ESTUDO E CARACTERISTICAS DOS EMPLACEMENT DE SOLEIRAS. SOLEIRAS

Eventos magmáticos são em geral de curta duração, mas caracterizam uma importante fase para a evolução geológica de uma Bacia sedimentar. Rochas ígneas (intrusivas e extrusivas) são o resultado desses eventos e formam o registro mais evidente do processo de magmatismo que ocorreu na Bacia.

As rochas magmáticas intrusivas representam um caso de estudo de grande interesse, pois a influência do magmatismo intrusivo nas rochas sedimentares encaixantes, criando e ocupando espaços para seu posicionamento, afeta as estruturas existentes na Bacia e impõe temperaturas mais elevadas à região, o que altera o gradiente geotérmico normal da área.

Portanto, a influência de magmatismo intrusivo manifesta-se em todos os aspectos, relacionados com a evolução tectônica, sedimentar e geodinâmica da Bacia sedimentar.

Um dos primeiros trabalhos a tratar dos aspectos das rochas magmáticas intrusivas, foi do geólogo estadunidense Grove Karl Gilbert em (1877), sendo o primeiro cientista a demonstrar que as massas ígneas podem deformar as rochas nas quais intrudem (Conceição, 1992). No Brasil, segundo Conceição (1992), o primeiro estudo sobre intrusões vulcânicas foi realizado por White em 1908, fazendo mapeamento na Bacia do Paraná.

Os corpos magmáticos intrusivos, tais como diques, soleiras e lacólitos, são importantes para o rápido transporte de magma pela crosta terrestre e o foco de muitas pesquisas (Malthe-Sørenssen et al., 2004). Diques são intrusões ígneas tabulares sub-verticais e cortam as camadas sedimentares, sendo impulsionados principalmente pelo calor do magma quente. Soleiras são intrusões ígneas tabulares geralmente paralelas ou subparalelas às camadas estratificadas da rocha encaixante, mas que também podem cortar as estratificações como segmentos magmáticos transgressivos. Lacólitos é um tipo de intrusão ígnea concordante, que se colocou entre camadas de rochas sedimentares, formando um domo com base horizontalizada (Figura 5.1).

Dentre os eventos magmáticos, diques e soleiras são grande importância, pelos recursos econômicos a que geralmente estão associados nas regiões onde estes corpos intrusivos estão presentes, tais como depósitos de minerais, recurso hidrogeológicos e exploração petrolífera (Planke et al., 2005). Recentemente, as intrusões de soleiras têm sido

46 objeto de pesquisa na exploração de petróleo, pois a sua influência mecânica e térmica na Bacia acarreta impactos no sistema petrolífero, podendo influenciar na geração de hidrocarbonetos e nos processos de migração, assim como na estrutura e qualidade dos reservatórios, trapas e selos.

Muitos estudos foram realizados na tentativa de explicar quais processos físicos estariam envolvidos para que as intrusões magmáticas ocorressem na forma de soleira e quais modelos poderiam explicar como tais intrusões ocorrem. Segundo Neumann et al., (2003) os modelos para explicar os mecanismos de intrusões de soleiras nas Bacias sedimentares são baseados na análise de sua geometria e na relação espacial que existe entre a soleira e os diques, que seriam os alimentadores das soleiras (Figura 3.2). Polteau et al. (2007) dividiram os modelos desenvolvidos para explicar a formação de soleiras em dois grupos: um deles, baseado em observações teóricas e investigações de campo, e outro, baseado em modelagem analógica e/ou numérica aliadas às observações de campo.

No primeiro grupo, destaca-se o modelo de Francis (1982) e Chevallier & Woodford (1999). Francis (1982), que se baseou no estudo da geometria das soleiras da parte norte da Grã-Bretanha, propôs que as soleiras seriam formadas a partir de diques. Quando os diques parassem seu movimento de ascensão vertical, o material magmático poderia deslocar-se lateralmente entre as camadas sedimentares (fase 1 - Figura 5.2a). O autor acrescenta ainda que, ocorrendo diferença de densidade entre o magma e rocha encaixante, esse passa fluir por baixo de camadas sedimentares e abaixo de nível de empuxo neutro (fase 2 da Figura 5.2a). A

Figura 5. 1 - Esquema representativo das estruturas magmáticas presentes em bacias vulcânicas (http://oficina.cienciaviva.com)

47 ascensão do material magmático ocorreria para alcançar novamente o equilíbrio hidrostático e desta forma formaria uma camada inclinada (climbing sheet) de magma o que daria a geometria de uma soleira em forma de prato (saucer-shaped) ((Fig. 5.2a, fase 3 e 4). Já Chevallier & Woodford (1999), que estudaram as intrusões magmáticas na Bacia de Karoo, na África, sugerem que diques alimentadores laterais injetam material magmático que seguem as condições estratigráficas da Bacia para formar a soleira (Figura 5.2b); esse material magmático que intrudiu por entre as camadas gera um soerguimento e um posterior fraturamento das camadas sobrepostas; esse fraturamento se torna um condutor de material magmático que irá formar soleiras mais internas.

O segundo grupo, que baseou seus trabalhos em modelagem e observações de campo, iniciou com o trabalho de Pollard & Johnson (1973), que realizaram experimentos analógicos injetando gelatina para simular um fluido com baixa viscosidade e obtiveram intrusões de soleiras na forma de pires (saucer-shaped). Malthe-Sørenssen et al., (2004), utilizando um modelo numérico 2D sugeriram que a forma em prato das soleiras seria controlada por campo isotrópico de esforços. Quando a espessura da soleira excedesse a espessura da sobrecarga, o arqueamento da sobrecarga aumentaria causando um campo de tensões assimétricas nas extremidades das soleiras. Esse campo de tensão assimétrico seria o responsável pelo surgimento de ramificações ascendentes do fluido magmático, que formariam as estruturas folhas inclinadas (transgressive sheets) e seriam responsáveis pelo surgimento das soleiras em forma de prato (saucer-shaped). Quando essas folhas inclinadas alcançassem o nível do empuxo neutro (neutral buoyancy) a ascensão da folha inclinada iria diminuir devido à redução interna da pressão, o que tornaria o campo de tensão novamente simétrico, e as folhas inclinadas poderia tornar-se sub-horizontalizadas. Galland et al., (2009), em um modelo analógico utilizando a mesma metodologia usada por este modelo numérico de Malthe-Sørenssen, reproduziram com sucesso as intrusões em forma de pires (saucer-shaped), e obtiveram as deformações e efeitos associados na sobrecarga.

48 Figura 5. 2 - Modelos de intrusão de soleiras onde os modelos propostos se diferenciam pela geometria do fluxo do magma e dos diques alimentadores. a) modelo proposto por Francis (1982 apud Neumann et al., 2003); b) modelo proposto por Chevallier &

Woodford (1999 apud Neumann et al., 2003) c) modelo proposto por Malthe-Sørenssen et al., (2004). Os números representam os estágios de evolução da soleira em cada modelo. Extraído de Neumann et al. (2003).

Nível Neutro de flutuabilidade

Ponto de Injeção

Diques Alimentadores Diques Alimentadores

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