CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
ESTRUTURAÇÃO LITOSFÉRICA DA PROVÍNCIA
BOR-BOREMA AO LONGO DA TRANSECTA ANGÜERA (BA)
–
MACAU (RN), COM BASE EM DADOS
GRAVIMÉTRI-COS
Autor:
João Marcelo Pinheiro
Orientador:
Prof. Dr. David Lopes de Castro
DG-UFRN
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
ESTRUTURAÇÃO LITOSFÉRICA DA PROVÍNCIA
BOR-BOREMA AO LONGO DA TRANSECTA ANGÜERA (BA)
–
MACAU (RN), COM BASE EM DADOS
GRAVIMÉTRI-COS
Autor:
João Marcelo Pinheiro
Comissão Examinadora:
Prof. Dr. David Lopes de Castro (orientador)
DG-UFRN
Francisco Hilário Rego Bezerra
DG-UFRN
José Eduardo Pereira Soares
IG-UNB
i O presente trabalho só foi realizado devido ao apoio essencial recebido de algumas pessoas e entidades que tornaram viável o desenvolvimento desse estudo. Diante disso, expresso os meus mais sinceros agradecimentos para aqueles por quem possuo um grande apreço e consideração.
Em primeiro lugar ao meu orientador, o Prof. Dr. David Lopes de Castro, pela paciência, pelas cobranças, pelas correções, pelas críticas e sugestões e boa vontade para realizar um bom trabalho.
Ao Prof. Dr. José A. M. Moreira (Departamento de Geofísica da UFRN) pelo empréstimo do gravímetro e sistema DGPS e cessão de dados.
Aos professores do Departamento de Geologia da UFRN, Fernando Lins e Francisco Hilário pelo auxílio em questões geológicas e geofísicas.
Aos colegas Rafael Saraiva e João Andrade pelo auxílio em sala e no campo, cessão de materiais e descontração nas horas difíceis.
Ao Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) e Observatório Nacional (ON) pela cessão de dados plani-altimétricos e gravimétricos da Rede Gravimétrica Fundamental Brasileira, respectivamente.
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Estudos Tectônicos (INCT-ET) pelo financiamento do trabalho.
A secretária do PPGG, Nilda de Araújo por sempre estar disposta a ajudar nas questões burocráticas.
ii Desde 2005, estão sendo efetuados estudos geofísicos nos terrenos Pré-Cambrianos da Província Borborema, ao longo de duas transectas com cerca de 800 km cada. Algumas universidades e instituições públicas têm realizado em conjunto levantamentos sísmicos, gravimétricos e magnetotelúricos, com o objetivo de modelar a litosfera continental da região. Esse trabalho apresenta o levantamento gravimétrico da segunda transecta, que secciona a Província Borborema de SW para NE, passando pelo Cráton São Francisco, pelas zonas Tranversal e Meriodional e pelo Domínio Rio Grande do Norte, na Zona Seten-trional. A Transecta Angüera – Macau corta algumas importantes estruturas geológicas, como o limite entre o Cráton São Francisco e a Província Borbore-ma, as bacias Mesozóicas e Cenozóicas de Tucano, Jatobá e Potiguar, e as extensas zonas de cisalhamento Brasilianas de Pernambuco e Patos. Técnicas de reconhecimento de fontes gravimétricas na sub-superfície, como Análise Espectral e Deconvolução de Euler, foram aplicadas às anomalias Bouguer, bem como suas componentes regional e residual. Essas técnicas forneceram informações sobre possíveis corpos anômalos, que, correlacionados a dados geológicos e geofísicos pré-existentes, subsidiaram uma modelagem gravimé-trica 2,5D da litosfera da Província Borborema e seu contanto sul com o Cráton São Francisco.
iii Since 2005, geophysical surveys have been carried out in the Precambri-an Borborema Province, along two trPrecambri-ansects with 800 km long each one. A pool of Brazilian public universities and institutions has been acquired deep refrac-tion seismic, gravity and magnetotelluric, with the purpose to model the conti-nental lithosphere of the region. This paper present the gravity survey of the second transect, that crosses the Borborema Province from SW to NE, passing through the São Francisco Craton, Transversal and Meridional zones and Rio Grande do Norte Domain, in the Setentrional Zone. In this way, it cuts some important geologic structures, like the limit of the São Francis Craton and the Borborema Province, Paleozoic and Mesozoic sedimentary basins of Tucano, Jatobá and Potiguar and the extensive Pernambuco and Patos shear zones. Recognition techniques gravity sources in the subsurface, such as spectral analysis and Euler Deconvolution, were applied to the Bouguer anomalies, as well as their regional and residual components. These techniques provided in-formation on possible anomalous bodies, which correlated with pre-existing geological and geophysical data, subsidized a 2.5 D gravity modeling of the lithosphere beneath the Borborema Province and its southern limit with the São Francisco Craton.
iv
CAPÍTULO I – Introdução, Objetivos e Localização 1
1.1- Introdução e objetivos 1
1.2- Localização 3
CAPÍTULO II – Método Gravimétrico 2.1 – Método Gravimétrico
2.2 - Correção de maré 2.3 - Correção de Latitude 2.4 - Correção de Ar-Livre 2.5 – Correção Bouguer 2.6 – Correção de Terreno
4 4 5 5 6 7 7 CAPÍTULO III- Pré-Campo, Levantamento Gravimétrico e
proces-samento dos dados
8
3.1 -Metodologia para a aquisição dos dados gravimétricos 8
3.2 - Levantamento Gravimétrico 11
3.3 - Processamento dos dados 14
3.4 – Interpretação das anomalias gravimétricas 16
CAPÍTULO IV – Aspectos geológicos 20
4.1 – Compartimentação da Província Borborema 20
4.1.1 –Domínio Rio Grande do Norte 22
4.1.2 - Zona Transversal 23
4.1.3 – Zona Meridional 26
4.2 – Cráton São Francisco 27
4.3 – Evolução Geotectônica 28
CAPÍTULO V – Gravimetria na Província Borborema 33
CAPÍTULO VI – Resultados e discussões 39
6.1 – Interpolação 39
6.2 – Separação Regional- Residual 39
6.3 – Anomalia Gravimétrica Bouguer 40
6.4 - Anomalia Gravimétrica Regional 41
6.5 - Anomalia Gravimétrica Residual 42
v
6.8 – Modelagem 2,5 D 49
CAPÍTULO VII – Conclusões 54
Referências Bibliográficas 59
1
CAPÍTULO 1
Introdução, Objetivos e
Localização
1.1 INTRODUÇÃO
A Província Borborema, localizada no nordeste brasileiro, representa um im-portante conjunto geológico afetado por grandes eventos tectônicos, resultando em um complexo mosaico, composta por variados blocos crustais, cortados por
exten-sas zonas de cisalhamento (Almeida et al., 1977; Van Schmus et al., 1995; Brito
Ne-ves et al., 2000). Sua história tectônica não é completamente conhecida, com um
volume de estudos geotectônicos multidisciplinares ainda insuficientes para sua total compreensão. Dessa forma, os limites de seus blocos crustais, origem e a forma como chegaram à sua atual disposição, ainda são controversos.
Buscando definir esses fatores, alguns importantes trabalhos de geofísica fo-ram realizados na Província Borborema em escala regional (De Castro et al., 1998; Oliveira, 2008).
2 seções transversais (transectas) com cerca de 850 Km cada, seccionando as prin-cipais estruturas geológicas regionais. A primeira com direção NW-SE entre os mu-nicípios de Granja no Ceará e Alcantil na Paraíba, e a segunda com direção NE-SW entre os municípios de Macau no Rio Grande do Norte e Angüera na Bahia.
Este trabalho refere-se ao estudo da assinatura gravimétrica da segunda tran-secta, que consistiu na aquisição, processamento e interpretação dos dados gravi-métricos. O levantamento gravimétrico foi realizado entre setembro e novembro de 2010, e o perfil obtido secciona transversalmente os Lineamentos Pernambuco e Patos passando pelo Domínio Rio Grande do Norte e as Zonas Transversal e Meri-dional da Província Borborema, com estações espaçadas por 2,0 km. Aos dados obtidos foram realizados diversos processos, como a separação da componente re-gional, afim de se ter uma ideia da profundidade da interface crosta-manto, e a aná-lise espectral e deconvolução de Euler para se determinar a forma e profundidade de fontes anômalas residuais. Com os resultados desses processos, foi efetuada uma modelagem gravimétrica 2,5D ao longo da transecta para determinar a geome-tria interna da crosta, seu limite com o manto litosférico, os contatos entre os diferen-tes domínios geotectônicos e as continuidades das feições estruturais em profundi-dade.
O objetivo deste trabalho é a confecção de um perfil gravimétrico em detalhe, tendo em vista que os dados existentes encontram-se esparsos, e em algumas áreas até sem cobertura. Através da análise dos dados, espera-se identificar as as-sinaturas gravimétricas das principais estruturas litosféricas, e assim determinar a compartimentação dos domínios geotectônicos, bem como a espessura crustal da Província Borborema.
1.2 LOCALIZAÇÃO
3 Figura 1.1: Mapa de localização da Transecta, em vermelho a transecta em linha
reta e em azul as estradas a serem percorridas. Fonte: Google Maps.
4
CAPÍTULO 2
Método Gravimétrico
2.1 MÉTODO GRAVIMÉTRICO
A Gravimetria consiste no estudo de perturbações no campo gravitacional ter-restre, as quais são causadas pela distribuição heterogênea de massas no solo ou no subsolo. O estudo dessas perturbações permite o conhecimento de característi-cas como densidade, profundidade e volume de materiais em sub-superfície (Luiz & Silva, 1995).
O princípio básico da Gravimetria é a Lei de Newton da atração de corpos, segundo a qual, as partículas materiais atraem-se por uma força de intensidade dire-tamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa,
F = G. m1m2/r2,
onde m1 e m2 são as massas das partículas, r a distância entre elas e G a constante de gravitação.
Considerando a Terra como uma partícula, temos em sua volta um campo gravitacional que atua em qualquer corpo próximo da superfície da Terra, que pode ser definido pela seguinte equação:
5 onde M é a massa da Terra (5,983. 1027g) e R a distância entre o corpo e o centro
de massa da Terra. Se o corpo encontra-se na superfície, R é equivalente ao raio da
Terra.
O aparelho usado para se obter a gravidade (g) é o gravímetro. Ele é constitu-ído essencialmente por uma balança, com um peso suspenso por uma mola. Para tal medição, é aplicada a Lei de Hooke:
F = δ (l-l0) = mg,
onde m é o valor da massa do peso, δ o coeficiente de elasticidade e l-l0 é a varia-ção do tamanho da mola.
Como a Terra não é perfeitamente esférica, e tem sua superfície irregular, o campo gravitacional sofre variações ao longo de sua superfície. Essas variações devem ser reduzidas através de uma série de correções:
2.2 Correção de Maré
Durante as 24h de um dia, a posição da Terra em relação à Lua e o Sol sofre variações. Esses corpos possuem massa com tamanho suficiente para influenciar a gravidade na Terra. Dessa forma, mudando sua posição em relação à Terra, muda-se também o campo gravitacional. Para compensar essas variações ao longo do dia, é aplicada a correção de maré. Esses movimentos realizados pela Terra, Sol e Lua já são teoricamente conhecidos, dessa forma existem tabelas e programas compu-tacionais com esse efeito já calculado para cada segundo de qualquer ano, em qualquer posição geográfica.
2.3 Correção de Latitude
6 Figura 2.1. Diferença no raio de um geóide (R1 > R2) para diferentes latitudes.
Esse problema é resolvido matematicamente, utilizando-se a Fórmula Inter-nacional da Gravidade GRS-67, chegando-se na equação (Luiz & Silva, 1995):
gl = 978031,846 x [1+0,005278895 sin2(l)+0,000023462sin4(l)]
onde gl é gravidade teórica em mGal (correção da latitude) e l a latitude da estação.
2.4 Correção de Ar-livre
A correção de Ar-livre é empregada para compensar apenas os efeitos da dife-rença de altitude das estações em relação ao geóide ou a um nível de referência arbitrário. A massa do material que por ventura existir entre as estações e o geóide não é considerada. Por esse motivo, a correção é denominada de Ar-livre (Luiz & Silva, 1995). Para a redução de Ar-livre deve-se aplicar a seguinte correção com o valor da gravidade já com correção de latitude:
gfa = ga – gl + (0,308596 hs)
onde gfa é a anomalia ar-livre (mGal), ga a gravidade absoluta na estação, gl a gravi-dade com correção da latitude e hs a altitude da estação (m).
2.5 Correção Bouguer
va-7 lor normal da gravidade um cilindro de raio infinito, densidade igual a do material que encontra-se entre a estação e o nível do geóide e altura igual a da altitude da esta-ção. A seguinte correção deve ser aplicada aos dados já com as reduções de latitu-de e ar-livre.
gba = gfa – 0,0419088 x [ρhs+ρw-ρ)hw+(ρi-ρw)hi]+gcurv
onde gba é a anomalia Bouguer (mGal), gfa a anomalia ar-livre, ρ a densidade da
rocha (2,67 g/cm3), ρw a densidade da água (1 g/cm3), ρi a densidade do gelo (0,95
g/cm3), hs a altitude da estação (m), hw a profundidade da água (m), hi a espessura do gelo (m), e gcurv a correção da curvatura.
2.6 Correção de Terreno
A correção de terreno é necessária em terrenos acidentados, para eliminar o efeito gravimétrico que massas e os vazios topográficos do terreno ao redor da esta-ção exercem na leitura da gravidade. Uma montanha ao lado da estaesta-ção, pode cau-sar uma perturbação lateral e até vertical com sentido para cima na medida (Fig. 2.2)
8
CAPÍTULO 3
Pré-Campo, Levantamento
Gravimétrico e Processamento
dos dados
3.1 METODOLOGIA PARA A AQUISIÇÃO DOS DADOS GRAVIMÉTRICOS
Primeiramente, levantaram-se informações geofísicas, geológicas e geográfi-cas sobre a área investigada e uma série de preparativos para a execução do levan-tamento dos dados em campo, esta foi a etapa pré-campo. A seguinte foi a etapa de campo, quando foram efetuadas as medidas gravimétricas e altimétricas. A etapa final pós-campo consistiu no processamento e interpretação dos dados gravimétri-cos levantados na etapa de campo.
9 MAPA DE LOCALIZAÇÃO
Este mapa tem como objetivo identificar as principais rodovias ao longo da transecta geofísica, os municípios que serviram como base para a equipe e locais pré-determinados para a locação das estações gravimétricas e plani-altimétricas de referência. Este mapa foi confeccionado utilizando-se imagens de satélite e
informa-ções geográficas do sítio Google Maps, e depois georeferenciado e padronizado no
softwareArcGis 9.3.
MAPA GEOLÓGICO
O mapa geológico utilizado nesta etapa foi confeccionado com base no mapa da CPRM na escala 1:2.500.000 (Bizzi et al., 2003). Este mapa contém os limites
dos principais domínios crustais e feições estruturais de escala regional. Informa-ções de mapas geológicos de maior detalhe foram incorporadas para aprimorar a interpretação e modelagem dos dados gravimétricos observados.
MAPA GRAVIMÉTRICO
O mapa gravimétrico da Província Borborema foi elaborado a partir de um ban-co de dados gravimétriban-cos terrestres da Região Nordeste Setentrional e marinhos e de satélite da margem continental adjacente. Tais dados foram levantados por uni-versidades públicas (UFRN, UFC, UFPA, UFOP, UFPE e USP) e instituições e em-presas como a ANP, Petrobrás, CPRM, DNPM e IBGE. Este mapa gravimétrico re-gional foi interpolado em uma malha regular de 10 X 10 km e serve de base para o reconhecimento da assinatura gravimétricas dos principais domínios crustais da pro-víncia.
ESTAÇÕES GRAVIMÈTRICAS DE REFERÊNCIA
10 foram escolhidas estrategicamente nos municípios de Açu (RN), Patos (PB) e Paulo Afonso (BA) (Tab. 1) ao longo do trajeto a ser percorrido pela transecta. Adicional-mente, foram realizadas transferências de estações base para locais posicionados estrategicamente ao longo da transecta para evitar deslocamentos excessivos nas aberturas e fechamentos das linhas gravimétricas.
Tabela 1. Estações Gravimétricas de referência do ON usadas no levantamento
Código da Estação
Município g Latitude Longitude
200486 Açu (RN) 978080,580 -05º 34' 32 -36º 54' 54
100581 Patos (PB) 978033,980 -07º 01' 41 -37º 16' 35
240687 Paulo Afonso (BA) 978083,530 -09º 20' 00 -38º 15' 00
ESTAÇÕES PLANI-ALTIMÉTRICAS
12
3.2 LEVANTAMENTO GRAVIMÉTRICO
Os dados gravimétricos obtidos neste levantamento foram medidos ao longo de uma seção transversal na porção oriental da Região Nordeste, com 840 km de ex-tensão e direção SW-NE (Fig. 3.2). Esta transecta visou seccionar ortogonalmente os limites dos domínios crustais e principais estruturas tectônicas da Província Bor-borema e seu contato com o Cráton São Francisco. Apesar de não se tratar de uma malha de pontos e sim de um perfil, os dados permitiram uma modelagem 2,5D. No entanto, o que torna esse trabalho relevante para o estudo litosférico da província, é a extensão regional da transecta, que secciona uma grande quantidade de unidades crustais e adensa a amostragem de estações medidas. Tal conjunto de dados permi-te uma modelagem gravimétrica mais precisa das estruturas e contatos geológicos.
13 O levantamento foi realizado com o uso do gravímetro digital modelo CG-5 fa-bricado pela da SCINTREX, e o o sistema DGPS modelo S700 da marca TRIMBLE (Fig. 3.3), ao longo das rodovias mais próximas da transecta original. Esta se inicia próximo a Angüera na Bahia e termina no município de Macau no Rio Grande do Norte. Ao todo foram levantadas 467 estações ao longo de cerca de 840 Km, espa-çadas em 2,0 Km (Fig. 3.2). Entre setembro e novembro de 2010, as estações gra-vimétricas e plani-altimétricas foram estabelecidas em circuitos fechados diariamen-te.
14 Simultaneamente à aquisição dos dados do campo gravitacional, foram obtidas as coordenadas geográficas e altimétricas das estações através do método de GPS diferencial (Fig. 3.3). Estações geodésicas do IBGE (Fig. 3.3) foram utilizadas como bases para o cálculo diferencial do rastreio dos satélites. A precisão do posiciona-mento dos dados plani-altimétricos pós-processados das estações de medidas foi da ordem de 10 cm, tanto nas direções horizontais como vertical.
3.3 PROCESSAMENTO DOS DADOS
Os dados brutos dos receptores GPS devem ser processados em conjunto pa-ra se obter dados plani-altimétricos com maior precisão. O pa-rastreio concomitante no par de receptores permite o cálculo das variações das medidas plani-altimétricas em cada estação referenciando a um ponto de referência previamente estabelecido, no caso uma estação geodésica do IBGE. Após seu processamento, as coordenadas geográficas e altitudes das estações de medidas são associadas aos dados adquiri-dos com o gravímetro, obtendo-se um banco de daadquiri-dos gravimétricos. Esse banco de dados deve conter as coordenadas das estações gravimétricas, os valores medidos nas estações gravimétricas, além das estações gravimétricas de referência.
O banco de dados, devidamente formatado, é importado pelo software Oasis
Montaj para a realização das reduções gravimétricas dos dados observados. Os
va-lores de gravidade absoluta são calculados para cada estação de medida com base nas estações gravimétricas de primeira ordem. Nesta etapa, são também efetuadas as correções de maré, da deriva instrumental, Ar-livre e Bouguer. As demais etapas do processamento são aplicadas à anomalia Bouguer ao longo da transecta.
am-15 plitudes mais elevadas. As anomalias residuais possuem menor comprimento de onda, maior frequência e são geradas por fontes de menor dimensão e mais rasas, como unidades geológicas na crosta superior.
Figura 3.4. Exemplo de separação regional-residual de uma anomalia Bouguer, mo-delagem gravimétrica da anomalia residual e modelo geológico interpretado.
Existem diversos procedimentos para efetuar a separação regional-residual,
tais como métodos gráficos, espectrais e polinomiais (Carvalho et al., 2003). O
16 O método polinomial é uma das técnicas mais flexíveis para a determinação do campo gravimétrico regional (Carvalho et al., 2003) e por isso foi a escolhida no
pre-sente trabalho. Na prática, a curva anômala é expressa matematicamente por um polinômio cujo grau depende da complexidade do campo regional a ser ajustado. Quanto maior o grau do polinômio, mais próximo do campo observado será o campo regional calculado. Sendo assim, polinômios de grau muito elevado terão parte do campo residual transmitido para o campo regional, e polinômios de baixo grau terão sua componente residual cada vez mais próxima de uma reta, fazendo com que o campo residual fique muito próximo do dado observado. A escolha do grau do poli-nômio deve ser feita individualmente para cada caso, buscando uma coerência com as informações geológicas e geofísicas já conhecidas.
3.4 INTERPRETAÇÃO DAS ANOMALIAS GRAVIMÉTRICAS
Para estimar a distribuição das fontes gravimétricas em profundidade, foi reali-zada uma análise do espectro de potência das anomalias gravimétricas e aplicada a Deconvolução de Euler. Seus resultados foram utilizados como auxilio para a
mode-lagem gravimétrica 2,5D, utilizando a extensão GM-SYS do softwareOasis Montaj.
ESPECTRO DE POTÊNCIA
Para a análise espectral de anomalias Bouguer, os dados gravimétricos são transformados do domínio de espaço para o domínio de frequência ou número de onda, aplicando-se a Transformada de Fourier 2-D (FFT) (Nnange et al., 2000). Essa técnica permite obter o espectro de potência do campo gravimétrico e, assim, esti-mar as profundidades das principais fontes gravimétricas a partir da declividade de partes do espectro. A profundidade das fontes é igual à declividade do espectro
divi-dido por 4 vezes para dados magnéticos (Spector & Grant, 1970). No caso
gravi-métrico, as profundidades das fontes são geralmente maiores do que as obtidas pela análise espectral devido ao decaimento menos acentuado do campo gravitacional.
DECONVOLUÇÃO DE EULER
17 sem informações a priori sobre as fontes gravimétricas ou assumir algum modelo geológico particular (De Castro, 2011).
O objetivo da Deconvolução de Euler é estimar as coordenadas de localização da fonte anômala (x0, y0, z0), utilizando a seguinte equação (Reid et al., 1990):
(x −x0) ∂ / ∂x T + (y −y0) ∂ / ∂y T + (z −z0) ∂ / ∂z T = − ηT
onde T é a anomalia gravimétrica e η o índice estrutural (IE), referente a forma da
fonte anômala esperada (Tab. 2), que deve ser determinada segundo um conheci-mento prévio da geologia local. A escolha do IE é uma das desvantagens da Decon-volução de Euler, pois é bastante comum que não se saiba com precisão a forma geométrica da fonte anômala estudada.
Tabela 2. Índices estruturais e feições geológicas correspondentes.
Índice estrutural Geometria da Fonte
0,0 Contatos geológicos
verti-cais/soleira/dique/falha
0,5 bandamento
1,0 cilindro vertical
3,0 esfera
MODELAGEM GRAVIMÉTRICA
Com base em variações sub-superficiais da densidade, técnicas de modelagem computacional permitem a transformação das anomalias gravimétricas, obtidas nas
estações de medida em 10−5 m/s2 ou mGal, em profundidades dos limites espaciais
das fontes, revelando assim sua arquitetura interna (De Castro et al., 2005). No
pre-sente estudo, a modelagem gravimétrica será realizada no módulo GM-SYS, do
sof-tware Oasis Montaj 7.1, que proporciona uma interface de modelagem de
18
também Won & Bevis (1987) que simplificam corpos e estruturas usando-se
estrutu-ras lineares. O modelo consiste de um conjunto de polígonos com n lados que
ma-peam a distribuição de densidades e em subsuperfície. A terceira dimensão do mo-delo forma certo ângulo com a seção do momo-delo e se estende a uma distância sufi-ciente para evitar efeitos de borda (Blum et al., 1999). O conceito básico do GM-SYS
é criar um modelo geológico que calcula uma resposta gravimétrica coerente com a
resposta gravimétrica observada, de forma que qualquer combinação de parâmetros
como densidade, e coordenadas dos vértices dos polígonos é permitida. Uma des-vantagem dos métodos de interpretação quantitativa de dados gravimétricos é a não unicidade, ou ambiguidade, das soluções possíveis para uma determinada anomalia. Este problema pode ser minimizado, utilizando-se de informações sobre característi-cas das fontes anômalas, obtidas a partir dos próprios dados gravimétricos através de procedimentos como análise espectral e Deconvolução de Euler (Fig. 3.5), bem como informações adicionais de outros métodos geofísicos, como a sísmica de re-fração, e do mapeamento geológico.
20
CAPÍTULO 4
Aspectos Geológicos da
Província Borborema
4.1 Compartimentação da Província Borborema
A Província Borborema possui um grande número de estudos que buscam pro-por modelos de compartimentação de seus segmentos crustais. Os primeiros mode-los (Almeida, 1976; Brito Neves, 1984) já utilizavam as grandes zonas de cisalha-mento Brasilianas para dividir a província em diferentes domínios estruturais. Jardim de Sá (1994) propôs uma estruturação mais complexa em segmentos de evolução distinta com base na existência de heterogeneidades crustais, todas elas afetadas pelos cisalhamentos e vulcanismo das orogêneses Cariris-Velhos (Mesoproterozói-co) e Brasiliana (Neoproterozói(Mesoproterozói-co). Santos et al. (1996) introduziu o modelo de
terre-nos tectono-estratigráficos relacionados a diferentes segmentos crustais aglutinados até a Orogênese Brasiliana. Dessa forma, é possível individualizar três segmentos tectônicos fundamentais, separados pelas zonas de cisalhamento brasilianas Patos e Pernambuco. São eles as sub-províncias da Zona Setentrional, Zona Transversal e Zona Meridional. Estas, por sua vez, admitem subdivisões em domínios e terrenos tectono-estratigráficos (Fig. 4.1).
21 Figura 4.1. Mapa Geológico da Província Borborema com a localização da Transecta Angüera – Macau. (Modificado de Bizzi et al.,2003).
22 Quitéria, estudados por Fetter (1999). Por fim, o Domínio Rio Grande do Norte é limi-tado a oeste pela Zona de Cisalhamento Senador Pompeu e a sul pelo Lineamento
Patos. É composto pelas faixas Orós–Jaguaribe, que apresenta o registro da
Rifte-amento Estateriano (Fetter, 1999), Seridó e pelos terrenos paleoproterozóicos Rio Piranhas, e Granjeiro (Fetter, 1999), o Arqueano São José do Campestre (Dantas, 2004). A norte, afloram coberturas sedimentares da Bacia Potiguar e da faixa costei-ra.
Em escala global, as estruturas da Província Borborema podem ser correlacio-nadas com as faixas móveis africanas Trans-Saara, Nigéria e Oubanguides-África Central, hoje separadas pelo Oceano Atlântico em consequência da ruptura conti-nental do Gondwana/Pangea a partir do Cretáceo (Trompette 1994; Arthaud et al.,
2008; Van Schmus et al., 2008; Santos et al., 2008; Dada 2008).
4.1.1 Domínio Rio Grande do Norte
A norte do Lineamento Patos, a Transecta Angüera – Macau secciona os
terre-nos Granjeiro e Rio Piranhas (Fig. 4.1). O Terreno Granjeiro ocorre ao longo de uma faixa contínua estreita paralela ao Lineamento Patos (Fig. 4.1). É composto por ro-chas que caracterizam um ambiente de crosta oceânica, que ocorrem como intru-sões em ortognaisses de composição tonalítica a granodiorítica (Silva, 1997). Essas intrusões recebem uma idade modelo Tdm de 2,55 a 2,65 Ga por Fetter (1999), que sugeriu tratar-se de um terreno juvenil remanescente de um provável sistema arco magmático-bacia oceânica.
Ao norte do Terreno Granjeiro, surge o Terreno Rio Piranhas (Fig. 4.1), que é composto pelos complexos São Vicente e Caicó e pela Suíte Poço da Cruz (Jardim de Sá, 1978). Formado por ortognaisses TTG, o Complexo São Vicente apresenta idades-modelo Tdm de 2,65 Ga (Dantas, 1992). O Complexo Caicó é composto por ortognaisses bandados e maciços, e migmatitos de idade U-Pb de 2,24 Ga (Legrand
et al., 1991). Por sua vez, a Suíte Poço da Cruz é constituída por rochas
metalumi-nosas a peralumimetalumi-nosas similares a granitos crustais sin- a tardi-colisionais.
O extremo NE da Transecta Angüera – Macau localiza-se na porção emersa da
africa-23 no, no Cretáceo Inferior (de Castro, 1998). A parte emersa da Bacia Potiguar é cons-tituída por grábens assimétricos e altos do embasamento como mostra a Figura 4.2.
Figura 4.2. Mapa estrutural simplifcado da Bacia Potiguar, com grábens e altos in-ternos da sua porção rifte.
Segundo Bertrani et al. (1990), a estratigrafia da parte terrestre da Bacia Potiguar
próxima a transecta apresenta uma megassequência sin-rifte basal, formada por se-dimentos flúvio-deltaicos e lacustres que compõem a Formação Pendência e preen-chem o Baixo de Macau e o Gráben Guamaré (Fig. 4.3). Sotoposta discordantemen-te a Formação Pendência, ocorre uma megassequência transicional representada por depósitos transicionais a marinhos, que constituem a Formação Alagamar. As sequências tectono-deposicionais marinhas e flúvio-marinhas, da Formação Açu, e carbonáticas, da Formação Jandaíra, caracterizam a megassequência drifte da fase transgressiva da bacia.
4.1.1 Zona Transversal
As unidades geológicas abrangidas pela área da Transecta Angüera – Macau
24 Figura 4.3. Coluna estratigráfica da Bacia Potiguar na região da Transecta Angüera -
Macau. Modificado de Bertrani et al. (1990).
De idade Neoproterozóica, o Terreno Piancó Alto Brigida representa um siste-ma deposicional turbidítico de baixo grau metamórfico em fácies xisto verde. Ele é
divido em duas unidades clásticas principais: a) a Formação Olho d’Água, que é a
unidade basal, composta por conglomerados polimíticos, com clastos até decimétri-cos e espessura de até 1000 m, caracterizando uma facies proximal de um sistema turbidítico; e b) a unidade de topo é a Formação Santana dos Garrotes, constituída por pacotes turbidíticos areno-argilosos com algumas intercalações de rochas
meta-vulcânicas, possivelmente de ambiente marinho (Brito Neves et al., 2005).
25 Figura 4.4. Mapa geológico simplificado da Zona Transversal (Brito Neves et al.,
2000). CSF: Cráton São Francisco; PEAL: Terreno Pernambuco-Alagoas ; RGN: Domínio Rio Grande do Norte.
O Terreno Alto Pajeú (TAP) é constituído de ortognaisses e rochas supracrus-tais mesozonais encaixantes, relacionados ao Ciclo Cariris-Velhos, do Eo- ao Neo-proterozóico (970 a 960 Ma). Possui intrusões graníticas e intensos movimentos di-recionais relacionados ao Brasiliano (550-510 Ma) (Santos et al., 2002). Sua unidade principal é o Complexo São Caetano, constituído por rochas bandadas, xisto e me-tagrauvacas, com intercalações de metadacitos, metabasaltos, metariolitos e poucos metacarbonatos, metamorfizados em facies anfibolito alto. Os corpos gnáissicos, chamados de Cariris-Velhos, encontram-se intercalados ou cortando as rochas su-pracrustais do Complexo São Caetano, com dados geoquímicos e outras evidências de uma origem de regimes colisionais.
26
et al. 2003). Uma série de rochas intrusivas, plutons, stocks graníticos variados, com
idades de 630 e 570 Ma, também compõem esta unidade paleoproterozóica.
Se-gundo Brito Neves et al. (2005), trata-se de um contexto singular de embasamento
paleoproterozóico dentro de desenvolvimentos orogênicos mais novos (do Cariris Velhos, primeiramente, e depois dentro do contexto do Brasiliano), com algumas características especiais. Este contexto foi descrito extensivamente por Brito Neves et al. (2001a, 2001b) e Santos et al. (2002), entre outros.
4.1.3 Zona Meridional
O Lineamento Pernambuco é o limite sul da Zona Transversal com a Zona Me-ridional (Figs. 4.1 e 4.4). Esta última é composta pelos terrenos mesoproterozóicos Pernambuco-Alagoas, Paulistana-Monte Orebe e Canindé-Marancó, bem como as faixas neoproterozóicas Riacho do Pontal e Sergipana (Bizzi et al., 2003).
O Terreno Pernambuco-Alagoas ocupa a maior parte da área da Zona
meridio-nal e é composto pelos Complexos Cabrobó e Belém do São Francisco. Silva et al.,
(2002), a partir de uma datação U-Pb SHRIMP em gnaisse tonalíticos-granodiríticos no Complexo Belém do São Francisco, forneceu uma idade paleoproterozóica, indi-cativa da presença de remanescentes pré-Cariris-Velhos.
Jardim de Sá, 1994; Van Schumus, et al., (1995); Jardim de Sá et al., (1995),
obtiveram uma idade de 970 Ma com datações Rb-Sr, U-Pb e Pb-Pb, que compro-vam que o Terreno Paulistana-Monte Orebe representa um segmento tectono-estratigráfica do ciclo Cariris-Velhos (Bizzi et al., 2003).
No Terreno Canindé Marancó encontram-se os complexos Canindé e Merancó, ambos compostos por litotipos intensamente deformados e tectonicamente
imbrica-dos com intenso retrabalhamento no ciclo Brasiliano (Bizzi et al., 2003). Datações
U-Pb no complexo Marancó conferem idades entre 1,00 e 1,04 Ga (Van Schumus et
al., 1995), o que indica formação de arco vulcânico durante a orogênese
Cariris-Velhos. Silva Filho et al., (1997) distinguiu três suítes brasilianas: a de médio a alto
Potássio, Itaporanga; uma ultrapotássica peralcalina, Triunfo; e a leucocrática pera-luminosa de origem crustal do tipo Xingó.
27 origem turbidíticas e Vaza-Barris, uma sequencia sedimentar carbonática-pelítica (Bizzi et al., 2003).
A faixa riacho do Pontal constitui uma bacia de margem passiva, com um
ar-ranjo estrutural que configura um sistema de nappes com transporte de massa para
o sul, sobre o Cráton São Francisco.
Os riftes das bacias de Tucano e Jatobá, que se estendem de norte a sul da Zona Meridional, são seccionados pela Transecta Angüera - Macau. Entre os aula-cógenos desses riftes, a transecta secciona o Terreno Pernambuco-Alagoas, mais precisamente na sequência metavulcanossedimentar que compõe o Complexo Ca-brobó.
As bacias sedimentares Paleozóicas de Tucano e Jatobá fazem parte do sis-tema de grábens Recôncavo-Tucano-Jatobá. Estão separadas por altos do emba-samento, composto por rochas paleoproterozóicas do Bloco Serrinha, no Cráton São Francisco e rochas neoproterozóicas da Faixa Sergipana na Província Borborema (Delgado & Pedreira, 1995). Seu preenchimento é composto por sedimentos conti-nentais na fase pré-rifte com estiramento da crosta, representada pelas Formações Sergi, Aliança, Itaparica e Água Grande. Na fase rifte, ocorreram deposições
fluvio-deltaicas a lacustres em um sistema progradacional (Magnavita et al., 1998),
repre-sentado pelas formações Candeias, Maracangalha, São Sebastião e o Grupo Ilhas. Já na fase pós-rifte, ocorreu a deposição da Formação Marizal.
A Bacia de Tucano possui direção NE- SW, sendo dividida em Tucano Sul, Tu-cano Central e TuTu-cano Norte, com um preenchimento sedimentar que pode alcançar até 10.000 m de espessura na parte central (Matos, 1999). Seu embasamento crista-lino é formado por rochas pré-cambrianas do Cráton São Francisco, na porção sul, e da Província Borborema, na porção norte. Por sua vez, a Bacia de Jatobá possui direção E-W, encontra-se totalmente na Província Borborema e tem como limite nor-te o Lineamento Pernambuco.
4.2 Cráton São Francisco
28 sugerem que este bloco crustal seja uma mistura de crosta mesoarqueana e materi-al mais jovem neoarqueano, gerado por um arco magmático continentmateri-al neoarquea-no estabelecido na margem de um protocontinente mesoarqueaneoarquea-no (Trompette, 1992). Em sua composição são encontradas bacias sedimentares tipo rift, intracra-tônicas e transcorrentes, de margem passiva e de antepaís de idade paleoprotero-zóica a cenopaleoprotero-zóica, possui plutonismo intraplaca e cinturões paleoproterozóicos. En-contram-se também no Cratón São Francisco terrenos neo-arquenos, terrenos TTG e granitos greenstone situados em diversos blocos arqueanos pelo cratón. Dentre esses blocos, no nordeste do cráton São Francisco, e com cobertura da Transecta encontra-se o bloco Serrinha, onde podem ser encontrados ortognaisses, migmatitos
e granulitos com idades mesoarqueanas (Mello et al., 1999; Lacerda et al., 2000;
Silva et al., 2002) e fontes heterogêneas. Este bloco encontra-se, em sua parte
cen-tral, recoberto pelos sedimentos da bacia fanerozóica Recôncavo- Tucano, limitado a sul e leste por sedimentos costeiros, a norte pela Província Borborema e a oeste pelos arcos magmáticos acrescionário do Domínio salvador Curaçá (Santos, 1984).
A Transecta Angüera – Macau corta o a parte norte do cráton por cerca de 60
km na extremidade SW do perfil. Esta região de contato entre o cráton e a Província Borborema ainda não é perfeitamente delimitado, pois se encontra abaixo das ro-chas sedimentares das bacias de Tucano e Jatobá.
4.3 Evolução Geotectônica da Província Borborema
A formação dos domínios crustais da Província Borborema está associada à almagamação do continente Gondwana no final do Proterozóico e início do Cambri-ano (Arthaud, 2007). Assim como, as zonas de cisalhamento, que marcam os limites destes domínios, são resultantes do evento orogenético Brasiliano. De forma que para se explicar a evolução tectônica da Província Borborema, é preciso dar desta-que para alguns aspectos lito-tectônicos:
O embasamento da Província Borborema é predominantemente gnáissico-migmatítico e ocorre em todos os seus domínios tectônicos, com a presença de dois pequenos núcleos Arqueanos em meio a faixas Paleoproterozóicas. Um deles é
re-presentado pelo Maciço São José do Campestre, no Rio Grande do Norte (Dantas et
al., 2004), com 3,4 Ga. O outro é o Terreno Granjeiro, no Ceará, que possui rochas
29 O Paleoproterozóico é marcado por eventos acrescionários relacionados à oro-gênese do Ciclo Riaciano (Sá et al., 1995). Neste período, blocos crustais foram
anexados e colados formando uma grande massa continental. Mais tarde, esta teria sido fragmentada na Tafrogênese Estateriana, dando origem a um rifteamento com a formação de grábens, sem rompimento total da crosta, com geração de magmatismo e deposição de sedimentos na faixa de dobramentos Orós-Jaguaribe, no início do Mesoproterozóico.
De acordo com determinações Rb-Sr, Brito Neves et al. (1995) caracterizam a
ocorrência de um Ciclo de Wilson completo (Fig. 4.5), localizado a sul do Lineamen-to PaLineamen-tos. Denominado de Ciclo Cariris Velhos, mostra registros liLineamen-togenéticos desde o Mesoproterozóico Superior (ca. 1100 Ma), para sua abertura, até o início do Neopro-terozóico (ca. 950 Ma), para os eventos colisionais tardios.
Registros do Ciclo Cariris Velhos são encontrados principalmente na Zona Transversal da Província Borborema. São representados pelos Terrenos Piancó-Alto Brígida, Alto Pajeú e Alto Moxotó, ainda com continuidade de seu registro ao sul do Lineamento Pernambuco, na Zona Meridional (Brito Neves, 1995). Nesta região, po-dem ser reconhecidos processos de divergência continental, com desenvolvimento de sítios tafrogênicos e suas litologias típicas, e localmente de assoalho oceânico, no Mesoproterorozóico (entre 1100-1150 Ma). Posteriormente, ocorreram processos de subducção e desenvolvimento de diferentes arcos magmáticos (ao redor de 1030-980 Ma), não sincrônicos e associados lateralmente (terrenos Pajeú, Alto Mo-xotó, Agua Branca, etc.). Por fim, teve início um processo colisional amplo de caráter regional, em parte precoce (já no final do Mesoproterozóico), em parte alcançando a
primeira metade do período Toniano (entre 950 e 1000 Ma) (Brito Neves et al. 1995).
O Ciclo Brasiliano foi o mais importante evento colisional a moldar a estrutura da Província Borborema, no final do Neoproterozóico (640-540 Ma). Trata-se de um ciclo orogenético relacionado à amalgamação do Gondwana (Fig. 4.6), tendo seu registro preservado em toda a província e sendo caracterizado por extensos cisa-lhamentos, com transcorrência dextral e distribuídos por toda a província.
Neocomiano-30 Barremiano (144 - 119 Ma), evoluindo de sul para norte, seguida pela ramificação equatorial, que ocorreu de oeste para leste com idade Aptiana - Albiana (Matos, 1992a). Essa abertura resultou em uma reativação das zonas de cisalhamentos Bra-silianas, bem como em um estiramento e ruptura crustal na direção NW-SE, culmi-nando na formação de uma série de bacias tipo rifte (Potiguar, Araripe, Iguatu, Rio do Peixe, entre outras), alinhadas segundo o trend NE-SW, designado de "Trend
33
CAPÍTULO 5
Gravimetria na Província
Borborema
Atualmente, o território nacional encontra-se com uma boa cobertura de dados gravimétricos, formando um acervo de informações disponíveis, oriundas de levan-tamentos gravimétricos realizados por universidades e instituições como Petrobrás,
CPRM, ON, entre outros. Sá et al. (1993) efetuaram uma compilação desses dados,
assim como Ussami et al. (1993), que apresentaram mapas de anomalias
gravimé-tricas em escala continental e suas correlações com as maiores feições tectônicas
do território brasileiro. Ebinger et al. (1998) apresentaram uma análise também em
escala continental de dados gravimétricos e magnetométricos. No que diz respeito à
Província Borborema, observou lineamentos E-W coincidentes com o trend geral das
unidades tectono-geológicas, bem como um baixo gravimétrico de direção N-S, que representa o sistema de riftes Tucano-Jatobá (Fig. 5.1).
Especificamente na Província Borborema, existem diversos estudos, como arti-gos e teses de mestrado e doutorado, que fazem o uso da análise dos dados gravi-métricos. De Castro et al. (1998) e Campelo et al. (1999) observaram um forte
34 Figura 5.1: Mapa de anomalias gravimétricas Bouguer da Província Borborema, com
as principais feições geotectônicas e a Transecta Angüera – Macau.
Estes autores descrevem um extenso baixo gravimétrico residual
correspon-dente à Bacia Potiguar, e outras anomalias residuais alinhadas segundo o trend
es-trutural NE-SE de idade Brasiliana. Cavalcante et al. (1999) reportam uma
espessu-ra crustal entre 26,5 e 31 km, seguindo o trend Cariri-Potiguar a SW da Bacia
Poti-guar. Silva Filho et al. (2007) observaram que o Domínio Rio Grande do Norte
apre-senta anomalias residuais negativas, alinhadas segundo NE-SW, paralelas ao trend
das zonas de cisalhamento pré-cambrianas.
Estes trabalhos citados apresentam informações de boa qualidade, porém as-sumem um caráter local com pequenas áreas de estudo. Dessa forma, os estudos mais amplos e assim mais relevantes para o presente trabalho são os de De Castro
35
De Castro et al. (1998) confeccionaram um mapa gravimétrico da porção
seten-trional da Província Borborema e da margem continental adjacente, utilizando 37.400 dados pré-existentes de diversas instituições. Com base na componente re-gional desse mapa, foi estimada uma espessura crustal que varia de 31 km, no con-tinente, até 9 km, nas áreas oceânicas do sopé continental. Essa variação caracteri-za uma geometria crustal típica de transição entre crostas continental e oceânica. Foi observado um marcante afinamento crustal em direção ao oceano, resultante dos processos de distensão, ruptura continental e formação de crosta oceânica, en-volvidos na abertura do Atlântico Sul, durante o Cretáceo inferior. Já no mapa de anomalias residuais, foram observadas anomalias correlacionáveis com os principais
trends das principais feições estruturais da orogênese Brasiliana, as mega zonas de
cisalhamento transcorrentes.
Oliveira (2008) fez uma ampla análise de 227.239 dados gravimétricos na Pro-víncia Borborema e efetuou uma descrição detalhada do arcabouço geofísico da província. Dentre o grande número de informações obtidas, algumas merecem des-taque para o presente estudo:
O limite sul da província Borborema é bem marcado por uma faixa de anomali-as Bouguer residuais. Estanomali-as formam um extenso arco com concavidade voltada para sul e contornam a margem noroeste-norte da placa Sanfranciscana, com anomalias gravimétricas no trecho da Faixa Riacho do Pontal. Enquanto que o oeste da Faixa Sergipana é definido por uma faixa gravimétrica anômala positiva com 200km de
comprimento de onda e amplitudes em torno de 40 mGal (Oliveira et al., 2008).
O limite oeste dos terrenos Cabrobó e Garanhus ocorre com um eixo gravimé-trico positivo de direção NE-SW. A amplitude média é da ordem de 10 mGal e
com-primento de onda fica em torno de 60 km, a leste da Bacia de Jatobá (Oliveira et al.,
2008).
Os eixos das anomalias negativas estão associados com uma crosta granitiza-da e metassedimentos mesoneoproterozóicos. Enquanto que os eixos positivos es-tão associados com rochas densas arqueanas-paleoproterozóicas e preservadas de granitização neoproterozóica (Mendes et al., 2008).
36 Terreno Alto Moxotó (na Zona Transversal). Esse par gravimétrico pode representar uma zona de descontinuidade crustal importante, na qual a sutura é a Zona de Cisa-lhamento do Congo (o eixo do par gravimétrico)(Oliveira, 2008).
O limite entre as zonas Meridional e Transversal é caracterizado por uma faixa de anomalias gravimétricas positivas, correspondente à zona de cisalhamento
Per-nambuco. Segundo a concepção geofísica de Oliveira et al. (2008), este limite não
continua ao longo da Zona de Cisalhamento Pernambuco e sim ao longo da Zona de Cisalhamento Congo. Seu padrão gravimétrico é definido por um zoneamento com alternância de faixas positivas e negativas, com forma de sigmóides de direção NE-SW, limitados por zonas de cisalhamentos. As amplitudes das anomalias têm uma média de 10 mGal, com comprimento de onda em torno de 50 km.
Dentro da Zona Transversal é possível encontrar três subdomínios: os terrenos Alto Moxotó, Alto Pajeú, Piancó Alto-Brígida.
O Terreno Alto Moxotó é representado por uma faixa de anomalias gravimétri-cas positivas de direção NE-SW, formando um par positivo-negativo com o Terreno Rio Capibaribe da Zona Meridional, com amplitude próxima de 40 mGal e compri-mento de onda em torno de 100 km. Tal resposta gravimétrica sugere a existência de uma importante descontinuidade crustal ao longo da Zona de Cisalhamento Con-go (Oliveira, 2008).
O Terreno Alto Pajeú é caracterizado por um par positivo-negativo de duas fai-xas longitudinais de anomalias gravimétricas com uma amplitude de até 10 mGal e comprimento de onda com cerca de 40 km. As anomalias positivas correspondem às rochas do Complexo Riacho Gravatá (Bittar, 1998; Medeiros 2004), e as negativas têm como fonte os metassedimentos e rochas plutônicas do Evento Cariris Velhos. A Zona de Cisalhamento Afogados da Ingazeira parece ter expressão na Moho, no entanto, do ponto de vista gravimétrico não representa uma estrutura crustal impor-tante (Oliveira et al., 2008).
O Terreno Piancó Alto-Brígida, não possui uma boa cobertura e gravimétrica, e o baixo gravimétrico da Bacia do Araripe contamina os dados existentes tornando confusa sua interpretação.
A interpretação dados gravimétricos do Terreno Araripina é impedida pela forte influência do baixo gravimétrico causado pelos sedimentos da Bacia do Araripe.
positi-37 vas de direção E-W, com amplitude média de 15 mGal e comprimento de onda em torno de 60 km, balizada pela Zona de Cisalhamento Patos. No Domínio Rio Grande
do Norte, os padrões geofísicos observados por Oliveira et al. (2008) permitem
dife-renciar os terrenos São José do Campestre, Granjeiro-Seridó e Rio Piranhas.
O Terreno São José do Campestre é caracterizado por um núcleo arqueano
(Dantas et al., 2008), composto por rochas densas que geram uma anomalia
gravi-métrica positiva. O limite entre o maciço São José do Campestre e os metassedi-mentos e granitos da Faixa Seridó, produz um contraste gravimétrico com um ali-nhamento bem marcado a norte e não muito bem identificado a sul, devido à baixa quantidade de dados gravimétricos na área.
O Terreno Granjeiro-Seridó apresenta uma anomalia gravimétrica positiva em seu trecho E-W que se torna menos marcante quando sua direção se torna N-S, possivelmente por influência dos metassedimentos da Faixa Seridó.
Já o Terreno Rio Piranhas possui sua assinatura gravimétrica fortemente influ-enciada pelo Trend Cariri-Potiguar de bacias rifte interiores, o que dificulta sua
inter-pretação.
Como citado anteriormente, outro trabalho semelhante ao aqui reportado, foi rea-lizado por Osako et al. (2011), que descreve anomalias gravimétricas ao longo de
outra transecta realizada na Província Borborema. Esta apresenta cerca de 800 km de extensão, com direção principal NW-SE, e levantada de Granja (CE) até Alcantil (PB). Osako et al. (2011) apresenta uma modelagem gravimétrica desta transecta
(Fig. 5.2). A porção sudeste do modelo geofísico corresponde ao Domínio Rio Gran-de do Norte, onGran-de é possível observada fontes anômalas residuais com espessuras de 4,0 a 7,0 km, correspondentes as rochas gnáissico-migmatitícas do Complexo Caicó, da Suíte Intrusiva Riacho do Forno, e supracrustais metamorfisadas da For-mação Seridó. Na Zona Transversal, os autores descrevem segmentos crustais com densidade entre 2,65 e 2,7 g/cm³ e espessura de 7,0 km. Tais segmentos estariam relacionados às rochas supracrustais metamorfisadas do complexos São Caetano, Surubim e Sertânia e às rochas metaplutônicas da suíte intrusiva Riacho do Forno e complexos Serra do Jabitacá e Salgadinho, respectivamente.
Para a componente regional da Transecta Granja - Alcantil, Osako et al. (2011)
38 região das bacias sedimentares Potiguar, Rio do Peixe entre outras também com espessuras de 28 km; e c) na Zona Tranversal, onde a interface crosta-manto ocorre a profundidades de 30 km.
Figura 5.2: Modelagem gravimétrica da Transecta Granja – Alcantil, que secciona a
39
CAPÍTULO 6
Resultados e Discussões
6.1 INTERPOLAÇÃO
Os dados gravimétricos corrigidos foram, então, interpolados com o método da mínima curvatura em uma malha regular de 0,5 km em uma faixa de 820 km de ex-tensão e 85 km de largura, tendo a transecta como linha central. Este processo sua-vizou a anomalia observada e eliminou o efeito causado pela sinuosidade do levan-tamento gravimétrico ao longo de rodovias (Fig. 6.1).
Figura 6.1. A) Anomalia Bouguer original obtida ao longo da Transecta; B) Anomalia Bouguer obtida pela interpolação dos dados gravimétricos medidos.
6.2 SEPARAÇÃO REGIONAL-RESIDUAL
separa-40 ção regional-residual (Fig. 6.2). Sendo que, o grau do polinômio igual a 4 foi o esco-lhido, cujas curvas anômalas resultantes mostram as componentes regional e resi-dual devidamente indiviresi-dualizadas.
Figura 6.2. Curvas das componentes regional e residual, calculadas para polinômios de graus 2, 4 e 8.
6.3 Anomalia Gravimétrica Bouguer
No limite SW da Transecta Angüera - Macau, as anomalias Bouguer assu-mem valores negativos da ordem de -35 mGal, que apresentam um gradiente positi-vo na direção nordeste, chegando a 23,7 mGal no litoral (Fig. 6.3). Mínimos gravimé-tricos de até -136,5 mGal podem ser observados na região das bacias do Tucano e Jatobá (Fig. 6.3).
O Cráton São Francisco representa uma pequena parte do perfil que começa com -35,6 mGal e decresce até o limite com a Província Borborema. A localização exata desse limite é de difícil determinação, pois encontra-se recoberto pelas rochas sedimentares da Bacia de Tucano. Tal bacia é representada por um expressivo bai-xo gravimétrico, com valores de anomalia Bouguer de cerca -72,2 mGal no seu limite SW, decrescendo para NE, até atingir o maior mínimo gravimétrico de toda a tran-secta (-136,5 mGal). No limite norte da bacia, os valores voltam a subir (-38,5 mGal), denotando o afinamento da porção rifte da bacia. Na região deste alto gravimétrico, aflora o Terreno Cabrobó, pertencente à Zona Meridional da Província Borborema, que ocorre apenas em cerca de 10 Km no perfil.
41 para -37,5 mGal, que marca o começo da Zona Transversal. Esse alto gravimétrico localiza-se na região de um plúton da Suíte Intrusiva Xingó. Mais ao norte, os valo-res das anomalias voltam a decair até cerca de -53,4 mGal na região do Complexo Serra de Jabitacá. Nas porções central e norte da Zona Transversal, as anomalias Bouguer são, no geral, suaves, aumentando até -29,7 mGal, no seu limite norte com o Domínio Rio Grande do Norte (Figs. 6.1 e 6.3).
Na Zona de Cisalhamento Patos, ocorre um importante acréscimo nos valores Bouguer de -49,5 para -29,1 mGal. Localmente, aflora o Terreno TTG Granjeiro que marca o início do Domínio Rio Grande do Norte na transecta. Os valores continuam aumentando em direção à linha de costa, com picos suaves até a Bacia Potiguar, onde há um decréscimo de -4,6 para -16,5 mGal, e depois, os valores crescem no-vamente até 23,7 mGal, na região litorânea.
6.4 Anomalia Regional
A componente regional está associada a variações na interface crosta-manto (De Castro et al., 1998). Ao longo da transecta, ela apresenta variações suaves de longo comprimento de onda e mostra um aumento nos valores anômalos que vai de -87,7 mGal, na Bacia de Tucano, no limite sul da Província Borborema, para 29,6 mGal no litoral Potiguar, região da transição entre as crostas continental e oceânica (Fig. 6.3). Este aumento contínuo dos valores de anomalia regional de SW para NE, provavelmente resultante de uma diminuição na profundidade da descontinuidade
Moho. Tal fato reflete um expressivo afinamento crustal, partindo-se do interior da
Província Borborema em direção ao seu limite nordeste.
42 Figura 6.3: Perfis Bouguer e das anomalias regional e residual.
6.5 Anomalia Residual
O componente gravimétrico residual apresenta anomalias com menor comprimento de onda (de 2 a 80 km) e maior frequência. Seus valores variam entre -54,0 e 40,0 mGal (Fig. 6.3). A alta frequência é decorrente de variados contrastes de densidade na porção mais superior da crosta, resultantes da complexa disposição dos diferentes blocos crustais que se encontram lado a lado, em sua maioria, por falhas e zonas de cisalhamentos. A seguir, serão descritas as anomalias residuais referentes a cada domínio crustal da região:
Cráton São Francisco
Na sua extremidade SW, a transecta secciona cerca de 60 km da borda norte
43 mGal (Fig. 6.3). Em direção a Bacia de Tucano, estes valores sofrem um acréscimo contínuo até 22,98 mGal, com suaves oscilações. A importância maior nessa porção da área estudada é reconhecer as relações de contato entre o cráton e a província em profundidade, uma vez que o mesmo encontra-se soterrado pelo espesso pacote sedimentar da bacia. A Bacia de Tucano que gera uma anomalia negativa, apresen-ta valores com um suave acréscimo nos valores antes de decaírem abrupapresen-tamente. Esse acréscimo pode estar relacionado às rochas supracrustais neoproterozóicas empurradas sobre o cráton.
Bacia de Tucano
A Bacia de Tucano é representada por um extenso mínimo gravimétrico de cerca de 100 Km de extensão, onde os valores de anomalia residual possuem 15,1 mGal na borda sul, -52,3 mGal em seu centro, e até 25,3 mGal na borda norte da bacia (Fig. 6.3). Trata-se de uma cobertura sedimentar mesozóica de até 10 km de profundidade (Matos et al., 1999), com rochas de baixa densidade. Tal fato merece certa cautela na interpretação de anomalias regionais e residuais, pois as fontes in-tracrustais que mais contaminam a separação regional-residual são, sobretudo, as fontes relacionadas a bacias sedimentares interiores (Oliveira et al., 2000).
Zona Meridional
É representada pelo Terreno Cabrobó com um pico de 29,4 mGal. A norte desse máximo gravimétrico, os valores possuem até 18,4 mGal no contato com a Bacia de Tucano, e 17,9 mGal, a sul no contato com a Bacia de Jatobá.
Bacia de Jatobá
44
Lineamento Pernambuco
A estrturação da Bacia Jatobá é, nitidamente, controlada pela Zona de
Cisa-lhamento Pernambuco (Souza et al., 2011). O contraste de densidade entre o pacote
sedimentar e seu embasamento pré-cambriano da Zona Transversal é caracterizado por um forte gradiente gravimétrico, cujos valores anômalos vão de cerca de -25,40 mGal, na bacia, para cerca de 17,46 mGal, nos terrenos cristalinos (Fig. 6.3).
Zona Transversal
Não possui anomalias significativas, oscilando suavemente entre 17,46 mGal, na região da Zona de Cisalhamento Pernambuco, e -19,83 mGal, na sua porção central.
Lineamento Patos
A resposta gravimétrica desta zona de cisalhamento não é tão pronunciada como a do Lineamento Pernambuco. Observa-se apenas um gradiente mais suave, que vai de -12,61 mGal na Zona Transversal para 6,41 mGal no Domínio Rio Gran-de do Norte.
Domínio Rio Grande do Norte
Delimitado pela Zona de Cisalhamento Patos, o terreno TTG Granjeiro encon-tra-se em uma área de anomalias residuais positivas, entre 6,0 e 8,0 mGal (Fig. 6.3). Pode-se destacar também as anomalias positivas geradas pelos plútons das suítes intrusivas Poço da Cruz e Itaporanga, com 17,88 e 13,32 mGal, respectivamente. Outra importante feição geológica presente no Domínio Rio Grande do Norte é a Ba-cia Potiguar. No estremo NW do perfil, é caracterizada por um complexo sistema de riftes, e com valores de anomalia residual oscilando entre 7,91 mGal, na sua borda sul, e -15,70 mGal, no extremo NE da transecta.
6.6ESPECTRO DE POTÊNCIA
45 O espectro de potência da anomalia Bouguer, ao longo de toda a transecta, pode ser divido em três partes em função das suas declividades (Fig. 6.4). A primei-ra parte representa as fontes infprimei-racrustais, com profundidades entorno de 30 km. Correspondem as anomalias de menor número de onda (~0,012 rad/km), estando
associadas à profundidade média da Descontinuidade Moho ao longo da transecta.
A segunda e a terceira partes do espectro refletem as fontes intra e transcrustais, de números de onda intermediários (0,06 e 0,45 rad/km, respectivamente) e com pro-fundidades próximas a 12 km, relacionadas aos blocos crustais aflorantes ou sub-aflorantes na região.
A Figura 6.5 ilustra o comportamento espectral dos dados gravimétricos para cada domínio crustal em separado. Observa-se que a Zona Meridional apresenta as maiores espessuras da crosta, em função da declividade mais acentuada do espec-tro de potência. Apesar do afinamento crustal próximo à margem continental (Matos, 1992b; De Castro et al., 1998), a crosta sob o Domínio Rio Grande do Norte aparen-ta ser relativamente mais espessa do que na Zona Transversal.
46 Figura 6.4: Espectro de potência e análise de profundidade para a anomalia Bouguer
da Transecta Angüera - Macau.
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6.7 DECONVOLUÇÃO DE EULER
Para que se pudesse ter uma ideia da localização de todas as fontes presentes ao longo da transecta, vários Índices Estruturais (IE) foram testados, e o que mais se adequou foi o de 0,1 (Fig. 6.6), tendo em vista que que esse valor é mais compatível com a geologia local que tem seu contatos geológicos dominados predominante-mente por falhas.
A Deconvolução de Euler foi aplicada nas anomalias gravimétricas regionais e residuais separadamente, bem como para cada domínio geológico individualmente. Como esperado, as soluções para a componente regional do campo gravitacional indicaram fontes mais profundas e extensas (Fig. 6.7). Um grande número de solu-ções foi gerado entre a Bacia de Tucano e o Cráton São Francisco, revelando a zo-na do rifte com importante gerador de anomalias gravimétricas. Uma feição que ficou bastante clara nas soluções regionais foi o Lineamento Pernambuco entre a Zona Transversal e a Bacia de Jatobá, com uma descontinuidade crustal bem marcada com soluções de até 50 km de profundidade e vergência para SW (Fig. 6.7). Na Zo-na Transversal, encontram-se soluções mais rasas de até 20 km, porém em número bem menor. Já no domínio Rio Grande do Norte, a feição mais marcante é a Bacia Potiguar com um padrão de soluções que se assemelham a um sistema de falha-mentos, formando um conjunto de grábens.
49 Fig. 6.7. Soluções da Deconvolução de Euler para as componentes residual e
regio-nal do campo gravitacioregio-nal, utilizando-se o índice estrutura de 0,1 e uma janela espacial de 15 Km.
6.8 MODELAGEM 2,5D
A modelagem gravimétrica 2,5D da transecta foi efetuada no módulo GM-SYS do softwareOasis Montaj 7.1, que proporciona uma interface computacional que
fa-cilita a criação e o ajuste de modelos de forma interativa. Como os efeitos gravimé-tricos de fontes rasas e profundas se superpõem na composição das anomalias Bouguer, optou-se por modelar as componentes residuais e regionais separadamen-te. Na modelagem da componente regional, foi obtido um modelo da geometria in-terna da crosta, onde foram interpretadas as variações de profundidades na interfa-ce crosta-manto, que oscilaram entre 19 a 28 Km (Fig. 6.8). A Zona Meridional é o
domínio crustal mais espesso onde a profundidade da Moho chega a 28 km. No
50 Figura 6.8: Modelagem gravimétrica 2,5D da Descontinuidade Moho, onde foram
utilizadas as densidades de 2,75 g/cm³ para a crosta e 3,4g/cm³ para o manto.
Para a modelagem da componente residual, foram individualizadas fontes anômalas intracrustais, como unidades litoestratigráficas, corpos intrusivos e bacias sedimentares, assim como os limites dos principais blocos geotectônicos da Provín-cia Borborema. As soluções da Deconvolução de Euler forneceram também subsí-dios para a localização das fontes gravimétricas em profundidade. Como a compo-nente residual reflete as fontes mais rasas, foram modelados apenas os primeiros 12 km da crosta, onde estima-se ser a profundidade média do embasamento gnáissico (Fig. 6.9). Os diferentes domínios geotectônicos foram modelados, separadamente, em face das inúmeras unidades geológicas aflorantes ao longo da transecta e do apertado intervalo de amostragem de 2,0 km.
51 quais foi definida uma densidade de 2,5 g/cm³. A profundidade obtida para essas coberturas sedimentares foi de cerca de 7 km para cada. Entre as duas bacias en-contra-se um alto gravimétrico referente às rochas metamórficas do Terreno Cabro-bó. Toda a Zona Meridional encontra-se sobre um embasamento com uma densida-de densida-de cerca densida-de 2,77 g/cm³. O Lineamento Pernambuco é muito bem marcado pelas anomalias gravimétricas. Segundo as soluções de Euler, possui
Figura 6.9: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para a Zona Me-ridional.
mergulho para SW e se estende por mais de 50 km de profundidade. O sistema de falhamentos associados ao rifte da Bacia de Jatobá mostra-se sobreposto ao Line-amento Pernambuco, sugerindo sua reativação na formação da bacia.
cisa-52 lhamento. No Terreno Alto Moxotó, encontram-se fontes com também cerca de 10 km de profundidade e densidade de 2,77g/cm³, que aumenta para 2,79 g/cm³ próxi-mo ao Lineamento Patos. Nesta zona de cisalhamento, encontra-se uma cobertura sedimentar de cerca de 10 km de extensão e 1,5 km de profundidade, possivelmente correspondente aos sedimentos turbidíticos da unidade Santana dos Garrotes (Brito Neves 2005).
O perfil ao longo do Domínio Rio Grande do Norte indica 3 altos gravimétricos associados às intrusões máficas ultra-máficas dos terrenos Granjeiro e Rio Piranhas. A fonte gravimétrica mais próxima à Zona de Cisalhamento Patos apresenta profun-didades superiores a 12 km, porém sua extensão é de apenas 4 km. Suas densida-des variam entre 2,69 e 2,68 g/cm³. No Terreno Rio Piranhas, as demais fontes têm dimensões e densidades semelhantes à do Terreno Granjeiro (Fig. 6.11).
53 Figura 6.10: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para a Zona
Transversal.
Figura 6.11: Modelagem gravimétrica 2,5D da componente residual para o Domínio
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CAPÍTULO 7
Conclusões
CONCLUSÕES
O presente trabalho abordou a aquisição, processamento e interpretação de dados gravimétricos ao longo de uma transecta geofísica de 820 km de ex-tensão, cruzando importantes domínios crustais e feições estruturais da Pro-víncia Borborema, assim como a zona de contato com o Cráton São Francisco. Em relação a levantamentos pretéritos, a principal contribuição desta pesquisa reside na modelagem gravimétrica 2,5D de detalhe ao longo da transecta, vin-culada a informações oriundas de análise do espectro de potência e soluções de Euler dos dados gravimétricos. O espaçamento entre as estações gravimé-tricas levantadas de 2,0 km permitiu um maior detalhe na interpretação, para que se determinasse a forma, tamanho e profundidade das feições geológicas mapeadas em superfície.
