channels in selected river reaches in Amazonia through shallow geophysics and field observations. The most relevant applied methods were the GPR (Ground Penetrating Radar), that enables the identification of subsurface structures in emerged areas during the dry season, and shallow seismic methods, which reveal internal and surface structures in the submerged channels during the flood season. Comparison of features observed through these methods with sedimentological data obtained in trenches and outcrops enabled the correlation with the geological record and inferences about the preservation potential of different environments. GPR surveys lead to the identification of three radar facies in the emerged bar tops: R1- Large and medium-sized cross stratification with inclined cross-set bounding surfaces; R2-Sub horizontal cross-set bounding surfaces bounding medium-scale crosssets; R3- Cross-set bounding surfaces with cross-strata beneath the method resolution. Five seismic facies were identified, the first three of which are related to shallow environments: S1- Large-scale cross- strata, S2 - Mud beds, S3 - Small-scale cross-set bounding surfaces. The last two seismic facies are related to deeper environments within the channels: S4- Surfaces bounding medium-scale tabular and trough crossstrata sets, and S5- Surfaces bounding large-scale tabular cross-strata. The study of different environments within the channels reveals the difficulties in recognizing analogue environments in outcrops. Coarse grain-size is not exclusive to deep environments, being also present in bar tops near bar heads. Mud layers were observed only in shallow environments, bars that are up to 25 m deep. Sedimentary structures scale does not correlate with depth, since large-scale cross-strata are found both in bar tops (R1a e S1) and deep environments (S5). An important finding is that barmargin large-scale high angle cross-strata (R1 and S1) are restricted to the shallow parts of bar margins, thus differing from similar features that reach the thalwegs in smaller rivers. Sedimentation and erosion rates, revealed by MBES are greater in the deeper areas, reaching 14 m in one year, and less than 2 m in one year in the secondary channel. That information is key to solve conflicting data based on historical satellite image series, which record great changes in channels in a few years, and OSL ages that reveal meterscale successions deposited in thousands of years. Low sedimentation rates in the secondary channels and bar tops dated with OSL is probably associated with successive reworking of sediments that, does not enable the preservation of most depositional events. The record of fast dynamics and great depositional rates found in the studied large rivers is in contradiction with previous models, which consider slower processes in larger river systems. The results reveal recognized complex evolution of different types of bars in large rivers and the particularities of very deep environments that are very different from small rivers contribute to the recognition of large rivers in the rock record, with predictive implications at the scales of the depositional architecture and the continental sediment transport systems.
 
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Date de Libération
2021-12-15
Date de Publication
2019-12-16
 
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