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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2010.tde-23012011-201301
Documento
Autor
Nome completo
Lena Simone Barata Souza
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2010
Orientador
Banca examinadora
Rossetti, Dilce de Fátima (Presidente)
Bezerra, Francisco Hilário Rego
Elis, Vagner Roberto
Morales, Norberto
Riccomini, Claudio
Título em português
Evidências tectônicas no leste da Ilha do Marajó: integração de dados morfoestruturais e geofísicos
Palavras-chave em português
Ilha do Marajó
Lineamentos morfoestruturais
Quaternário
Sondagem elétrica vertical
Tectônicas
Unidades de radar
Resumo em português
Tem sido crescente o volume de investigações sugestivas de deformação tectônica no desenvolvimento dos sistemas deposicionais quaternários da ilha do Marajó. Isto é revelado pela combinação de informações sedimentológicas e estratigráficas com análises morfoestruturais. Entretanto, estudos de subsuperfície visando demonstrar a presença de estruturas tectônicas nessas áreas permanecem por ser apresentados. O presente estudo teve o objetivo principal de verificar se estruturas tectônicas sugeridas em superfície no leste da ilha de Marajó têm expressão em subsuperfície rasa, de forma a permitir discutir seu efeito na sedimentação neógena e quaternária, bem como seu mecanismo gerador. Para isto, procedeu-se com um estudo integrando informações geomorfológicas, geofísicas e geológicas. As informações geomorfológicas foram baseadas em dados cartográficos e imagens Landsat, e visou a análise de bacias de drenagem, identificação de anomalias de drenagem e extração e análise de lineamentos morfoestruturais. Dados geofísicos consistiram em sondagem elétrica vertical (SEV) realizada ao longo deste estudo, adicionadas ao reprocessamento de dados disponíveis na literatura. Este estudo foi complementado com a coleta de seções de radar de penetração no solo (GPR). A análise de dados de subsuperfície foi apoiada em estudos geológicos baseados em exposições naturais em falésias, cortes de estrada e pedreiras, além de testemunhos de sondagem. Três bacias de drenagem foram reconhecidas na área de estudo, correspondentes aos rios Arari, Camará e Paracauari. Todas estas bacias mostram evidências de anomalias morfoestruturais, incluindo-se principalmente: mudanças rápidas no padrão de drenagem dentro de uma mesma bacia, variando de treliça, retangular, multibacinal a subparalelo; canais retilíneos comumente conectados em ângulos retos; canais meandrantes que se tornam retilíneos; meandros localizados; e bacias altamente assimétricas (fator de assimetria > 60). Anomalias de drenagem consistindo em freqüentes desvios de direção com ângulos retos e meandros isolados e comprimidos, são também reconhecidas na paleodrenagem preservada na área de estudo. Dois compartimentos morfoestruturais puderam ser reconhecidos com base na densidade dos lineamentos estruturais: compartimento I, localizado na porção centro-leste da área de estudo, onde ocorre densidade de lineamentos alta com duas direções preferenciais para NW-SE e NE-SW; e compartimento II, correspondente ao restante da área, onde a densidade de lineamentos é muito baixa a média, e com orientação principal para NE-SW. O estudo enfocando 132 SEVs demonstrou que os extremos leste e sul da área de estudo são extremamente resistivos (valores de até 13.000 'ômega'm), que foram relacionados com a ocorrência, próximo da superfície, de paleossolo laterítico, bem como de estratos ferruginizados logo abaixo deste horizonte, formados em associação com a discordância do topo de estratos miocênicos da Formação Barreiras. Por outro lado, valores baixos (< 90 'ômega'm) foram registrados no restante da área de estudo, que foram relacionados com depósitos condutivos, representados por litologias argilosas, heterolíticas e, menos comumente, areníticas, correspondentes aos Sedimentos Pós-Barreiras, de idade quaternária tardia e holocênica. Esses dados são condizentes com a análise de seções GPR, que demonstrou refletores de alta freqüência e continuidade lateral próximo da superfície relacionada ao paleossolo laterítico. Com base nesta constatação, pode-se reconhecer duas unidades estratigráficas na porção leste da área de estudo, sendo a inferior relacionada com a Formação Barreiras e a superior correspondente aos Sedimentos Pós-Barreiras. Em contraste, as porções leste e norte da área de estudo mostraram ausência de refletores, que foi associado à presença de sedimentos quaternários dominantemente argilosos e contendo água estratal salobra e/ou salina. Várias características suportam a presença de estruturas tectônicas na área de estudo. Isto é sugerido pela abundância de anomalias de drenagem (atual e pretérita) e de lineamentos morfoestruturais com direcionamentos que coincidem com as orientações principais de falhas tectônicas registradas na região amazônica. A presença de falhas foi ainda indicada por contatos bruscos entre a Formação Barreiras e os Sedimentos Pós-Barreiras nas seções SEVs. Esta proposta é consistente com a análise de dados de superfície, que mostrou coincidência dos locais onde ocorrem estes contatos bruscos com lineamentos morfoestruturais. Da mesma forma, as seções GPR revelaram uma abundância de refletores deslocados verticalmente, que são somente justificados considerando-se falhas tectônicas. Adicionalmente, a porção basal de muitas das seções GPR mostraram refletores ondulados, que foram relacionados com amplas dobras sinclinais e anticlinais. A origem dessas estruturas tectônicas é discutida considerando-se três mecanismos potenciais: tectônica andina, tectônica gravitacional relacionada com a sobrecarga do leque submarino do cone do Amazonas, e rifteamento marginal. A hipótese de relacionamento das estruturas tectônicas registradas neste trabalho com a dinâmica de evolução do Sistema de Graben do Marajó aparece como a mais provável. As dobras e falhas registradas na Formação Barreiras e Sedimentos Pós-Barreiras podem ser explicadas considerando tectônica transcorrente, com associação de deformação transpressiva e transtensiva durante e após o Mioceno.
Título em inglês
Evidence of tectonics in eastern Marajó Island: integration of morfoestructural and geophysical
Palavras-chave em inglês
Marajó Island
Morphostructural lineaments
Quaternary
Radar units
Vertical electric sounding
Resumo em inglês
There has been an increasing volume of investigation suggestive of tectonic deformation in the development of Quaternary depositional systems in Marajó island. This is revealed by a combination of sedimentological and stratigraphical information with morphostructural analysis. However, subsurface studies aiming to demonstrate the presence of tectonic structures in this area remain to be presented. The present study had the main goal of verifying if tectonic structures suggested in surface in eastern Marajó island are expressed in shallow subsurface, thus allowing to discuss their effect in the Neogene and Quaternary sedimentation, as well as their trigger mechanism. This was approached with a study integrating geomorphologic, geophysical and geological information. Geomorphological information, based on cartographic data and Landsat images, aimed analysis of drainage basins, identification of drainage anomalies and extraction and analysis of morphostructural lineaments. Geophysical data consisted of vertical electric sounding (VES) acquired along this study, added to the reprocessing of data available in the literature. This study was complemented with acquisition of ground penetrating radar (GPR) sections. SEV data collected along this study were combined with reprocessed data derived from available literature. The geophysical study includes also acquisition of ground penetration radar (GPR) sections. The analysis of subsurface data was complemented with geological studies of based on natural exposures along coastal cliffs, road cuts and quarries, as well as cores. Three drainage basins were recognized in the study area, corresponding to the Arari, Camará and Paracauari rivers. All these basins show evidence of morphostructural anomalies, mostly including: rapid changes in drainage pattern within a same basin, ranging from trellis, rectangular, multibasin to subparallel; straight channels commonly connected at right angles; meandering channels that change to straight channels; local meandering; and highly asymmetric basins (asymmetry index > 60). Drainage anomalies consisting of frequent changes in river courses forming straight angles and isolated and compressed meanders are also recorded in the paleodrainage preserved in the study area. Two morphostructural compartments were recognized with basin morphostructural lineament density: compartment I, situated in the center-eastern part of the study area, where lineament density is high and with two preferential directions to NWSE and NE-SW; and compartment II, corresponding to the remaining of the area, where lineament density is low to moderate, and with a NE-SW main trend. The study focusing on 132 VESs revealed that the eastern and southern portions of the study area are extremely resistive (values up to 13.000 'ômega'm). This is related to the occurrence of lateritic paleosol near the surface, as well as ferrified strata immediately underlying this horizon, which were formed in association with the unconformity at the top of the Miocene strata of the Barreiras Formation. In contrast, only low resistivity values (< 90 'ômega'm) were recorded in the remaining of the study area, being related to conductive deposits represented by muddy, heterolithic and, less commonly, sandy lithologies corresponding to the Post-Barreiras Sediments of late Quaternary and Holocene ages. These data are consistent with analysis of GPR sections, which revealed reflectors with high frequency and lateral continuity near the surface associated with the lateritic paleosol. Taking this into account, two stratigraphic units were recognized in the eastern portion of the study area, with the lower one related to the Barreiras Formation and the upper one corresponding to the Post-Barreiras Sediments. In constrast, the eastern and northern portions of the study area displayed absence of reflectors, which was associated with the presence of dominantly muddy Quaternary sediments bearing intrastratal brackish and/or saline waters. Several characteristics support the presence of tectonic structures in the study area. This was suggested by the abundance of drainage anomalies (modern and ancient) and morphostructural lineaments with directions that coincide with the orientation of main tectonic faults recorded in Amazonia. The presence of faults was also indicated by sharp contacts between the Barreiras Formation and the Post Barreiras Sediments, as recorded in the VES sections. This proposal is consistent with the analysis of surface data that shows concordance of the places with sharp lithological contacts with morphostructural lineaments. Likewise, the GPR sections reveal an abundance of reflectors with vertical offsets that are only justified taking into account tectonic faults. Additionally, the basal portions of several GPR sections displayed undulatory reflectors, which were related to wide syncline and anticline folds. The origin of these tectonic structures is discussed considering three potential mechanisms: Andean tectonics, gravitational tectonics related to sediment loading in the Amazon submarine cone, and marginal rifting. The hypothesis of relating the tectonic structures recorded in this work with the dynamic evolution of the Marajo Graben System seems the most likely. The folds and faults recorded in the Barreiras Formation and Post-Barreiras Sediments might be explained considering strike slip deformation, with association of transpression and transtension during and after the Miocene.
 
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LSBS.pdf (25.95 Mbytes)
Data de Publicação
2011-02-16
 
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