Caracterização macro, meso e microscópica das estruturas frágeis do corpo arenítico conglomerático da região de Santana do Acaraú (CE) e seu embasamento circundante

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA (PPGG)

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA – CAMPUS UNIVERSITÁRIO CAIXA POSTAL: 1639

CEP:59072-970 – NATAL – RN – TELEFAX 2153831

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

CARACTERIZAÇÃO MACRO, MESO E MICROSCÓPICA DAS

ESTRUTURAS FRÁGEIS DO CORPO ARENÍTICO CONGLOMERÁTICO

DA REGIÃO DE SANTANA DO ACARAÚ (CE) E SEU EMBASAMENTO

CIRCUNDANTE.

Autor:

Júlio Alexandre Almeida de Carvalho

Orientador:

Prof. Dr. Fernando César Alves da Silva

Co-orientador:

Prof. Dr. Fernando Antônio Pessoa Lira Lins

Dissertação n

q

. 46 /PPGG

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PROGRAMA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA (PPGG)

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA – CAMPUS UNIVERSITÁRIO CAIXA POSTAL: 1639

CEP:59072-970 – NATAL – RN – TELEFAX 2153831

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

CARACTERIZAÇÃO MACRO, MESO E MICROSCÓPICA DAS

ESTRUTURAS FRÁGEIS DO CORPO ARENÍTICO CONGLOMERÁTICO

DA REGIÃO DE SANTANA DO ACARAÚ (CE) E SEU EMBASAMENTO

CIRCUNDANTE.

Autor:

Júlio Alexandre Almeida de Carvalho

Dissertação de mestrado apresentada em 01 de julho de 2005, para obtenção do título de Mestre em Geodinâmica pelo Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofí-sica da UFRN.

Comissão Examinadora:

Prof. Dr. Fernando César Alves da Silva (Orientador)

PPGG/UFRN

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RESUMO

Grande parte dos prospectos e reservatórios de petróleo tem o seu arcabouço estrutural como um fator de grande importância. A geometria, interconectividade e densidade dos elementos da tectônica frágil (falhas, fraturas, etc.), têm grande influência no caráter permo-poroso do meio e, por conseguinte, no fluxo de fluidos.

Tendo em vista as dificuldades encontradas para a caracterização da deformação frágil, unicamente com dados de subsuperfície, vários estudos estão sendo direcionados ao detalhamento das porções emersas das bacias e de seus substratos, em busca de análogos da deformação.

Na Região de Santana do Acaraú aflora um corpo arenítico conglomerático

(CAC) cuja geometria é controlada por falhas, principalmente de trend NE,

interpretadas como decorrentes da reativação do Lineamento Sobral Pedro II (LSP-II). A fim de caracterizar a deformação frágil em diferentes escalas, estudou-se os atributos do fraturamento tais como: orientação, densidade, cinemática, abertura, etc., através de scanlines em imagens de satélite, afloramentos e seções delgadas.

O estudo das imagens de satélite mostrou que as macroestruturas da área apresentam três direções preferenciais sendo elas N-S, NE-SW e E-W. As direções N-S e E-W são compatíveis com movimento de blocos observados por estudos gravimétricos.

O estudo do CAC mostrou que ele apresenta uma estrutura sinformal alongada na direção NE-SW, fruto de uma tectônica transpressional dextral desenvolvida enquanto o corpo ainda não estava completamente litificado. Foi evidenciada a existência de duas outras fases de reativação, ocorridas quando o CAC já se encontrava totalmente litificado. A tectônica frágil compartimentou o CAC em blocos, cujo basculamento, gera variações na orientação de alguns de seus elementos (S0, por

exemplo). Com base na variação da orientação de S0, o CAC pode ser subdividido em

vários domínios.

Do ponto de vista da orientação do fraturamento/falhamento os estudos na meso e microescala mostraram que as rochas do embasamento do CAC possuem um padrão de lineamentos basicamente bimodal (NE e NW), enquanto no CAC observou-se que, embora haja uma distribuição do fraturamento em varias direções, em todos os

(4)

diversos domínios são agrupados em três conjuntos, onde o conjunto que apresenta S0

praticamente NW mostra um fraturamento principal com trend NE e secundário NW,

enquanto que o conjunto apresentando S0 com direção NE, mostra uma maior

concentração dos lineamentos ao longo dos trend NW e secundariamente com trend

NE. No conjunto de domínios com S0 praticamente N-S, o trend principal do

fraturamento é NE e o secundário NW.

Outros atributos do fraturamento, tal como o seu comprimento, foi também analisado e comparado em diversas escalas buscando verificar se existia uma relação de

upscale.

O desenvolvimento de um modelo digital de terreno, com as estruturas frágeis superpostas, propiciou uma visão tridimensional da região estudada.

(5)

ABSTRACT

The structural framework of the sedimentary basins usually plays an important role in oil prospects and reservoirs. Geometry, interconectivity and density of the brittle features developed during basin evolution could change the permo-porous character of the rocks involved in generation, migration and entrapment of fluid flow.

Once the structural characterization of the reservois using only sub-surface data is not an easy task, many studies are focused in analogous outcrops trying to understand the main processes by which brittle tectonic is archieved.

In the Santana do Acaraú region (Ceará state, NE Brazil) a pack of conglomeratic sandstone (here named CAC) has its geometry controlled mainly by NE trending faults, interpreted as related to reactivation of a precambrian Sobral Pedro II Lineament (LSP-II). Geological mapping of the CAC showed a major NE-SW trending synform developed before its complete lithification during a dextral transpression.

This region was then selected to be studied in details in order of constrain the cretaceous deformation and so help the understanding the deformation of the basins along the brazilian equatorial margin.

In order to characterize the brittle deformation in different scales, I study some attributes of the fractures and faults such as orientation, density, kinematic, opening, etc., through scanlines in satellite images, outcrops and thin sections.

The study of the satellite images showed three main directions of the macrostructures, N-S, NE-SW and E-W. Two of theses features (N-S and E-W) are in aggreement with previous geophysical data.

A bimodal pattern of the lineaments in the CAC´s basement rocks has been evidenciated by the NE and NW sets of structures obtained in the meso and microscale data.

(6)

domains, theses features, in the meso and microscopic scale, are concentrated in two sets (based on their trend) in all domains which show similar orientation of the S0

surface. Thus the S0 orientation was used to group the domains in three major sets: i)

The first one is that where S0 is E-W oriented: the fractures are oriented mainly NE with

the development of a secondary NW trending; ii) S0 trending NE: the fractures are

concentrated mainly along the trend NW with a secondary concentration along the NE trend; iii) The third set, where S0 is NS the main fractures are NE and the secondary

concentration is NW.

Another analized parameter was the fault/fracture length. This attribute was studied in diferent scales trying to detect the upscale relationship. A terrain digital model (TDM) was built with the brittlel elements supperposed. This model enhanced a 3D visualization of the area as well as the spatial distribution of the fault/fractures.

(7)

AGRADECIMENTOS

Expresso aqui os meus sinceros agradecimentos a todas as pessoas que participaram e auxiliaram na elaboração deste trabalho.

Agradeço aos meus pais, Laércio Bento de Carvalho e Íris de Almeida Carvalho, pelo carinho e apoio em todos os momentos da minha vida.

Agradeço a Rossana Maria Correia de Farias, pelo carinho, companhia, momentos felizes e por trazer ao mundo Thalita Farias de Almeida Carvalho.

Ao professor Dr. Fernando César Alves da Silva pela orientação, pelas discussões, pelas etapas de campo e por sempre buscar o aprimoramento desta dissertação.

Ao professor, Dr. Fernando Antônio Pessoa de Lira Lins, co-orientador desta dissertação, pelas discussões sobre os dados geofísicos da área.

Registro também os meus agradecimento ao Dr. Nivaldo Destro (Petrobrás/Cenpes), por ter se prontificado a participar da banca da defesa dessa dissertação.

Agradecimento especial a Nilda, secretária do PPGG, pela imensa ajuda em todos os momentos.

Aos amigos, Rodrigo, Carolina, Paolla, André, Marcelo, Soraia, Eugênio, Josibel e Ana Paula, por todos os momentos de descontração.

Agradeço ao PPGG/UFRN por ter me aceito em seu programa de pós-graduação e ao CNPq pelo apoio financeiro, através da bolsa de mestrado, bem como ao Projeto

Análise estrutural e geofísica do Grupo Serra Grande na região de Santana do

Acaraú (CE): Análogo das bacias da margem Equatorial?”

(CNPq/CTPetro)

(8)

AGRADECIMENTOS... vi

SUMÁRIO Capítulo I – Introdução ... 13

1.1 – Apresentação ... 14

1.2 – Objetivo ... 15

1.3 – Metodologia ... 15

1.3.1 – Análise Macroscópica ... 16

1.3.2 – Análise Mesoscópica ... 18

1.3.3 – Análise Microscópica ... 20

1.3.4 – Correlação Macro/Meso/Micro (Lei das escalas) ... 21

Capítulo II – Aspectos Fisio-Geográficos ... 22

2.1 – Localização e Vias de Acesso ... 23

2.2 – Geomorfologia ... 23

2.3 – Clima, Vegetação e Hidrografia ... 24

2.3.1 – Clima ... 24

2.3.2 – Vegetação ... 24

2.3.3 – Hidrografia ... 25

Capítulo III – Contexto Geológico ... 26

3.1 – Geologia Regional ... 27

3.1.1 – A Faixa Noroeste do Ceará ... 31

3.1.2 – O Domínio Ceará Central ... 33

3.2 – Geologia Local ... 34

3.2.1 – Arcabouço Litoestratigráfico ... 34

3.2.1.1 – Embasamento ... 35

3.2.1.2 – Grupo Jaibaras ... 37

3.2.1.3 – Vulcanismo Parapuí ... 38

3.2.1.4 – Grupo Serra Grande ... 38

3.2.1.5 – Cobertura Terciária/Quaternária ... 42

3.2.1.6 – Sedimentos Recentes ... 42

(9)

4.2.1 – Elaboração do Mapa de Unidades de Paisagens ... 49

4.2.2 – Elaboração do Mapa de Lineamentos Frágeis ... 58

4.3 – Modelo Digital do Terreno (MDT) – Comportamento Geomorfológico da Área ... 73

Capítulo V – Caracterização Mesoscópica da Deformação Frágil ... 83

5.1 – Introdução ... 84

5.2 – Caracterização dos principais trends de fraturamento das rochas do embasamento do CAC ... 87

5.3 – Caracterização dos principais trends de fraturamento das rochas do CAC ... 89

5.4 – Eventos Deformacionais ... 94

Capítulo VI – Caracterização Microscópica da Deformação Frágil ... 108

6.2 – O microfraturamento nas rochas do embasamento do CAC ... 110

6.3 – O microfraturamento nas rochas do CAC ... 111

Capítulo VII – Macro

vs

. Meso

vs

. Micro: Uma abordagem Multi-Escala das Estruturas Frágeis ... 116

7.2 – Comparação entre os trends do micro, macro e mesofraturamento das rochas do embasamento ... 118

7.3 – Comparação entre o macro, meso e microfraturamento da seqüência siliciclástica (CAC) ... 120

7.4 – Comprimento vs Freqüência: uma abordagem nas escalas macro, meso e microscópica 122 7.4.1 Aquisição dos dados utilizados ... 122

7.4.2 Tratamento dos dados ... 125

Capítulo VIII – Considerações Finais ... 136

(10)

Figura 1.1 – Esquema ilustrando as diversas etapas de obtenção de dados nas diferentes escalas ... 16

Figura 2.1 – Mapa de localização da área de estudo ... 23

Figura 3.1 – Mapa de localização da Província Borborema ... 27

Figura 3.2 – Esboço geológico/tectônico da Província Borborema ... 29

Figura 3.3 – Domínios Geológicos da Província Borborema ... 30

Figura 3.4 – Contextualização geológica do Domínio Noroeste do Ceará ... 31

Figura 3.5 – Mapa Geológico da área estudada ... 36

Figura 3.6 – Mapa Estrutural da área estudada ... 44

Figura 4.1 – Composição RGB-752 ... 53

Figura 4.2 – Composição RGB-531 ... 54

Figura 4.3 – Composição RGB - 4/2, 4/7, 5/7 ... 57

Figura 4.4b – Mapa de unidades de paisagens e estruturas da área de estudo ... 59

Figura 4.4a – Composição RGB-PC1, PC2, PC3 ... 60

Figura 4.5 – Imagem PC2 gerada a partir das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 ... 63

Figura 4.6 – Filtros Sobel aplicados sobre a imagem PC2... 64

Figura 4.7 – Filtros Prewitt, empregados sobre a imagem PC2... 64

Figura 4.8 – Filtros Kirsch, aplicados sobre a PC2... 65

Figura 4.9a – PC2 realçada por filtros Sobel 5x5. Direção de iluminação NW para SE ... 66

Figura 4.9b – PC2 realçada por filtros Sobel 5x5. Direção de iluminação NE para SW ... 67

Figura 4.9c – PC2 realçada por filtros Sobel 5x5. Direção de iluminação W para E. ... 68

Figura 4.9d – PC2 realçada por filtros Sobel 5x5. Direção de iluminação N para S ... 69

Figura 4.10 – Mapa base de lineamentos geo-estruturais da área de estudo ... 70

Figura 4.11 – Mapa base de lineamentos geo-estruturais do CAC ... 71

Figura 4.12 – Diagramas de roseta mostrando as direções dos principais lineamentos frágeis ... 72

Figura 4.13 – Modelo Digital do Terreno gerado com base em dados de cartas topográficas ... 74

Figura 4.14 – Modelo Digital do Terreno gerado com base em dados de imagem SRTM-USGS ... 75

Figura 4.15 – Modelo Digital do Terreno com imagem RGB-PC1 PC2 PC3 superposta ... 76

Figura 4.16 – Modelo Digital do Terreno com limites das unidades de paisagem e lineamentos dúcteis ... 77

Figura 4.17 – Modelo Digital do Terreno com sobreposição das falhas de borda do CAC ... 79

(11)

Figura 5.3 – Diagramas de rosetas mostrando a variação na direção do fraturamento de um domínio para

outro ... ₉₁

Figura 5.4 – Agrupamento dos diferentes domínios com base em S0 e o fraturamento ... 93

Figura 5.5 – Fotos e sketchs do fraturamento no corpo arenítico conglomerático ... 95

Figura 5.6 – Esquema mostrando com inferir a orientação de V1através de pares conjugados ... 97

Figura 5.7 – Fotos de afloramentos mostrando fraturas com mesma orientação mas cinemáticas opostas ... 98

Figura 5.8 – Estereograma das falhas com indicadores cinemáticos ... 99

Figura 5.9 – Estereogramas individualizando as falhas dextrais e sinistrais do CAC ... 99

Figura 5.10 – Localização dos afloramentos utilizados para determinação das paleotensões ... 100

Figura 5.11 – Estereograma mostrando dados de falhas com estria e cinemática do CAC ... 101

Figura 5.12 – Estereogramas mostrando as relações dextrais-sinistrais das falhas para o CAC ... 101

Figura 5.13 – Estereogramas mostrando as relações dextrais-sinistrais das falhas que afetam o CAC ... 102

Figura 5.14 – Estereograma mostrando pares conjugados nas rochas da cobertura Terciária/Quaternária ... 104

Figura 5.15 – Estereogramas Angelier e elipsóide de tensão para os dados do CAC ... 104

Figura 5.16 – Modelo proposto para as diferentes fases de reativação do LSP-II ... 106

Figura 6.1 – Esquema de secção delgada orientada, exemplificando a metodologia de coleta de dados ... 109

Figura 6.2 – Padrão direcional do microfraturamento observado nas rochas encaixantes do CAC ... 112

Figura 6.3 – Variação das principais direções do microfraturamento de um domínio para outro ... 113

Figura 6.4 – Conjuntos de domínios com a mesma direção de S0 e direções do microfraturamento ... 115

Figura 7.1 – Comparação entre os padrões do fraturamento das rochas do embasamento do CAC ... 119

Figura 7.2 – Rosetas com a orientação do fraturamento das rochas do CAC nas três escalas de estudo ... 121

Figura 7.3 – Mapa de lineamentos com scanlines utilizadas para a amostragem macroscópica ... 123

Figura 7.4 –Localização dos afloramentos utilizados para obtenção de dados mesoscópicos ... 124

Figura 7.5 – Exemplo de fotomicrografia e sketchdas lâminas delgadas ... 126

Figura 7.6 – Gráficos da freqüência cumulativa das fraturas por metro na escala macroscópica ... 131

Figura 7.7 – Gráficos da freqüência cumulativa das fraturas por metro na escala mesoscópica ... 132

Figura 7.8 – Gráficos da freqüência cumulativa das fraturas por metro na escala microscópica ... 133

(12)

Tabela 4.1 – Principais aplicações das diferentes bandas do sistema Landsat 5-TM ... 49

Tabela 4.2 – Análise estatística do merg das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 do sistema Landsat 5-TM ... 50

Tabela 4.3 – Razões de bandas do Landsat 5-TM comuns na discriminação de superfícies ... 52

Tabela 5.1 – Correlação entre a direção principal do acamamento e o padrão do fraturamento ... 92

Tabela 6.1 – Correlação entre a direção principal do acamamento e o padrão do microfraturamento ... 114

Tabela 7.1 – Dados das fraturas mesoscópicas obtidas através de scanlines no ponto CG-07 ... 128

Lista de Pranchas

Prancha 3.1 ... Foto 3.1: Afloramento de augengnaisse milonítico da porção sudoeste da área (ponto JAC-112). mostrando a deformação dextral relacionada ao LSP-II.

Foto 3.2: Afloramento de gnaisse bandado da porção central da área (ponto JAC-001). Foto 3.3: Afloramento de granito da porção sudoeste da área (ponto JAC-120).

Foto 3.4: Afloramento de conglomerado matriz suportado do Grupo Jaibaras, com grande variedade de fragmentos líticos (ponto JAC-008).

Foto 3.5: Fotomicrografia de rochas conglomeráticas do Grupo Jaibaras, ponto CG-132. Foto 3.6: Fotomicrografia de rocha vulcânica acida (Vulcanismo Parapui), ponto CG-114.

40

Prancha 3.2 ... Foto 3.7: Fotomicrografia de rocha vulcânica básica (olivina basalto, Vulcanísmo Parapui), ponto CG-130.

Foto 3.8: Fotomicrografia de rocha vulcânica intermediária, ponto CG-112. Foto 3.9: Porção conglomerática da porção basal do CAC ponto JAC-117. Foto 3.10: Fotomicrografia da litofácie conglomerática do CAC, ponto CG-10. Foto 3.11: Fácies arenitica conglomerática do CAC, ponto JAC-015.

Foto 3.12: Fotomicrografia da litofácie arenito conglomerático do CAC, ponto CG-13.

41

Prancha 3.3 ... Foto 3.13: Afloramento de arenito médio a grosso do CAC, mostrando estratificação acanalada, ponto JAC-119.

Foto 3.14: Fotomicrografia da litofácie arenito médio a grosso do CAC, ponto CG-044. Foto 3.15: Afloramento de areníto médio a fino pertencente à cobertura Terciária/Quaternária, ponto JAC-101.

Foto 3.16: Afloramento de conglomerado do Grupo Barreiras, ponto JAC-100.

43

Prancha 3.4 ... Foto 3.17: Vista regional mostrando o basculamento do acamamento do CAC, borda oeste do corpo, visão de norte para sul.

Foto 3.18: Vista em detalhe do basculamento do acamamento do CAC, borda oeste do corpo, visão de norte para sul, ponto JAC-15.

46

Prancha 5.1 ... Foto 5.1: Conjunto de fraturas escalonadas em afloramento de rocha gnáissica, porção W da área (ponto CG-170) .

Foto 5.2: Conjunto de fraturas em pares conjugados em afloramento de rocha gnáissica, na porção W da área (ponto JAC-06).

Foto 5.3: Macrofraturas com direção E-W em afloramento de granito-gnaisse, na porção NE da área (ponto JAC-37).

(13)

Prancha 5.2 ... Foto 5.7: Fraturas apresentando caracteristicas dúcteis, com arrasto da camada guia e com característica rúptil apresentando a ruptura da camada guia em afloramento de arenito conglomerático do CAC, ponto CG-07.

Foto 5.8: Macrofratura E-W com movimento aparente dextral, em afloramento de arenito conglomerático do CAC, ponto JAC-15.

Foto 5.9: Fraturas escalonadas em arenitos da cobertura Terciária/Quaternária na porção NE da área (ponto JAC-101).

Foto 5.10: Banda de cominuição em afloramento de arenito da cobertura Terciária/Quaternária, ponto JAC-101.

86

Prancha 6.1 ... Foto 6.1: Fotomicrografia mostrando fraturas transgranulares (setas) desenvolvidas em arenitos da porção oeste do CAC, (ponto CG-07).

Foto 6.2: Fotomicrografia mostrando microfratuas transgranulares. Notar a abertura em V do grão de quartzo sugerindo uma movimentação sinistral (seta) (ponto CG-07).

Foto 6.3: Fotomicrografia mostrando banda de cominuição (seta) (ponto CG-07).

Foto 6.4: Fotomicrografia mostrando o alinhamento de grãos de quartzo (traço pontilhado/seta) (ponto CG-07).

110

Prancha 7.1 ... Foto 7.1: Amostragem realizada em afloramento selecionado para a coleta sistemática de dados na escala mesoscópica (Ponto JAC-41).

Foto 7.2: A amostragem é realizada ao longo de uma scanline de 2m, medindo-se apenas as fraturas que se encontram contidas dentro da área do afloramento, as quais são marcadas

evitando-se repedições de medidas (Ponto JAC-41).

(14)

CAPÍ T U LO —

I

(15)

Dissertação de Mestrado – PPGG – UFRN Almeida de Carvalho, J. A.

CAPÍTULO I

INTRODUÇÃO

1.1 Apresentação

Grande parte dos prospectos e reservatórios de petróleo tem o seu arcabouço estrutural como um fator de grande importância. Isso se deve ao fato da geometria, interconectividade e densidade dos elementos da tectônica frágil (falhas, fraturas, etc.), terem grande influência no caráter permo-poroso do meio e, por conseguinte, no fluxo de fluidos.

Tendo em vista as dificuldades encontradas para a caracterização da deformação frágil unicamente com dados de subsuperfície, muitos pesquisadores vêm direcionando seus trabalhos para o detalhamento das porções emersas das bacias e de seus substratos, em busca de análogos da deformação.

Uma vez que o caráter da deformação rúptil depende de diferentes parâmetros, tais como tipo de rocha, tamanho dos grãos, cimentação, porosidade, temperatura, pressão confinante efetiva, taxa de deformação, etc., seu estudo além de constituir uma abordagem multidisciplinar, deve ser desenvolvido em diferentes escalas. A partir da última década, a literatura especializada tem mostrado grande avanço na demonstração de que vários elementos da tectônica frágil são regidos pelas relações de power-law (por exemplo Ortega e Marret 2000).

Apesar de algumas restrições e generalizações deste método, denominado

scaling-law, ele vem sendo bastante empregado, principalmente na literatura

relacionada à industria do Petróleo. Problemas de amostragem de fraturas, em testemunhos de sondagem por exemplo, podem ser resolvidos através da análise de conjuntos de dados de microfraturas, principalmente as transgranulares que são correlacionáveis às macrofraturas, permitindo extrapolar essas informações para a escala macroscópica (Laubach 1997).

(16)

descrição de testemunhos, por exemplo, com uma visão adquirida em análogos pode auxiliar na elaboração de novas sondagens.

A ocorrência de um corpo arenítico-conglomerático (CAC) na região de Santana do Acaraú (CE) reúne condições para ser usado como análogo deformacional das bacias da margem equatorial brasileira. O entendimento da deformação frágil que atingiu o corpo siliciclástico e seu substrato reveste-se de importância pela presença de reservatórios fraturados nas bacias da margem equatorial brasileira (Campo de Xareu na bacia do Ceará, cf. Antunes 2004).

Neste contexto o estudo desse análogo busca a caracterização da trama do fraturamento e assim fornecer subsídios para possíveis inferências entre as estruturas desenvolvidas nas porções emersas e imersas das bacias da margem equatorial do Brasil (essa comparação está fora do escopo desta pesquisa, sendo um tema aberto para trabalhos futuros).

1.2 Objetivo

O trabalho aqui apresentado visa caracterizar a trama do fraturamento registrada no CAC e seu substrato circundante e prover dados sobre a sua disposição espacial, geometria, intensidade, cinemática e seus mecanismos de deformação. Um ponto importante é a investigação sobre a possibilidade das estruturas frágeis obedecerem a lei de escala, ou seja, se há ou não a reprodutibilidade dos atributos dessas estruturas nas escalas macro, meso e microscópicas. Eventualmente espera-se que os dados aqui apresentados possam subsidiar novos trabalhos ou interpretações das estruturas, das bacias de margem equatorial tendo o CAC como análogo.

1.3 Metodologia

O estudo da deformação frágil da região de Santana do Acaraú, foi desenvolvido com uma abordagem multidisciplinar aplicada a diferentes escalas de observação.

(17)

subseqüente tratamento dos dados para cada escala de observação, cujos detalhes serão expostos abaixo.

Figura 1.1: Figura esquemática ilustrando as diversas etapas de obtenção de dados nas diferentes escalas na área de estudo.

1.3.1 Análise Macroscópica

A caracterização do padrão dos lineamentos relacionados à deformação frágil foi realizada através do processamento de imagens de satélites do sistema Landsat 5-TM, georeferenciadas segundo as cartas do SGB, utilizando-se os programas Er-Mapper 6.0 eArcView 3.2.

(18)

O processamento iniciou-se com a análise estatística das imagens para a determinação das composições que fornecessem o maior número de informações espectrais da área. Posteriormente foram criadas diversas composições no sistema RGB para a elaboração de mapas (unidades de paisagem, de lineamentos, etc.) que serviram como referência para a extração dos lineamentos frágeis.

Para a determinação dos lineamentos foram empregadas técnicas de filtragem direcional, utilizando-se diferentes filtros direcionais (Sobel, Prewitt e Kirsch, com diferentes configurações) sobre a PC2 das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7.

Para a seleção dos melhores métodos de filtragem no realce dos lineamentos para análise estrutural, foi considerada a eficiência dos filtros no destaque dos lineamentos orientados em direções diferentes daquela do realce preferencial.

Nas técnicas de realce digital por filtragem direcional são assinaladas as altas freqüências espaciais das imagens expressas pelas transições de níveis de cinza associadas aos lineamentos.

Os principais critérios de identificação dos lineamentos são as descontinuidades estruturais, os alinhamentos de escarpas e vales, traçados retilíneos da drenagem superficial, variações bruscas de litologias e de densidade de drenagem associadas e padrões de vegetação orientadas segundo direções preferenciais.

O programa utilizado para o processamento das imagens orbitais foi o

Er-Mapper 6.0 e a análise digital para a extração dos lineamentos foi realizada visualmente

através do programa ArcView 3.2, onde as principais feições lineares foram

digitalizadas, para a geração dos mapas de lineamentos de toda a área estudada. Os dados do CAC foram detalhados separadamente, uma vez que esse corpo siliciclastico é o principal alvo do trabalho.

Após a confecção dos mapas de lineamento, estes foram analisados segundo sua posição espacial, direção e comprimento. No caso do mapa da área estudada, todos esses atributos foram extraídos através de 16 scanlines sendo 8 na direção NS e 8 na direção EW. Não foram feitas scanlines para a confecção do mapa de lineamentos do CAC. Nesse caso específico, todos os lineamentos foram medidos.

(19)

importância dos lineamentos em determinada direção, evitando que lineamentos mais discretos tivessem a mesma importância, no diagrama de roseta, que lineamentos realmente importantes, em orientação distinta. Com os dados das direções ponderados foram geradas as rosetas para a caracterização das principais direções do macrofraturamento da região e do CAC.

Para o estudo das relações de power-law na macroescala utilizou-se o valor dos comprimentos dos lineamentos medidos através de 4 scanlines NS e 2 scanlines EW. O tratamento estatístico dos dados para os estudos das relações de scaling-law, foram realizados usando-se o programa Origem. Foram gerados gráficos correlacionando o comprimento dos lineamentos por sua freqüência cumulativa, para os dados da área toda e posteriormente, para os da área do CAC.

Para melhor visualização dos efeitos da deformação frágil na região foi confeccionado um modelo digital do terreno (MDT) utilizando-se os programas

ArcView 3.2 e Surf 8, onde as cartas topográficas (escala 1:500.00) foram digitalizadas e

suas cotas topográficas vetorizadas. Após esta etapa foi realizada a gridagem da área e por último a interpolação dos dados altimétricos através do método de triangulação, gerando o MDT. Também foi gerado um modelo digital de terreno (MDT) com base em

dados de imagem SRTM - 90m (Shuttle Radar Topography Mission - USGS) que,

quando comparado ao modelo gerado a partir das cartas topográficas, apresentou uma melhor resolução para o reconhecimento das feições topográficas.

Para se obter uma melhor visualização da expressão dos lineamentos na topografia da área, os traços dos lineamentos extraídos pelo processamento das imagens Landsat 5-TM, foram sobrepostos ao MDT gerado.

1.3.2 Análise Mesoscópica

Essa etapa iniciou-se com os trabalhos de campo, por um período de 50 dias onde se realizou o reconhecimento das diferentes unidades litológicas da área, a aquisição de dados estruturais como acamamento, foliação, fraturamento, estrias, cinemática, etc. Durante as etapas de campo também foram coletadas amostras para estudos microscópicos e a criação de um arquivo fotográfico.

(20)

Para a realização da análise estrutural detalhada afloramentos correspondentes ao CAC e ao embasamento circundante foram selecionados, seguindo-se uma distribuição orientada perpendicularmente à direção do Lineamento Sobral Pedro II (LSP-II). Em cada afloramento foram realizadas duas scanlines de cerca de dois metros, uma perpendicular e outra paralela a direção do acamamento ou foliação. Ao longo das

scanlines foram coletadas sistematicamente as direções das fraturas e o espaçamento

entre elas. Amostras adicionais para análises microestruturais foram coletadas em cada um desses pontos. Em seguida cinco dos afloramentos selecionados, um no embasamento da borda oeste do CAC, três dentro do CAC (um na borda oeste, um no centro e outro na borda leste) e um no embasamento da borda leste do CAC foram estudados mais detalhadamente. Nestes afloramentos foram medidas o tamanho e a abertura (espessura) das fraturas através de uma scanline de dois metros, para os estudos da relação de escala. Amostras adicionais para a realização do mesmo estudo em microescala foram coletadas em cada um desses pontos.

Os dados estruturais obtidos foram tratados usando-se os programas Stereonet e

Tectonics-FP. Rosetas correspondentes à direção do fraturamento foram geradas com o

Stereonet. Para a caracterização do padrão mesoscópico do fraturamento, a área de

estudo foi subdividida em setores, levando-se em conta as diferentes litologias: embasamento sudeste do CAC; embasamento noroeste do CAC (subdividido em rochas gnáissicas e rochas do Grupo Jaibaras); região norte do CAC (subdividida em gnaisses e cobertura Terciária/Quaternária) e o CAC propriamente dito. O mapeamento do CAC mostrou, via as atitudes do acamamento, que o corpo pode ser segmentado em blocos que estão basculados. Para a melhor caracterização do fraturamento, esse corpo siliciclástico foi subdividido levando-se em conta o basculamento de suas camadas e, para cada domínio, foram confeccionadas rosetas mostrando o padrão do fraturamento.

(21)

1.3.3 Análise Microscópica

O estudo microestrututal foi realizado em seções delgadas orientadas. Embora várias seções tenham sido confeccionadas e estudadas, escolheu-se algumas de afloramentos considerados chaves, para maior detalhamento e cujos dados serão apresentados neste trabalho. Os dados microestruturais foram coletados sistematicamente através de microscópio ótico em duas scanlines (em cada seção delgada) uma paralela e ou outra perpendicular ao acamamento/foliação. Para a determinação do padrão do microfraturamento, foram medidas em cada scanline as direções, o espaçamento e quando possível, a cinemática das microfraturas transgranulares.

As seções delgadas foram analisadas com a ajuda da microscopia ótica acoplado

a uma câmera digital JCV-TK-C1380 Color Vídeo Câmera e conectada a um

computador. Através do programa Leica Qwin Standalone as cinco seções delgadas correspondentes aos afloramentos estudados em detalhe na mesoescala, foram imageadas com um aumento de 40 vezes (usando-se uma lente objetiva de 4x e uma ocular de 10x).

Para cada seção delgada foram geradas em média 120 imagens, com as quais foi gerado um fotomosáico utilizando-se o programa Panavue. Com base no fotomosaico as microfraturas foram vetorizadas utilizando o programa Corel Draw 10, em seguida foram medidas as direções, o tamanho e o espaçamento de cada microfratura.

Com os dados obtidos, foram confeccionadas rosetas correspondentes à direção do microfraturamento para cada um dos setores da área e dos domínios do CAC, para a comparação com o padrão do fraturamento na mesoescala.

A confecção das rosetas de direção das microfraturas, seguiu a mesma metodologia aplicada na análise macroscópica, onde a menor microfratura de cada lâmina foi considerada como valendo uma unidade de medida e para a direção observada nesta microfratura foi atribuído “peso” 01. Em seguida todas as microfraturas observadas foram ponderadas pela menor, atribuindo-se “pesos” diferentes para as direções de cada uma em função do seu tamanho. Com os dados ponderados foram geradas as rosetas para a caracterização das principais direções do microfraturamento de cada lâmina.

Para o tratamento estatístico dos dados, como nas outras escalas de observação,

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correlacionando o comprimento das microfraturas por sua freqüência cumulativa, para cada lâmina.

1.3.4 Correlação Macro/Meso/Micro (Lei das escalas)

Após a coleta e tratamento dos dados nas três escalas de observação, os mesmos foram confrontados entre si. As rosetas confeccionadas para a caracterização da direção dos macrolineamentos, das mesofraturas e das microfraturas foram comparadas entre si, para estudos da reprodutividade do padrão do fraturamento nas três escalas de observação.

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CAPÍ T U LO —

I I

ASPÉCT O S

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CAPITULO II

ASPECTOS FISIO-GEOGRÁFICOS

2.1 Localização e vias de acesso

A área estudada localiza-se no município de Santana do Acaraú no extremo noroeste do estado do Ceará, distando aproximadamente 255km de Fortaleza, e cerca de 35 Km a nordeste da cidade de Sobral (Figura 2.1). O acesso é feito pela BR – 216, a partir de Fortaleza.

Figura 2.1: Mapa de localização da área de estudo com as principais vias de acesso.

A área estudada é delimitada por um polígono irregular cuja extremidade oeste inferior é dada pela latitude 3º33’16’’ e longitude 40º14’32’’ enquanto a extremidade leste superior é dada pela latitude 3º9’58’’ e longitude 39º59’00’’.

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aluviais. O pediplano, é a feição dominante e constitui-se de vasta planície levemente ondulada, que cai de modo suave de sul para norte e dele surgem elevações esparsas, as serras e chapadas.

As serras são maciços montanhosos talhados em rochas cristalinas antigas. As mais importantes são as serras de Uruburetama, Meruoca e Baturité, esta última chegando a 1.115m de altitude. As chapadas são elevações tabulares de grande extensão, formadas por terrenos sedimentares dispostos em camadas horizontais ou ligeiramente inclinadas.

Os tabuleiros litorâneos correspondem as formações areníticas do período terciário, são pouco elevadas e estendem-se por toda a extensão da costa cearense, dominando as praias. Ao longo dos grandes rios (Jaguaribe, Acaraú, entre outros), desenvolvem-se as planícies aluviais sujeitas à inundações durante os períodos de chuvas.

2.3 Clima, vegetação e hidrografia

2.3.1 Clima

Com exceção de um pequeno trecho da costa, nas vizinhanças de Fortaleza, que recebe de 1.000 a 1.500mm de chuvas anuais, na maior parte do território prevalece o clima semi-árido. A pluviosidade reduzida (menos de 1.000mm anuais e, em alguns locais, menos de 600mm) está sujeita a um regime irregular. Em determinados anos, a estação chuvosa não se produz, ocorrendo grande período de seca. Essas condições são ainda agravadas pelo forte calor, de que resulta um elevado índice de evaporação, reduzindo a disponibilidade de água no solo.

2. 3. 2 Vegetação

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2.3.3 Hidrografia

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CAPÍ T U LO —

I I I

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CAPÍTULO III

CONTEXTO GEOLÓGICO

3.1 Geologia Regional

O conceito de Província Borborema foi introduzido por Almeida et al. (1977, 1981) e é aplicado para a parte leste da região nordeste da plataforma sul-americana (Figura 3.1). As províncias estruturais brasileiras são grandes regiões que apresentam feições de evolução estratigráficas, tectônicas, metamórficas e magmáticas específicas (Almeida et al. 1977, 1981).

Figura 3.1: Mapa de localização da Província Borborema. A: Maiores províncias geotectônicas da América do Sul; 1 – Cadeia Andina; 2 – Plataforma da Patagônia; 3 – Plataforma Sul Americana, com

contorno do Brasil (4). B: Províncias Estruturais Brasileiras; 1 – Rio Branco; 2 – Tapajós; 3 – São

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Dissertação de Mestrado – PPGG – UFRN Almeida de Carvalho, J. A.

1981). Ela pode ser definida como um complexo mosaico de cinturões de dobramentos afetados por importantes eventos tectônicos, termais e magmáticos de idade Neoprorozóica, com assinatura do Ciclo Brasiliano (Brito Neves et al. 2000). Possui uma extensão da ordem de 450.000 Km2, sendo limitada ao sul e a oeste respectivamente pelas províncias do São Francisco e Parnaiba, e a norte e leste pelas bacias costeiras e a margem continental. A região é interpretada como o resultado da amalgamação de blocos crustais durante a formação do Supercontinente Gondwana. A arquitetura final da província, determinada pelo Ciclo Brasiliano, é caracterizada pela geração de megazonas de cisalhamento orientadas, preferencialmente, na direção NNE e NE, associadas a grandes dobramentos.

As estruturas e os litotipos da província desenvolveram-se durante a evolução de dois diferentes ciclos tectônicos: a Orogênese Cariris Velhos (desenvolvida durante o final do Mesoproterozóico ao inicio no Neoproterozóico) e a Orogênese Brasiliana (desenvolvida no final do Neoproterozóico) a qual retrabalhou estruturas desenvolvidas durante a Orogênese Cariris Velhos. O embasamento da província apresenta feições tectônicas atribuídas a estágios de amalgamação durante a Orogênese Transamazônica (durante o Médio-Paleoproterozóico) e feições atribuídas ao Arqueano (Brito Neves et al. 2000).

O fato do Ciclo Brasiliano se superimpor a eventos orogênicos mais antigos, em especial ao Ciclo Transamazônico, resulta numa conotação policíclica para os terrenos do embasamento gnáissico-migmatítico enquanto para as faixas supracrustais (faixas de dobramentos), uma evolução monocíclica (relacionada ao Ciclo Brasiliano, Santos et al. 1984; Brito Neves 1983 e Van Schmus et al. 1998), versus policíclica, (considerando-se também o Ciclo Transamazônico, Jardim de Sá 1994) é debatida na literatura.

Os trabalhos realizados na Província Borborema procuram subdividí-la em grandes domínios, onde se reconhece faixas de metassedimentos e metavulcânicas proterozóicas alternando com áreas de embasamento gnáissico-migmatítico paleoproterozóico a arqueano.

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Com alguma divergência quanto ao nome e seus limites alguns autores utilizam o conceito de Terrenos e Super Terrenos para a compartimentação da província e propõem a existência de mais de uma dezena deles (Santos et al. 1997, 1998; Campelo 1999 e Medeiros 2004).

Figura 3.2: Esboço geológico/tectônico da Província Borborema. FNC - Faixa Noroeste do Ceará; DCC - Domínio Ceará Central; FOJ - Faixa Orós-Jaguaribe; FSD - Faixa Seridó; FSC - Faixa Salgueiro-Cacheirinha; FPO - Faixa Riacho do Pontal; FSE - Faixa Sergipana; TPA - Terreno Pernambuco - Alagoas; TCF - Terreno Canindé do São Francisco; TMA - Terreno Marancó (Jardim de Sá 1994).

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Figura 3.3: Domínios Geológicos da Província Borborema. MCO – Médio Coreaú; CC – Ceará Central; RGND – Rio Grande do Norte (JW-P – Jaguaripe-W Potiguar, RP – Rio Piranhas, SED – Faixa Seridó, JC – São José do Campestre); TZ – Zona Transversal (PAB – Piancó-Alto Brígida, AP – Alto Pajeú, AM – Alto Moxotó, RC – Rio Capibaribe); SD – Domínio Sul (RP – Rio Preto, PO – Riacho do Pontal, Sp – Sergipano); PEAL – Maciço Pernambuco-Alagoas; CSF – Cráton São Francisco; LTB – Lineamento Transbrasiliano (Brito Neves et al. 2000).

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Figura 3.4: Contextualização geológica do Domínio Noroeste do Ceará (Jardim de Sá 1994), com a localização da área estudada.

3.1.1 A Faixa Noroeste do Ceará

Essa faixa limita-se com a Bacia do Parnaíba a oeste, sendo a leste limitada pelo LSP-II, que o separa do Domínio Ceará Central.

O Lineamento Transbrasiliano representa uma importante exposição de uma mega zona milonítica que se estende desde o Paraguai, passando pelo SW brasileiro e se estendendo para o NE do Brasil alcançando a África Ocidental, onde é denominado de Falha de Kandi.

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desses espaços são preenchidos por molassas vulcanossedimentares brasilianas, como Grupo Jaibaras, e cobertos por rochas sedimentares pertencentes à Bacia do Parnaíba (Brito Neves et al. 2000).

Filitos, micaxistos, quartzitos e metarenitos intercalados por metacarbonatos e metabásicas são agrupados no denominado Grupo Martinópole. Essas rochas foram afetadas por pelo menos dois eventos deformacionais, onde no mais jovem as rochas foram metamorfizadas no fácies xisto-verde durante o Ciclo Brasiliano (Nascimento

et al. 1981). Alguns trabalhos consideram o Grupo São Joaquim, inicialmente tratado

como uma formação pertencente ao Grupo Martinópole, como um grupo mais antigo formado principalmente por quartzitos e, subordinadamente, micaxistos, paragnaisses, mármores e metavulcânicas. Pedreira & Torquato (1991) sugerem uma deformação polifásica e metamorfismo variando do fácies xisto verde ao anfibolito.

O Grupo Ubajara (Figura 3.4) que repousa discordantemente sobre o Grupo Martinópole, é caracterizado por um ciclo tectono-sedimentar de margem continental (Brito Neves 1983). Apresenta grau metamórfico que varia de xisto verde baixo a médio e deformação de baixo strain com boa preservação das estruturas primárias. Alguns autores interpretam essa unidade como uma molassa precoce (Caby et al.

1991), enquanto outros (Hackspacher et al. 1988) descreveram um padrão

deformacional mais complexo, com sedimentação desde pré a sin-orogênica, em relação ao Ciclo Brasiliano.

O vulcanismo Parapuí é composto por extensos derrames de lavas (andesitos, riolitos, basaltos andesíticos, doleritos e vulcanoclásticas), que localmente atingem cerca de 350m de espessura. As rochas sub-vulcânicas, formadas por diques e sills aparecem intercalados com os sedimentos siliciclásticos das Formações Massapê e Pacujá (Oliveira 2000).

Alguns autores como Jardim de Sá et al. (1979), Nascimento & Gava (1979) e Nascimento et al. (1981), descrevem que a atividade ígnea não ocorreu unicamente durante a formação da bacia, mas também atuou em uma fase pós-sedimentação, adicionando complexidade à posição estratigráfica deste vulcanismo. Em geral determinações geocronológicas (K/Ar) não mostram bons resultados para a determinação da idade do vulcanismo Parapuí.

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do pluton de Mucambo, onde este faz contato com metassedimentos do Grupo Ubajara.A origem desse plutonismo é tratada por Nascimento et al. (1981) como uma provável associação co-magmática às rochas do vulcanismo Parapuí.

O Grupo Jaibaras (Figura 3.4) encontra-se sobreposto discordantemente ao Grupo Ubajara. Ocupa uma série de grabens e meio-grabens, que são formados por falhas normais e, parcialmente, por reativações de zonas de fraqueza do LSP-II (Costa

et al. 1979). A Bacia do Jaibaras possui características distensionais, formada durante

o fim do Ciclo Brasiliano. Esta bacia é formada por sedimentos continentais e vulcânicas toleíticas e alcalinas, localizadas em um grabenmaior e paralelo à Zona de Cisalhamento Sobral-Pedro II, que exerceu forte controle no processo de deposição (Jardim de Sá, 1994). Subordinadamente, estes sedimentos ocorrem em um graben situado a noroeste, entre os municípios de Granja e Martinópole.

Na região é caracterizada a presença de rochas siliciclásticas correlacionáveis à Bacia do Parnaíba (arenitos, arenitos conglomeráticos e conglomerados grossos polimíticos).

No domínio da Faixa Noroeste do Ceará são distintos dois conjuntos lito-estruturais Pré-cambrianos (Abreu et al. 1988). O primeiro possui uma evolução mais antiga e complexa, entre terrenos metamórficos de alto a médio grau, que envolve os terrenos gnáissicos-migmatíticos e rochas supracrustais do Grupo Martinópole e do Grupo São Joaquim. O segundo conjunto de rochas representado pelos Grupos Ubajara e Jaibaras, juntamente com os granitóides Meruoca e Mucambo, apresenta um contexto estrutural mais simples, ligados a uma tectônica transtensional.

3.1.2 O Domínio Ceará Central

Distingue-se neste domínio paragnaisses, micaxistos, quartzitos aluminosos, mármores e calciossilicáticas formados durante o Ciclo Transamazônico. Cisalhamentos transcorrentes brasilianos afetam o domínio, de forma que os de trend

NE apresentam movimentação dextral (Arthaud et al. 1988), enquanto os NNW

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seqüências supracrustais Neoproterozóicas ou restos de faixas dobradas (quartzitos, pelitos, carbonatos) e expressivo plutonismo brasiliano (Brito Neves et al. 2000).

A evolução geológica pré-transcorrências brasilianas é pouco conhecida. Caby

et al. (1991) advogam uma evolução monocíclica brasiliana, de provável idade

deposicional paleo a mesoproterozóica, para a seqüência supracrutal

Para as unidades do embasamento gnássico-migmatitico, é descrita uma tectônica de nappes profunda, acompanhada por metamorfismo de pressões médias e migmatização. Esta estrutura em nappes é responsável pela inversão estratigráfica onde rochas do embasamento são sobrepostas às seqüências supracrustais (Gomes et

al. 1981, Cavalcante e Ferreira 1983).

3.2 Geologia Local

3.2.1 Arcabouço Litoestratigráfico

A região estudada representa uma área de aproximadamente 952 km2,

mapeada na escala 1:50.000 (Figura 3.5). O arcabouço geológico da área é constituído por sete unidades geológicas distintas que apresenta a seguinte disposição da base para o topo:

- Augen-gnaisses, gnaisses bandados e migmatitos, representando a seqüência do embasamento;

- Granitóides tardi- a pós-brasilianos intrusivos nas seqüências do embasamento;

- Conglomerados polimíticos, ortoconglomerados, arenitos arcoseanos micáceos, filitos e folhelhos pertencentes ao Grupo Jaibaras;

- Seqüências vulcânicas ácidas, básicas e intermediárias (basaltos, andesitos, riolitos, etc.) ocorrendo na forma de derrames, sendo relacionado ao Vulcanismo Parapuí;

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- Cobertura Terciária/Quaternária, arenitos de granulometria fina a média e conglomerados e arenitos conglomeráticos pertencentes à Formação Barreiras;

- Sedimentos recentes e terraços aluvionares.

3.2.1.1 Embasamento

O embasamento da região é formado por rochas gnáissicas (gnaisses bandados e augen gnaisses), migmatíticos, pertencentes ao denominado Complexo Nordestino (Prancha 3.1, Foto 3.1).

As rochas do embasamento apresentam uma foliação penetrativa de direção preferencial NE e com mergulho de alto ângulo variando entre 65º e 85º preferencialmente para SE. Esta unidade é afetada por grandes zonas de cisalhamento, como o LSP-II que promove a milonitização das rochas como é observado na porção W da área estudada (Prancha 3.1, Foto 3.2). É comum também nesta unidade a ocorrência de pods menos deformados de augen gnaisses.

Localmente tem-se a ocorrência de plutons granitóides, intrusivos nos

gnaisses, interpretados como tarditectônicos relacionados à tectônica brasiliana. Esses

plutons tem composição variando de granítica a granodiorítica, com textura média a

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3.2.1.2 Grupo Jaibaras

As unidades litológicas que constituem este grupo apresentam um condicionamento geotectônico bem definido. Os diferentes litotipos preenchem uma estrutura do tipo graben (Graben Jaibaras) que corresponde a uma fossa tectônica que se estende desde a escarpa da Serra de Ibiapaba ao longo do LSP-II até o Município de Morrinhos.

O Grupo Jaibaras é composto pelas formações Massapê, Pacujá e Aprazível. A Formação Massapê é a unidade basal sendo constituída por conglomerados polimíticos e brechóides cimentados por matriz arcosiana vermelha a cinza escura (Costa et al. 1979). A Formação Pojuca se sobrepõem concordantemente sobre a unidade basal, sendo a formação mais expressiva do grupo. Ela é composta por arenitos arcoseanos micáceos, grauvacas, folhelhos micáceos e conglomerados. A Formação Aprazível é constituída por ortoconglomerados grossos, polimíticos e com matriz arcoseana que repousa discordantemente às unidades subjacentes.

De forma geral as rochas deste grupo se caracterizam basicamente por conglomerados matriz suportado, com características polimíticas, contendo uma grande diversidade de fragmentos líticos (rochas graníticas, vulcânicas e material de origem pelítica). Os fragmentos variam de angulosos a subangulosos, subarredondados e de baixa esfericidade, caracterizando sua baixa maturidade (Prancha 3.1, Foto 3.4).

Ao microscópio são observados quartzo e feldspato, suportados por matriz formada basicamente por muscovita, clorita, quartzo, feldspato e opacos (Prancha 3.1, Foto 3.5).

As rochas mais finas do Grupo Jaibaras são representadas por folhelhos com coloração escura que exibem uma laminação proeminente. Às vezes esses sedimentos ocorrem intercalados com níveis mais arenosos. Seqüências de filitos são encontradas na porção oeste da área, nas proximidades do município de Parapuí.

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3.2.1.3 Vulcanismo Parapuí

Corresponde a uma complexa suíte de rochas vulcânicas, incluindo extensos derrames de lavas, com diques e sills como elemento sub-vulcânicos. A ocorrência destas rochas predomina na porção noroeste a sudoeste da área.

As rochas vulcânicas ácidas apresentam coloração clara (bege acinzentada), textura afanítica e uma composição riolítica. Petrograficamente são compostas por quartzo, feldspato (plagioclásio e K-feldspato), muscovita, clorita, epidoto, carbonato e minerais opacos (Prancha 3.1, Foto 3.6). São rochas homogêneas que podem ocorrer intercaladas a rochas vulcânicas básicas. Essas últimas caracterizam-se por serem melanocráticas de coloração cinza escuro a esverdeada, homogêneas de textura afanítica e composição basáltica (olivina basalto). São compostas por olivina, que ocorre como fenocristais dispersos na matriz (Prancha 3.2, Foto 3.7), plagioclásio, muscovita, epidoto, calcita e minerais opacos.

Encontram-se também rochas de característica intermediária, sendo homogêneas e formadas por uma massa vulcânica escura, composta por olivinas, ripas de plagioclásio, clorita e apatita (Prancha 3.2, Foto 3.8).

3.2.1.4 Grupo Serra Grande

O Grupo Serra Grande é representado na área de estudo por um corpo arenítico-conglomerático (aqui denominado CAC), alongado segundo a direção NE-SW e situado próximo ao município de Santana do Acaraú.

Este corpo arenítico é considerado uma porção da seção basal do Grupo Serra Grande, da Bacia do Parnaíba. Mais especificamente, essa unidade siliciclástica é correlacionada à Formação Ipú de idade ordoviciana-siluriana (Caputo e Lima 1984).

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A porção conglomerática basal (Prancha 3.2, Foto 3.9) é constituída por quartzo, feldspato, fragmentos de rochas gnáissicas bandadas, augen gnaisses, vulcânicas e pelíticas. Localmente os seixos podem alcançar 20-30cm de tamanho. A baixa maturidade do conglomerado é evidenciada pelo caráter subanguloso e a baixa esfericidade dos seixos, além da presença de clastos de feldspatos.

Os fragmentos encontram-se envoltos em uma matriz fina avermelhada, composta essencialmente por quartzo e feldspato. Esta litofácies encontra-se disposta, principalmente, na borda oeste do CAC.

Ao microscópio (Prancha 3.2, Foto 3.10) os cristais de quartzo são xenomórficos, com contatos retos e curvos, apresentando uma extinção ondulante. Os cristais de feldspato em sua maioria são plagioclásios, com menor contribuição de K-feldspatos.

Sobreposta à litofácies conglomerática encontra-se a litofácies arenítica conglomerática (Prancha 3.2, Foto 3.11), aflorante nas porções mais centrais do CAC, ou em alguns pontos isolados como no Serrote Santana, extremo sul do corpo siliciclástico.

Esta litofácies caracteriza-se por ser clastosuportada, apresentando uma coloração vermelha-amarelada, com a presença de seixos dispersos, conferindo-lhe uma textura grossa com grãos variando de 0,1cm a 1,0cm. Mineralogicamente é composta, predominantemente, por cristais de quartzo e feldspato, os quais apresentam-se envoltos por uma matriz areno-argilosa. Em alguns pontos da área nota-se uma variação de níveis mais oxidados que lhes confere uma tonalidade mais escura.

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A porção mais superior do CAC é constituída por um arenito médio a grosso. Essa litofácies possui uma coloração amarela-esbranquiçada, e exibe, em alguns pontos, estratificações cruzadas acanaladas, que variam de pequeno a médio porte. (Prancha 3.3, Foto 3.13).

As rochas dessa litofácie são compostas, predominantemente, por quartzo e feldspato, que apresentam uma baixa esfericidade e são subangulosos (Prancha 3.3, Foto 3.14). A matriz que envolve estes grãos é predominantemente arenosa com uma pequena contribuição argilosa.

3.2.1.5 Cobertura Terciária/Quaternária

Cobertura Terciária/Quaternária é representada por conglomerados e arenitos conglomeráticos pertencentes à Formação Barreiras e por arenitos de granulometria fina a média (Prancha 3.3, Foto 3.15).

O Grupo Barreiras ocorre na porção norte-nordeste da área, compondo uma seqüência de arenitos e arenitos conglomeráticos (Prancha 3.3, Foto 3.16) que apresenta um contato erosional e angular com o substrato cristalino.

3.2.1.6 Sedimentos Recentes

São formados basicamente por sedimentos aluvionares que preenchem e bordejam os leitos dos rios da região, como Rio Aracaú e seus afluentes e efluentes, além de sedimentos originados pela ação intempérica sobre as rochas originando uma cobertura de alteração.

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3.2.2 Arcabouço Litoestrutural

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Estudos gravimétricos realizados na área (Carvalho 2003) mostram que a espessura dos sedimentos varia de 50 a 500 metros. Essa variação da espessura, em diferentes porções do CAC, pode ser interpretada como indicativo da presença de blocos altos do embasamento, sugerindo a existência de estruturas de horstegrabens.

O embasamento do CAC encontra-se polideformado, observamdo-se a presença de dobras de diferentes estilos, escalas e orientações, muitas vezes mostrando sobreposição de eventos, atestando o caráter polifásico do embasamento. Essas fases deformacionais não são aqui detalhadas, uma vez que a deformação dúctil estava fora do escopo do trabalho. A foliação principal encontra-se subverticalizada, com mergulho variando ora para SE ora para NW em diferentes porções da área. Observa-se também a existência de zonas miloníticas desenvolvidas em protolitos gnáissicos, com orientação NE-SW, ocorrendo na porção central da área e relacionadas ao LSP-II. Os critérios cinemáticos, tais como estruturas tipo S/C,

boudins assimétricos, zonas de pressão em feldspato, etc., associados à foliação de

alto ângulo, que apresenta uma lineação de estiramento de baixo rake, caracterizam uma transcorrência dextral para o cisalhamento do embasamento.

A reativação em nível crustal raso do LSP-II é responsável pelo intenso fraturamento da região e em particular do CAC (ver capítulos subseqüentes). Dados de campo mostram a existência de diferentes conjuntos de fraturas apresentando a mesma direção mas com diferentes sentidos de movimento, evidenciando uma variação no campo de tensões responsável pela deformação frágil observada. Com base nesta constatação é possível assumir a existência de diferentes estágios de reativação do LSP-II, sendo um deles observado em rochas da cobertura Terciária/Quaternária.

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posição sub-horizontal. Com base no basculamento observado, o CAC pode ser dividido em domínios estruturais, possibilitando a melhor caracterização da deformação frágil. Detalhes desses critérios e domínios serão abordados no Capítulo V.

Com relação às diferentes litofácies constituintes do CAC, constata-se que os conglomerados e arenitos conglomeráticos, apresentam um fraturamento mais intenso e acamamento (S0) com basculamento de alto ângulo (até 75º) (Prancha 3.4, Fotos

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CAPÍ T U LO —

I V

APLI CAÇÃO D E T ÉCN I CAS

D E PRO CESSAM EN T O

D I G I T AL D E I M AG EN S (PD I )

N A CARACT ERI Z AÇÃO D O S

PAD RÕ ES D E

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CAPÍTULO IV

APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS (PDI) NA CARACTERIZAÇÃO DO PADRÃO DE LINEAMENTOS FRÁGEIS

4.1 Introdução

Nos estudos envolvendo o emprego de imagens do sistema Landsat 5-TM na discriminação litológica e realce das feições deformacionais, o senso comum sobre as melhores combinações coloridas de bandas não está plenamente estabelecido (Amaro 1998).

As imagens do Landsat 5-TM são compostas por 7 bandas do espectro refletido, excluindo-se a banda 6 que possui baixa resolução espacial (120m). As outras seis bandas do visível e do infravermelho possuem uma resolução espacial de 30 m (canais 1, 2, 3, 4, 5 e 7), o que permitem o realce das formas de relevo e também dos contrastes tonais entre as diferentes unidades de paisagem. Para essas 6 bandas existem 20 possibilidades de combinação de três bandas, com 120 permutações para disposição no sistema RGB. Com isso a determinação de quais seriam as melhores bandas depende das feições espectrais diagnósticas dos diferentes materiais em estudo e da experiência do interprete. A Tabela 4.1 mostra uma orientação das principais aplicações para cada banda do sistema Landsat-5-TM, que auxilia na escolha das bandas a serem usadas para a identificação de feições geológicas.

Os estudos macroscópicos realizados na região de Santana do Acaraú, através do

emprego geológico das imagens Landsat 5-TM teve dois enfoques principais: (i)

processamento digital de imagens para o reconhecimento e elaboração de mapa de unidades de paisagem e de estruturas existentes na área (mapa pré-campo); (ii) processamento digital de imagens para a identificação do padrão dos lineamentos (falhas e fraturas) relacionadas à deformação frágil.

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Tabela 4.1: Principais aplicações das diferentes bandas do sistema Landsat 5-TM (EngSat, www.engesat.com.br)

Banda Intervalo espectral (µm)

Principais características e aplicações das bandas TM do satélite LANDSAT-5

1 (0,45 - 0,52)

Apresenta grande penetração em corpos de água, com elevada transparência, permitindo estudos batimétricos. Sofre absorção pela clorofila e pigmentos fotossintéticos auxiliares (carotenóides). Apresenta sensibilidade a plumas de fumaça oriundas de queimadas ou atividade industrial. Pode apresentar atenuação pela atmosfera.

2 (0,52 - 0,60)Apresenta grande sensibilidade à presença de sedimentos em suspensão, possibilitando sua análise em termos de quantidade e qualidade. Boa penetração em corpos de água.

3 (0,63 - 0,69)

A vegetação verde, densa e uniforme, apresenta grande absorção, ficando escura, permitindo bom contraste entre as áreas ocupadas com vegetação (ex.: solo exposto, estradas e áreas urbanas). Apresenta bom contraste entre diferentes tipos de cobertura vegetal (ex.: campo, cerrado e floresta). Permite análise da vanação litológica em regiões com pouca cobertura vegetal. Permite o mapeamento da drenagem através da visualização da mata galeria e entalhe dos cursos dos rios em regiões com pouca cobertura vegetal. É a banda mais utilizada para delimitar a mancha urbana, incluindo identificação de novos loteamentos. Permite a identificação de áreas agrícolas.

4 (0,76 - 0,90)

Os corpos de água absorvem muita energia nesta banda e ficam escuros, permitindo o mapeamento da rede de drenagem e delineamento de corpos de água. A vegetação verde, densa e uniforme, reflete muita energia nesta banda, aparecendo bem clara nas imagens. Apresenta sensibilidade à rugosidade da copa das florestas (dossel florestal). Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo a obtenção de informações sobre geomorfologia, solos e geologia. Serve para análise e mapeamento de feições geológicas e estruturais. Separar e mapear áreas ocupadas com pinus e eucalipto; e mapear áreas ocupadas com vegetação que foram queimadas. Permite ainda a visualização de áreas ocupadas com macrófitas aquáticas (ex: aguapé) e a identificação de áreas agrícolas.

5 (1,55 - 1,75)

Apresenta sensibilidade ao teor de umidade das plantas, servindo para observar estresse na vegetação, causado por desequilíbrio hídrico. Esta banda sofre perturbações em caso de ocorrer excesso de chuva antes da obtenção da cena pelo satélite.

6 (10,4 - 12,5)Apresenta sensibilidade aos fenômenos relativos aos contrastes térmicos, servindo _{para detectar propriedades termais de rochas, solos, vegetação e água.}

7 (2,08 - 2,35)

Apresenta sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo obter informações sobre geomorfologia, solos e geologia. Esta banda serve para identificar minerais com íons hidroxilas. E potencialmente favorável à discriminação de produtos de alteração hidrotermal.

4.2 Processamento das Imagens de Satélite

4.2.1 Elaboração do Mapa de Unidades de Paisagens

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6.0, iniciando-se com a geração do merg das bandas (fusão das bandas num só arquivo)

da cena 218-062; em seguida o merg foi “cortado” selecionando apenas a área de estudo. Posteriormente foi feita a análise estatística do merg, correspondente à fusão das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 (Tabela 4.2).

Tabela 4.2: Análise estatística do merg das bandas 1, 2, 3, 4, 5 e 7 do sistema Landsat 5-TM.

7

7 7

7

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Para se trabalhar numa base de dados digital georeferenciada, o merg foi georeferenciado pelas cartas topográficas do SGB folhas Bela Cruz (AS.24-Y-I) e Itapipoca (AS.24-Y-II) (escala 1:50.000), com base no datum Córrego Alegre projeção UTM S 24, através do programa Er-Mapper 6.0.

A análise estatística, além de ser um pré-requisito para se gerar imagens por Transformação por Principal Componente (TPC), facilita a estratégia do processamento. Através dela é possível determinar as composições que fornecem o maior número de informações espectrais da área estudada, combinando-se bandas que apresentam baixa correlação espectral (observado na matriz de correlação de bandas), bem como as bandas que possuem uma maior contribuição espectral nas PCs (observado na matriz de correlação de autovetor) (Tabela 4.2).

Para a identificação do maior número de unidades de paisagem, para fins geológicos e visualizações de estruturas, foram geradas composições coloridas com diferentes bandas no sistema R (vermelho) G (verde) B (azul), combinadas entre si, além de imagens geradas por técnicas de razão de bandas e imagens geradas por TPC.

A escolha das melhores composições no sistema RGB foi feita de forma visual, baseado nas principais aplicações de cada banda (Tabela 4.1) e na matriz de correlação das bandas (Tabela 4.2). Das várias composições no sistema RGB criadas e analisadas, quatro se destacaram, sendo duas composições coloridas com uma banda em cada canal, uma baseada na técnica de razão de bandas e uma utilizando as principais componentes.

Dentre as composições coloridas, destacaram-se as composições comumente empregadas para fins geológicos, RGB-752 (Figura 4.1) e RGB-531 (Figura 4.2). Através dessas duas composições é possível abranger quase todo o intervalo espectral do sistema Landsat 5-TM, possibilitando o melhor aproveitamento das informações espectrais existentes. Foram excluídas as bandas 6 por possuir baixa resolução espacial e a banda 4, que embora seja muito aplicada para fins geológicos e geomorfológicos, não apresentou bons resultados no caso específico.

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drenagens, sendo possível reconhecer através das imagens apenas os dois grandes rios que cortam a área.

As composições criadas a partir de operações aritméticas também apresentaram bons resultados. Esses tipos de associação entre bandas, permitem a compressão de dados e uma melhor discriminação de pequenos detalhes pouco perceptíveis nas bandas separadamente. Onde através da razão de bandas é possível realçar as diferenças espectrais e feições de interesse não perceptíveis com a utilização das bandas separadamente.

As razões de bandas são empregadas na supressão das variações de brilho relacionadas à topografia (Amaro 1998), proporcionando uma maior ênfase às diferenças espectrais entre as superfícies. As bandas no numerador e denominador são escolhidas para expressar as diferenças de radiâncias nas bandas relacionadas às feições espectrais específicas como é mostrado na Tabela 4.3, auxiliando na escolha das razões de bandas a serem usadas.

Tabela 4.3: Razões de bandas do Landsat 5-TM comuns na discriminação composicional de superfícies (Drury & Hunt 1989, Macias 1995, Glikson & Creasey 1995 apud Amaro 1998)

Razão de Bandas Aplicações

3/1 Materiais com óxido de ferro e vegetação

3/4 Rochas vs. Vegetação

4/2 Materiais com Fe2+ vs. Materiais sem Fe2+

4/3 Vegetação verde

4/7 Materiais argilosos vs. Fe3+

5/1 Fe3+ + Fe2+ vs. Fe-livre

5/3 Materiais com óxido de ferro

5/4 Materiais argilosos vs. Fe2+

5/7 Materiais argilosos e carbonáticos

7/4 Materiais argilosos e com óxidos de ferro

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