Estimativas qualitativas de riscos potenciais submarinos podem ser avaliados com estudos integrando informações geofísicas, oceanográficas e geológicas do fundo marinho (e.g. Baraza et al.,1999). A identificação de áreas de risco em regiões de alta sensibilidade ambiental, como a Baía da Ilha Grande, será de grande importância em futuros estudos e no eficiente desenvolvimento das atividades do setor petrolífero nesta região. Na área de estudo, foram definidos qualitativamente dois tipos básicos de atributos de risco: os estruturais e os sedimentares. Estes atributos foram verificados a partir do mapa geológico e geomorfológico de Dias et al. (1990), dos registros sísmicos, do mapa batimétrico digital, e dos resultados obtidos nos estudos das ecofácies e das formas de fundo. Além disto, investigou-se certas propriedades físicas dos sedimentos que podem lhe atribuir características importantes em estudos desta natureza.
ATRIBUTOS DE RISCO ESTRUTURAL
A análise dos registros de sísmica rasa (perfilador 7.0 kHz e sonar de varredura lateral 100 kHz) mostrou uma série de afloramentos rochosos, ora alinhados com lineamentos de possíveis falhas e fraturas da região, ora associados com blocos abatidos e soerguidos. Os sistemas de lineação e fraturamento possuem orientação preferencial na direção NE-SW (predominantemente N50-70E) e, subordinadamente, NW-SE (Dias et al. (1990). Segundo Natrontec (1998), desde o Jurássico a região vem sofrendo esforços tectônicos, com reativação de antigas zonas de falha e instalação de novos falhamentos. Esta reativação tem sido observada principalmente na região de Monsuaba, onde uma falha do tipo reversa, orientada a N25E-35SE, vem apresentando desde 1988 eventos sísmicos rasos (500m de profundidade) de magnitude máxima 3,0 e intensidade V MM (em 23/12/1988) e influenciando uma área de 15 km2 (Natrontec, 1998). Este neotectonismo é bem representado por zonas de fraqueza que se manifestaram no passado geológico e se manifestam até hoje, tanto no continente quanto na área marinha. Esta característica estrutural da região pode ser observada na orientação das ilhas, dos rios da Ilha Grande e dos paleo-canais submersos do lado leste do canal central, que refletem uma pretérita drenagem da
região em períodos regressivos de nível relativo do mar (Mahiques, 1987).
Outro atributo estrutural de risco observado tem relação com uma série de características do fundo marinho; são afloramentos, ilhas, terraços marinhos pretéritos, a forte depressão costeira entre a Ilha Grande e o continente (canal central), além dos talvegues dos paleo-canais e dos canais dragados de acesso ao TEBIG e ao Porto de Sepetiba. Todas estas feições definem fortes gradientes batimétricos (maiores que 300), que são obstáculos ao estabelecimento das estruturas submarinas, e que também podem representar regiões de camada sedimentar instável, sujeitas a deslizamentos (Ceccopieri et al., no prelo). Estes gradientes foram obtidos com base no mapa batimétrico digital da região (fig.5 e 6). Estes atributos estruturais foram identificados espacialmente e são mostrados na figura 19.
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-ATRIBUTOS DE RISCO SEDIMENTAR
Os dois estudos anteriores (ecofácies e formas de fundo) identificaram dois atributos sedimentares de risco: transições texturais e fundos móveis. Regiões de transição podem refletir áreas de energia variável (Lee & Baraza, 1999). Esta variação deve ser computada nos cálculos geotécnicos no estabelecimento de estruturas submarinas, e nos cálculos de engenharia no projeto das mesmas. Já os fundos móveis representam situações onde podem acarretar erosão, deslocamentos e recobrimentos das estruturas, implicando em cargas não previstas. De acordo com Esteves (1996), o gradiente topográfico (variando numa faixa entre 0,5º a 60º) e a tensão cíclica induzida por ondas sobre fundo marinho (que pode alterar a pressão hidrostática de poro), estariam dentre os principais fatores responsáveis por uma possível instabilidade superficial dos sedimentos, considerando a área estudada.
Porém, certas propriedades dos sedimentos que compõem os diferentes tipos de fundo, podem atenuar ou potencializar estas situações indesejáveis. Estas propriedades devem ser então consideradas em uma abordagem sobre o risco sedimentar na área de estudo.
PROPRIEDADES FÍSICAS DOS SEDIMENTOS
Os sedimentos são considerados sistemas multifásicos compostos por fases sólidas (minerais), líquidas (água) e gasosas (ar / gás). De uma forma geral, a interação entre as fases e as características do meio, definem as propriedades de cada tipo de sedimento.
São rotineiros em estudos geotécnicos através de testemunhos, uma avaliação de propriedades físicas dos sedimentos. Estudos mais detalhados e precisos se utilizam dos Limites e Índices de Atteberg, que definem as características de plasticidade e de liquidez dos sedimentos, a partir de ensaios de laboratório. Há também ensaios de resistência do sedimento ao cizalhamento, realizados tanto em laboratório quanto in situ.
Com base nas amostras de fundo obtidas no estudo (1) com amostrador tipo van-Veen (fig.4), avaliou-se três propriedades a nível superficial (~ 10 cm) – sua densidade total, seu teor de água e sua porosidade – a partir da diferença entre seus respectivos pesos úmido e seco (Bennett & Nelsen, 1983 apud Esteves, 1996).
A densidade total é definida como a razão entre a massa das várias fases pelo valor proporcional de volume na amostra. A porosidade é a razão entre o volume de vazios e o volume da amostra. Sedimentos com altas porosidades (~60%), possuem grande capacidade de compactação, pois têm muitos espaços vazios. Em geral, sedimentos porosos possuem maior quantidade de fluido intersticial (teor de água). O teor de água é a relação entre o peso de água e o peso da amostra.
O propósito desta investigação foi o de reconhecer áreas cujas características do fundo possam implicar em risco de afundamento das estruturas. O anexo 3 mostra como foram obtidos seus valores. As correlações existentes entre as três propriedades são mostradas nas figuras 20, 21 e 22. A figura 10 (ecofácies), mostra a que ecofácies está associada cada amostra. A amostra 1 está relacionada a uma lama terrígena arenosa (ecofácies IV). As amostras 2 e 5 estão relacionadas a uma lama terrígena (ecofácies V). As amostras 3 e 4 estão relacionadas, respectivamente, a uma marga arenosa (ecofácies VII) e a uma areia lamosa (ecofácies III).
Porosidade X Densidade Total
5
30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0
Porosidade % (n) Densidade Total (g/cm3)
Amostras Linear (Amostras)
Figura 20 – Correlação linear entre a porosidade e a densidade total de amostras superficiais da Baía da Ilha Grande.
Pode-se observar uma forte correlação entre as menores densidades totais (ou densidade úmida) das amostras com a porosidade. As amostras de maior porosidade (1, 2 e 5), também são as que têm maior teor de água.
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-Estas três amostras representam tipos de fundo que estão numa região relativamente abrigada próximo da Enseada das Estrelas.
Teor de Água X Porosidade
Figura 21 – Correlação linear entre a porosidade e o teor de água de amostras superficiais da Baía da Ilha Grande.
Em geral, as estruturas submarinas a serem instaladas no fundo marinho são relativamente pesadas. Elas correm o risco de afundar em fundos lamosos com altos valores de porosidade e de teor de água. Seu peso força a saída do fluido intersticial e o contato entre os grãos, causando sérios problemas de empuxo e de instabilidade da estrutura sobre o substrato inconsolidado.
Nestas amostras superficiais analisadas, os maiores teores de água e de porosidade mostram um comportamento normal, apresentando uma correlação inversa com a densidade total nestes diferentes tipos de fundo. Pode-se observar que as regiões 1, 2 e 5 podem apresentar risco, a nível superficial, à estabilidade de estruturas que venham a ser instaladas nestes locais.
Estes atributos de risco sedimentar podem ser identificados espacialmente na figura 23.
Teor de Água X Densidade Total
Figura 22 – Correlação linear entre a densidade total e o teor de água de amostras superficiais da Baía da Ilha Grande.
As amostras com maior teor relativo de biodetritos carbonáticos e de areia (amostras 3 e 4) possuem as menores porosidades, reflexo do menor selecionamento relativo de suas matrizes sedimentares. Esta característica evidencia o menor espaço intersticial existente entre os grãos, definindo uma maior densidade para estes tipos de fundo e um grau de compactação também relativamente menor nestes locais a nível superficial. As propriedades físicas destes cinco tipos de fundo constituem um atributo de risco sedimentar que deve ser avaliado com mais detalhe em futuros estudos geotécnicos.
Segundo Ayres Neto (1994), as características geológicas, tectônicas e oceanográficas irão regular a ação de cada fator responsável pela inicialização da instabilidade dos sedimentos (gradiente topográfico, falhamentos, sismos, ondas de tempestade e bioturbação, por exemplo). A combinação destes fatores de origens diferentes é que definirá ou não a sua potencialidade de risco, sendo o resultado de uma interação complexa atuando em intensidades e escalas de tempo distintas.
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-CONCLUSÕES DO ESTUDO (3)
INTEGRAÇÃO DOS ATRIBUTOS DE RISCO
Como resultado dos estudos realizados, pode-se observar três locais na área investigada que merecem maior atenção, caso a região venha a ser utilizada para o roteamento de linhas submarinas, e até mesmo para obras de engenharia. Observa-se na figura 24 que há uma sobreposição de atributos de risco na região da EnObserva-seada das Estrelas, entre as enseadas de Itapinhocanga e de Conceição de Jacareí e no canal central.
Nas proximidades da Enseada das Estrelas são observados afloramentos alinhados que parecem ser continuações rochosas da Ilha Grande paralelos a falhamentos identificados pelos vales de rios encaixados. Estes atributos estão ainda associados a regiões de transições texturais e de tipos de fundo com alta porosidade, passível de uma grande compactação, a nível superficial.
Entre as enseadas de Itapinhocanga e de Conceição de Jacareí, regiões de transições texturais foram observadas combinadas com uma região de fundo móvel.
A depressão costeira entre a Ilha Grande e o continente (canal central), onde está localizado o TEBIG, também apresenta sobreposição de atributos de risco. São grandes afloramentos em forma de picos do embasamento que chegam a atingir 23 m de profundidade, em locais onde as profundidades estão em torno dos 40 m. A maior profundidade registrada está em torno dos 55 m. Estas grandes variações de profundidade implicam em fortíssimos gradientes da topografia submarina. Os afloramentos rochosos observados neste trecho em frente ao TEBIG alinham-se com a Ilha Grande, a Ilha dos Macacos e o continente, representando proeminentes obstáculos estruturais.