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Es E st tu ud d os o s In I nt t e e gr g ra a do d os s do d o Fu F un nd do o Ma M ar ri in nh ho o da d a Ba B a ía í a da d a Il I lh ha a Gr G ra an nd d e e , , RJ R J. .
22000011
WELLINGTON CECCOPIERI BELO
Es E st tu ud d os o s I In n t t eg e g ra r ad do o s s d d o o Fu F un n do d o Ma M ar ri i nh n ho o d da a Ba B aí ía a d d a a Il I lh h a a G G ra r an n de d e, , R RJ J. .
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Geologia e Geofísica Marinha da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.). Área de Concentração: Geologia e Geofísica Marinha.
ORIENTADOR: PROF. DR. GILBERTO T.M. DIAS (UFF) CO-ORIENTADOR: PROF. DR. MARCELO SPERLE DIAS (UERJ)
WELLINGTON CECCOPIERI BELO
ESTUDOS INTEGRADOS DO FUNDO MARINHO DA BAÍA DA ILHA GRANDE, RJ.
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Geologia e Geofísica Marinha da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.). Área de Concentração: Geologia e Geofísica Marinha.
APROVADA EM _29_ JUNHO DE 2001.
Banca Examinadora
________________________________________________
Prof. Dr. Gilberto Tavares de Macedo Dias
Universidade Federal Fluminense – Instituto de Geociências – Departamento de Geologia / LAGEMAR
________________________________________________
Prof. Dr. Marcelo Sperle Dias
Universidade do Estado do Rio de Janeiro – Instituto de Geociências – Departamento de Oceanografia / LOG
________________________________________________
Prof. Dr. Cleverson Guizan Silva
Universidade Federal Fluminense – Instituto de Geociências – Departamento de Geologia / LAGEMAR
________________________________________________
Prof. Dr. Michel Michealovitch de Mahiques
Universidade de São Paulo – Instituto Oceanográfico – Departamento de Oceanografia Física
Ceccopieri, Wellington Belo
Estudos integrados do fundo marinho da Baía da Ilha Grande, RJ. / Wellington Ceccopieri Belo. – Niterói: UFF, 2001. 112 p.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal Fluminense, 2001.
1. BAÍA DA ILHA GRANDE 2. PADRÕES SEDIMENTARES DE FUNDO 3. ESTIMATIVAS DE VELOCIDADES DE FLUXOS 4. ÁREAS DE RISCO POTENCIAL I. TÍTULO
ÍNDICE
AGRADECIMENTOS iii
LISTA DE FIGURAS iv
LISTA DE TABELAS v
ABSTRACT vi
RESUMO viii
CAPÍTULO pág.
I- INTRODUÇÃO 10
II- HIPÓTESES DE TRABALHO E OBJETIVOS 14
III - FONTES DE DADOS 15
IV - ECOFÁCIES DA REGIÃO DO CANAL CENTRAL – ESTUDO (1) 17 V - ESTIMATIVAS DE VELOCIDADES DE FLUXOS A PARTIR DE
FORMAS DE FUNDO – ESTUDO (2) 46
VI - ÁREAS DE RISCO POTENCIAL – ESTUDO (3) 73
VII - CONCLUSÕES 83
VIII - RELEVÂNCIAS 84
IX - SUGESTÕES DE FUTUROS ESTUDOS 87
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 88
ANEXOS
ANEXOS DO ESTUDO (1)
Pranchas de Caracterização de Ecofácies 94 ANEXOS DO ESTUDO (2)
Pranchas de Caracterização de Formas de Fundo 102 ANEXOS DO ESTUDO (3)
Cálculos das Propriedades Físicas dos Sedimentos 110
DEDICO ESTE TRABALHO A DEUS;
AOS MEUS PAIS;
AOS MEUS IRMÃOS;
À MINHA ESPOSA LUCIANE;
ÀS MINHAS CRIANÇAS ANINHA & PEDRINHO.
(…A QUESTÃO É MANTER A MENTE QUIETA, A ESPINHA ERETA,
E O CORAÇÃO TRANQÜILO…)
iii
AGRADECIMENTOS A DEUS;
Ao Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor Petróleo e Gás (PRH- ANP/MME/MCT) pelos recursos financeiros;
Aos meus orientadores, Professores Dr. Gilberto T.M. Dias (UFF) e Dr. Marcelo Sperle Dias (UERJ), pela orientação, troca de experiências e incentivo nesta importante fase de minha vida profissional;
Ao Prof. Dr. Alberto Figueiredo Jr. (UFF) pela revisão crítica e por suas sugestões ao manuscrito.
Ao Laboratório de Geologia Marinha (LAGEMAR-UFF) e ao Laboratório de Oceanografia Geológica (LOG-UERJ) pela infra-estrutura;
Aos Professores Dr. Sidney M. Mello (UFF), Dr. José Antônio Baptista Neto (UFF), Dra Maria Augusta M. Silva (UFF) e Dra Isa Brehme (UFF) pelas valiosas críticas, sugestões e troca de idéias no transcorrer deste trabalho;
Aos Professores Dr. Alberto Figueiredo Jr. (UFF), Dr. Jorge Palma (UFF), Dr.
Marcus A. Gorini (UFF) e Dr. Cleverson G. Silva (UFF), pela sempre valiosa atenção e constante incentivo de minha vida acadêmica e profissional;
À colega Gilda Esteves pelos grandes incentivos e “torcidas” para o meu sucesso profissional;
Aos amigos Ivo Bruno M. Pessanha e Andrei S. B. Cavalcanti por críticas, sugestões e idéias, que me ajudaram muito no desenvolvimento deste trabalho;
Aos companheiros do LAGEMAR e da OCEANOGRAFIA pelo enriquecedor convívio, confiança e incentivo;
Às meninas da secretaria (Jenny, Patrícia, Eneida e Anna) pela dedicação profissional e pela sempre disponibilidade em ajudar ao “pidão” do Wellington;
A todos que acreditaram e contribuíram para meu crescimento pessoal, espiritual e profissional.
LISTA DE FIGURAS
página
Figura 1 – Localização da Área de Estudo 13
Figura 2 – Mapa Geológico/Geomorfológico da Baía da Ilha Grande 16 Figura 3 – Mapa de isolinhas batimétricas da região do canal central da Baía da Ilha
Grande 22
Figura 4 – Mapa Base de dados geológicos e geofísicos 25 Figura 5 – Mapa digital da Topografia Submarina da região do canal central da Baía da
Ilha Grande 26
Figura 6 – Mapa de Gradiente Batimétrico da região do canal central da Baía da Ilha
Grande 27
Figura 7 – Diagrama em Blocos das Etapas do Tratamento dos Dados (1) 28 Figura 8 – Mapa de Eco-caráter de 7.0 kHz da região do canal central da Baía da Ilha
Grande 33
Figura 9 – Mapa de Eco-caráter de sonar de varredura lateral 100 kHz da região do canal
central da Baía da Ilha Grande 34
Figura 10 – Mapa de Ecofácies da região do canal central da Baía da Ilha Grande 36 Figura 11 – Parâmetros de ondas observadas em Cananéia entre 1968 e 1969 48 Figura 12 – Série Temporal de Correntes Medida no Canal Central em 1998 52 Figura 13 – Método para o reconhecimento de depressões e elevações do fundo marinho
com base no padrão de reflexão do sonar 56
Figura 14 – Método para a determinação da altura de um alvo do fundo marinho com base
no padrão de reflexão do sonar 56
Figura 15 – Diagrama (a) - Equações empíricas no cálculo da velocidade média de
cizalhamento do fluxo a 100 cm do fundo (U100) 58
Figura 16 – Diagrama (b) - Configurações de fundo em função da profundidade e da
velocidade média de fluxo (U.) 59
v
Figura 17 – Diagrama (c) - Velocidade orbital máxima próxima ao fundo (Um) para o limite de movimento dos grãos sob ondas de diferentes períodos 60
Figura 18– Mapa de Localização das Formas de Fundo 64
Figura 19 – Mapa de Atributos de Risco Estrutural 75
Figura 20 – Gráfico de Porosidade X Densidade Total de Amostras Superficiais 77 Figura 21 – Gráfico de Teor de Água X Porosidade de Amostras Superficiais 78 Figura 22 – Gráfico de Teor de Água X Densidade Total de Amostras Superficiais 79
Figura 23 – Mapa de Atributos de Risco Sedimentar 80
Figura 24 – Mapa Integrado de Atributos de Risco Potencial 82
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Variação de percentuais das frações grossa e fina das amostras em função do
teor de biodetritos carbonáticos 29
Tabela 2 – Diferentes classificações de sedimentos das amostras em função do teor de
biodetritos carbonáticos 30
Tabela 3 – Classificações das amostras de acordo com parâmetros estatísticos 31 Tabela 4 – Características das ecofácies da região centro-leste do canal central da Baía
da Ilha Grande 40
Tabela 5 – Circulação genérica da região do canal central da Baía da Ilha Grande 50
Tabela 6 – Classificação das Formas de Fundo 54
Tabela 7 – Características das formas de fundo observadas 57 Tabela 8 – Estimativas de diferentes velocidades de fluxos próximo ao fundo associados às
formas de fundo 60
Tabela 9 – Parâmetros de ondas para quatro estudos de caso 67 Tabela 10 – Valores máximos de Um2 para quatro estudos de caso 68
ABSTRACT
Based on high-resolution seismic data (sub-bottom profiler 7,0 kHz and side scan sonar 100 kHz) and geological bottom samples, three aspects of the Ilha Grande Bay seabed were investigated: ecofacies, bedforms and potential risk attributes. Their results were integrated on a digital-bathymetric map of the region. The seabed along the eastern- central channel of the bay was characterized by eight bottom sedimentary patterns. Such patterns showed variations in the texture, in the bio-debris content and in the acoustic back-scattering of the sediments. Among these patterns, lithobioclastic muds are closer to the land, terrigenous muds are closer to Ilha Grande and sands are far eastward from the central channel. Observed evidences of modern facies transitions from sub-environments dominated by higher energy agents (waves) to facies dominated by lower energy agents (tides, bottom currents) were related to the complex submarine topography and to the coast line orientation. The boundary geometry among the ecofacies also suggests a hydrodynamic control by wave action and bottom currents.
Evidences of these combined effects of waves and currents were approached based on the observed bedforms. Such sedimentary structures are predominantly "mega ripples" located in depths around 16 m, nearby Conceição de Jacareí. There is a textural transition of the bottom sedimentary patterns from westward to eastward. Their crests are NE-SW and ESE-WNW oriented and plenty variable in the form (straight line, wavy, forked, discontinuous). Their heights ranged from 0.2 to 0.55 m with medium value around 0.35 m. Based on the bedform parameters (wavelength and height) and by using diagrams relating the medium diameter of the grains, to the depth and to the type of the structure, the speed of the flow up to 1,0 meter from the bottom (U100) was estimated. It varied from 46 cm/s (medium sands) to 34 cm/s (very fine sands) - from eastward to westward. The medium speed of the stationary flow (U), differently, varied from 54 cm/s to 64 cm/s, respectively. The Froude number range (F) (0.026-0.051) indicated a relatively calm regime of the generating flow. Four studies concerning to wave action indicated that high- energy waves usually observed in the area can contribute to the genesis of the observed bedforms being a good evidence that they could be active. Besides, they could be subject to changes on their geometry along the year. The bottom in this area would be mobile during these events with speed of the oscillatory flows around 50 cm/s. Upon sporadic events of higher energy (~ 80 cm/s), mainly in the winter, there would be larger readiness of sediment for the bottom transport by currents. Therefore, all these observed
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characteristics of the eastern-central channel seabed of the bay indicate that waves and currents may act on the sediments sorting by an interplay to the geometry of the bay characterizing different bottom types. The resulting oscillations on the level of energy also can contribute to the bedforms generation, based on sporadic higher energy events.
The heterogeneous seabed with transitions among bottom sedimentary patterns and sites of mobile bedforms are features that represent potential risks to the operational activities of the oil industry. Among others seabed features observed in the seismic records, they were classified in two potential risk attributes: structural and sedimentary.
Finally, as a qualitative result of the accomplished studies, it was observed three areas where there was a juxtaposition of the potential risk attributes: in the surrounds of Estrelas sound, in an area between Itapinhocanga and Conceição de Jacareí sounds and in the coastal depression (canal central).
RESUMO
Com base em sísmica de alta resolução (perfilador de 7,0 kHz e sonar de varredura lateral 100 kHz) e amostras geológicas de fundo, três aspectos do fundo marinho na Baía da Ilha Grande (ecofácies, formas de fundo e atributos de risco potencial) foram investigados e seus resultados integrados num mapa batimétrico digital da região. O fundo marinho na região centro-leste do canal central da baía pode ser caracterizado por oito padrões sedimentares superficiais de fundo, que refletem variações na textura, no teor de biodetritos e no caráter acústico dos sedimentos. Constatou-se que dentre estes padrões, as lamas litobioclásticas estão mais próximas ao continente, as lamas terrígenas mais próximas da Ilha Grande e as areias localizadas a leste do canal central. Foram observadas evidências de transições de fácies modernas de sub- ambientes dominados por agentes de maior energia (ondas) para fácies dominadas por agentes de menor energia (marés, correntes de fundo) relacionadas à topografia submarina complexa e à orientação da linha de costa. A disposição dos contatos entre as ecofácies também sugere um controle hidrodinâmico através da ação de ondas e de correntes de fundo.
Estes efeitos combinados de ondas e correntes podem ser evidenciados, a partir das formas de fundo observadas na região. Tais estruturas são predominantemente
“mega ripples” localizadas em profundidades em torno de 16 m, próximo a Conceição de Jacareí, onde ocorre uma transição textural de leste para oeste de um padrão de fundo grosso para um padrão fino. Suas cristas são orientadas a NE-SW e a ESE-WNW e bastante variáveis na forma (retas, onduladas, bifurcadas, descontínuas). Suas alturas variaram numa faixa de 0.2 a 0.55 m com valor médio em torno de 0.35 m. A partir dos parâmetros das formas de fundo (comprimento de onda e a altura), e com base em diagramas relacionando o diâmetro médio dos grãos, a profundidade e o tipo de estrutura presente, estimou-se a velocidade unidirecional do fluxo a 1,0 metro do fundo (U100) variando de 46 cm/s (areias médias) a 34 cm/s (areias muito finas) – de leste para oeste.
A velocidade média do fluxo estacionário (U), diferentemente, variou de 54 cm/s a 64 cm/s, respectivamente. A variação do número de Froude (F) estimado (0.026-0.051) indicou um regime de fluxo gerador relativamente tranqüilo. O estudo de quatro casos de ação de ondas indicou que ondas de alta energia normalmente observadas na região podem contribuir na gênese das formas de fundo sendo uma boa evidência de que estas seriam ativas e sujeitas a modificações em sua geometria ao longo do ano. O fundo
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nesta região seria móvel durante estes eventos com fluxos oscilatórios da ordem de 50 cm/s. Em eventos esporádicos de mais alta energia (~ 80 cm/s), principalmente no inverno, haveria maior disponibilidade de sedimentos para o transporte próximo ao fundo pelas correntes. Assim, as características faciológicas e morfodinâmicas da região centro-leste do canal central da Baía da Ilha Grande, observadas nestes estudos, indicam que ondas e correntes ao interagirem com a geometria da baía podem provocar oscilações no nível de energia do meio, atuando no grau de selecionamento dos sedimentos e caracterizando diferentes tipos de fundo. Esta interação também pode atuar na geração de formas de fundo, em eventos esporádicos de maior energia.
O fundo heterogêneo, com transições texturais e faixas sedimentares móveis são feições do fundo marinho que representam riscos potenciais às atividades operacionais da indústria do petróleo. Estas feições, e outras observadas nos registros sísmicos, foram categorizadas em dois atributos de risco potencial: estrutural e sedimentar. Por fim, como resultado qualitativo dos estudos realizados, pode-se observar três regiões onde houve uma sobreposição destes atributos de risco: nas proximidades da Enseada das Estrelas, na região entre as enseadas de Itapinhocanga e de Conceição de Jacareí e na depressão costeira (canal central).
I - INTRODUÇÃO
Toda costa sul do Estado do Rio de Janeiro evidencia uma relação estrutural e sedimentar com a evolução tectônica da Bacia de Santos e da Serra do Mar, juntamente com as variações relativas do nível do mar ocorridas nos últimos milhares de anos. Situada neste trecho do litoral fluminense (fig.1), a Baía da Ilha Grande está localizada entre os meridianos 44o W e 44o 40’ W e entre as latitudes 23o S e 23o40’ S, próxima à Baía de Sepetiba, e limítrofe às Baías da Ribeira, de Angra dos Reis e de Jacuacanga.
A baía é relativamente bem preservada e é considerada uma região importante onde ocorrem remanescentes da floresta atlântica insular. Possui uma significativa diversidade de ecossistemas, sendo em grande parte rodeada por costões rochosos, ilhas, praias arenosas e manguezais, constituindo uma linha de costa bastante recortada.
A importância de áreas costeiras abrigadas em relação à riqueza biológica e ao desenvolvimento de núcleos urbanos é histórica. Porém, a interferência humana nestes sistemas naturais vem provocando severas modificações nos atributos físico, químico, geológico e biológico dos mesmos. Em certos casos, o simples desconhecimento de características climato-oceanográficas ou da geologia regional, culminam em prejuízos não só ambientais, mas de capital de investimento.
Principalmente, quando da realização de empreendimentos sem o adequado monitoramento das condições de nível base do meio, que variam em escalas espaço- temporais bastante distintas.
A Baía da Ilha Grande está inserida atualmente no cenário estratégico do desenvolvimento do Estado do Rio de Janeiro no contexto de duas forças (por natureza) conflitantes: o setor petróleo e gás, e o setor turismo. Há fortes indícios de que ambas atividades vêm experimentando forte incremento nos últimos anos. No setor turismo, a diversidade de ecossistemas e o estado natural do ambiente (motivos de criação de parques e áreas de proteção ambiental) são os principais atributos que atraem milhares de turistas à região anualmente, e que aquecem a economia de vários municípios circunvizinhos.
No caso do setor petróleo e gás, os motivos são a localização do TEBIG (Terminal Marítimo de Petróleo da Petrobrás), e a proximidade de uma das mais
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promissoras bacias sedimentares da nossa margem continental sul-sudeste (fig. 1), além de todo cenário atual de investimentos em levantamentos geofísicos especulativos de grupos multinacionais e internacionais nesta região. Contexto motivado pela quebra do monopólio nacional do petróleo e da licitação de blocos para exploração nas bacias sedimentares ao longo da costa brasileira, gerenciada pela Agência Nacional do Petróleo (ANP). A entrada em cena de várias companhias multinacionais de exploração, ao lado da Petrobrás, sugere que deverá haver um forte impulso nos investimentos exploratórios para os próximos anos na região, aumentando assim as perspectivas de novas e expressivas descobertas de petróleo e gás, principalmente em sítios de águas profundas na Bacia de Santos.
Além disto, devido a uma configuração bastante peculiar estrutural da geomorfologia de fundo da baía, cargueiros e grandes petroleiros com peso acima de vinte mil toneladas, e com calados da ordem de vinte metros, podem ter uma grande aproximação da costa, fato que somente ocorre em poucos lugares no planeta (Kjerfve, B. e Dias, G.T.M., comunicação pessoal). Esta característica pode tornar a região mais atrativa, barateando os custos operacionais de carga e descarga de hidrocarbonetos através do TEBIG. Outro ponto importante a ressaltar é que a Baía da Ilha Grande está situada próximo aos principais centros consumidores do país (Rio de Janeiro e São Paulo).
Portanto, não é difícil prever de que em algum momento, a curto-prazo, as atividades inerentes aos respectivos setores (petrolífero e turístico) sofrerão mútua interferência, como por exemplo, no caso de um eventual acidente envolvendo rompimento de dutos e derrame de óleo na região. Este tipo de acidente na baía pode afetar seriamente toda a diversidade de seus ecossistemas e comprometer bastante toda a economia dos municípios vizinhos fortemente calcada principalmente no fluxo turístico, e subordinadamente, na pesca artesanal.
Dentre os causadores de danos a estruturas submarinas tais como os oleodutos e cabos de energia, estão afloramentos rochosos, fundos móveis, bancos sedimentares submersos e falhas e fraturas geológicas. Estas feições do fundo marinho causam sérios riscos de fadiga e deslocamento nestas estruturas submarinas, através de variações não previstas de carga, problemas de empuxo em fundos lamosos e por atrito em fundos abrasivos.
Neste caso, conhecimentos básicos pretéritos (geológicos, oceanográficos, meteorológicos e biológicos) das condições do meio serão fundamentais aos tomadores de decisão, facilitando o selecionamento de sítios e de rotas (corredores) viáveis ao estabelecimento destas estruturas.
Na região do canal central da Baía da Ilha Grande, constata-se que o fundo marinho é bastante heterogêneo, do ponto de vista geomorfológico, e os processos físicos atuantes parecem se refletir num baixo grau de selecionamento dos sedimentos de fundo e na distribuição morfo-faciológica regional.
O presente trabalho endereça estas questões em três estudos. Estes estudos integram informações geológicas, geofísicas e oceanográficas na área centro-leste do canal central. A apresentação destes estudos e de seus resultados está estruturada na forma de capítulos. O primeiro estudo investiga e caracteriza a distribuição das ecofácies nesta região. Constatações importantes acerca da ocorrência de diferentes padrões sedimentares de fundo são abordadas. O segundo estudo enfoca interessantes implicações entre as formas de fundo observadas e seus possíveis fluxos geradores, considerando o tipo de estrutura e o padrão textural de fundo envolvidos, e ainda a localização destas estruturas na região em relação à ação de ondas e de correntes de fundo estimadas.
As informações geradas permitiram a identificação, no terceiro estudo, de certos atributos do fundo marinho, tais como afloramentos do embasamento rochoso, fundos móveis e fortes gradientes batimétricos que representam potencial risco às estruturas submarinas que venham a ser estabelecidas neste setor da baía, e que merecem maior atenção em futuros estudos geotécnicos. Estas informações foram classificadas qualitativamente em dois tipos básicos de Atributos de Risco Potencial: os estruturais e os sedimentares.
Assim, o presente trabalho, pretende subsidiar futuros Estudos de Impacto Ambiental e contribuir para a Gestão Ambiental da região no sentido de minimizar e restringir ao máximo os efeitos de um eventual acidente, oriundo das atividades do setor petróleo e gás, auxiliando no emprego de técnicas preventivas e remediadoras mais adequadas, de modo que as condições de nível base regionais sejam tentativamente re-estabelecidas.
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II - HIPÓTESES DE TRABALHO E OBJETIVOS
Trabalhos de pesquisadores do IOUSP (e.g. Miranda et al., 1977; Signorini, 1980; Ikeda & Stenvenson, 1982; Ikeda et al., 1989), observaram que as descontinuidades superficiais de temperatura e de salinidade comuns na Baía da Ilha Grande, são conseqüência de frentes salinas costeiras e de oscilações internas de curto período dos campos de correntes e de densidades, associadas à presença sazonal da ACAS (Água Central do Atlântico Sul) e da descarga da Baía de Sepetiba.
Esta alternância de energia pode implicar em rápidas reversões de correntes em alguns setores da baía, e em períodos de hidrodinamismo mais favorável à deposição sedimentar em outros setores, pela manutenção de barreiras de densidade na coluna d’água.
Por hipótese, feições batimétricas tais como canais, afloramentos rochosos, depressões e terraços submersos, associados à geometria da linha de costa, atuam ora como armadilhas e obstáculos, ora como passagens no transporte de sedimentos de um compartimento para o outro. Esta configuração do fundo também pode influenciar a propagação de ondas na baía.
Portanto, estratificações da coluna d’água e a complexa geometria da Baía da Ilha Grande podem estar entre os responsáveis pelas oscilações no nível de energia dos agentes deposicionais, e estar classificando os sedimentos superficiais dos setores da baía. Estes processos podem ser evidenciados através do baixo grau de selecionamento de seus sedimentos de fundo e da distribuição morfo-faciológica regional.
Deste modo, com base nos contextos geomorfológico, morfodinâmico, oceanográfico e faciológico de setores do canal central da Baía da Ilha Grande e de áreas adjacentes, busca-se responder às seguintes questões:
1. Por quê ocorre deposição de sedimentos finos na região do canal central;
2. Quais os setores que apresentam transição textural e qual o seu significado;
3. Quais os setores que apresentam formas de fundo geradas pela ação de ondas e de correntes;
4. Quais são os locais de possíveis riscos de sedimentação, deslocamento, erosão e fadiga de estruturas submersas.
III - FONTES DE DADOS
Foi utilizado o seguinte conjunto de dados na realização deste trabalho:
• Dados sedimentológicos do Mapa Geológico / Geomorfológico da Baía da Ilha Grande (Dias et al., 1990), na escala 1:80000, com base nas amostras superficiais de sedimentos existentes de campanhas pretéritas (fig.3);
• Dados batimétricos também do Mapa Geológico / Geomorfológico da Baía da Ilha Grande (Dias et al., 1990), na escala 1:80000, com intervalo de contorno de 1,0 m (fig. 4);
• Parâmetros de ondas de Ferreira da Silva et al. (1996);
• Medições de correntes no canal central, realizadas em 1998 por Kjerfve & Dias;
• Dados geofísicos de sísmica rasa (ecobatimetria, perfilador de 3,5-7,0 kHz e sonar de varredura lateral 100 kHz) obtidos em campanha de campo;
• Dados sedimentológicos superficiais de fundo coletados em campanha de campo, em locais específicos afim de se confirmar os padrões geofísicos do eco.
A partir destes dados e com o objetivo de verificar as hipóteses de trabalho, respondendo suas questões, são desenvolvidos os dois capítulos seguintes (estudos 1 e 2). Seus resultados são integrados em mapa, num terceiro estudo, sintetizando importantes áreas e atributos de risco potencial na região, que podem ser úteis no desenvolvimento operacional das atividades do setor petróleo e gás.
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IV - ECOFÁCIES DA PORÇÃO CENTRO-LESTE DA REGIÃO DO CANAL CENTRAL DA BAÍA DA ILHA GRANDE, RJ - ESTUDO (1)
A carência de informações sobre as características ambientais do litoral brasileiro, principalmente em regiões potencialmente sujeitas a ocorrências de derrames de óleo, tais como áreas de terminais marítimos de petróleo, áreas portuárias e áreas circunvizinhas, como é o caso da Baía da Ilha Grande, implica em grandes dificuldades de prevenção e controle destes tipos de acidentes, bem como na avaliação de prejuízos ecológicos, estéticos e sócio-econômicos resultantes.
Pode-se prever que o incremento das atividades inerentes ao setor petróleo e gás, é passível de causar alterações das condições originais dos ecossistemas da baía, com base em eventos acidentais como aqueles ocorridos na Baía de Guanabara (RJ) em janeiro de 2000, na região de Ubatuba (SP) em setembro do mesmo ano, e mais recentemente (fevereiro de 2001) na Baía de Antonina (PR) (ref. Jornal do Brasil). Análises de Risco e Estudos de Impacto Ambiental devem, portanto, ser supridos de informações sobre as condições de nível base regionais, com o propósito de se parametrizar medidas preventivas e de combate a eventuais acidentes. Neste sentido, o conhecimento das características faciológicas, geomorfológicas e geofísicas do fundo marinho da região da Baía da Ilha Grande são importantes no auxílio à gestão ambiental e às atividades de explotação de recursos naturais.
ESTUDO INTEGRADO
Este estudo tem seu foco no uso integrado de ferramentas geofísicas e geológicas de estudo do fundo marinho, afim de se conhecer seus padrões sedimentares superficiais. As características de sua distribuição são informações valiosas para a indústria do petróleo e para os tomadores de decisão no seu uso racional e sustentado.
A utilização integrada de diferentes ferramentas de investigação do fundo marinho, como por exemplo a sísmica de alta resolução e a sedimentologia, vem tendo ampla aceitação e aplicabilidade no estudo de ambientes sedimentares, principalmente em águas rasas (e.g. Furtado, 1995; Baptista Neto et al., 1996 ; Borgeld et al., 1999 ; Goff et al., 1999). Esta integração permite relacionar quantitativamente características dos registros acústicos diretamente às propriedades
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dos sedimentos insonificados. Desta forma, pode-se ter uma melhor compreensão da variabilidade regional dos sedimentos de fundo e dos processos de deposição atuantes.
Pode-se diferenciar quantitativamente o tipo de eco-caráter registrado no perfilador de sub-fundo em função da litologia predominante, do grau de compactação sedimentar, do arranjo interno das estruturas e das camadas sedimentares em sub- superfície, bem como a presença ou não de gás no pacote sedimentar (Damuth, 1975;
Damuth & Hayes, 1977). Os registros sísmicos destes tipos de eco-caráter auxiliam bastante no entendimento de processos sedimentares, atuais ou pretéritos, e no reconhecimento da geomorfologia submarina (Damuth, 1980 ; Flood, 1980 ; Flood &
Shor, 1984; Rodero et al., 1999). Este entendimento se faz com base em interpretações onde é importante observar nos ecogramas a linearidade, orientação, espaçamento e amplitude de estruturas, além de seu grau de reflectância do sinal acústico traduzido por sua cor em escala de cinza e seu padrão regional de distribuição.
Por outro lado, padrões de reflexão de imageamento sonográfico são ideais para o reconhecimento de feições submarinas e de mudanças no padrão sedimentar superficial de fundo. A partir de variações no sinal acústico refletido pela superfície do fundo marinho, em função de variações batimétricas e texturais, estes tipos de eco- caráter colaboram para a identificação de áreas de maior mobilidade de sedimentos de fundo, e de afloramentos rochosos (Fish & Carr, 1990 ; Jung et al., 1998). Há outros fatores que também modificam o caráter acústico do fundo como rugosidades de pequena escala e bioturbação, principalmente em substratos lamosos (Stanley, 1971 ; Goff et al. , 1999), e o teor de biodetritos de carbonato de cálcio presente no sedimento. O uso do sonar de varredura lateral tem sido também muito aplicado em estudos geofísicos integrados no roteamento e posicionamento de estruturas e linhas submarinas, tais como oleodutos e cabos de energia (Kaluza et al., 1999).
Esta utilização integrada de dados geofísicos de alta resolução tem propiciado importantes aplicações na indústria de petróleo durante as fases de exploração e produção, identificando obstáculos e feições geológicas de interesse e fornecendo subsídios para estudos geotécnicos (Piauilino et al., 1999). Assim, o presente estudo integrou dados geofísicos com dados sedimentológicos, identificando padrões de eco- caráter de perfilador de sub-fundo e de sonar de varredura lateral, afim de se
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investigar o padrão sedimentar superficial do fundo submarino do setor centro-leste da Baía da Ilha Grande e de se caracterizar ecofácies. Esta abordagem representa um importante avanço no conhecimento das condições de nível base da região.
ÁREA DE ESTUDO
ÁREA EMERSA
A Região Sul do Estado do Rio de Janeiro (fig.1), litoral das escarpas cristalinas, está inserida no arcabouço estrutural da Serra do Mar, locus do Cinturão Dobrado Ribeira, o qual engloba proeminentes feições topográficas (Almeida, 1976 ; Heilbron et al., 2000). Esta cadeia de montanhas se estende do Espírito Santo a Santa Catarina, paralelamente à costa, e em certos pontos, chega até a linha litorânea, como no caso da Baía da Ilha Grande. A região é marcada por extensos lineamentos estruturais NE-SW representados por bandeamento gnáissico e falhas regionais de caráter transcorrente, que são em geral evidenciadas nos vales retilíneos dos cursos d’água (Natrontec, 1998).
A variedade morfológica da planície costeira da região sudeste, consiste de um complexo mosaico de ilhas, pontões, restingas, costões rochosos, deltas, lagunas, estuários, baías, manguezais, praias e falésias (Amador & Amador, 1997). O litoral que contorna a Baía da Ilha Grande e a própria ilha é basicamente constituído por costões rochosos e ilhas, remanescentes do embasamento cristalino pré-cambriano formado por rochas granito - gnaissicas. A planície costeira é relativamente estreita e interrompida em muitos pontos do litoral pela Serra do Mar (Dias et al., 1990).
Os rios da região são predominantemente de pequena extensão e de alta declividade, encaixados em vales estreitos e profundos, definindo trechos retilíneos.
Apresentam regime torrencial, com cheias de verão e rápida resposta às chuvas de cabeceira. As fortes chuvas provocam instabilidades de encostas e movimentos de massa. Seus sedimentos são na sua maioria de partículas finas, característicos de áreas tropicais úmidas, e depositados sobre a plataforma interna (Dias et al., 1990;
Natrontec, 1998).
Os depósitos sedimentares quaternários, em geral, estão associados aos rios principais como o Perequê-Açú, o Mambucaba, o Japuíba, o Barra grande e o Jacuacanga, por exemplo. Os sedimentos fluviais que ocorrem ao longo dos vales resultaram da colmatação dos antigos vales pleistocênicos na última transgressão
marinha. Todas estas características geomorfológicas das planícies costeiras devem- se às variações relativas do nível do mar nos últimos milhares de anos (Dias et al., 1990) aliados a eventos tectônicos pretéritos e recentes.
TOPOGRAFIA SUBMARINA
Dias et al. (1990), a partir da interpretação de uma compilação de 30 folhas de bordo da Diretoria de Hidrografia e Navegação, obtiveram o primeiro mapa batimétrico de detalhe da Baía da Ilha Grande, analógico, na escala de 1:80 000 e com isolinhas a cada metro. Neste mapa, a morfologia submarina da baía apresenta algumas feições notáveis, como os canais fluviais submersos oriundos de períodos de nível de mar mais baixo (fig.3). Há ainda uma forte depressão batimétrica entre a Ilha Grande e o continente (canal central) com profundidade de 55 m. As maiores profundidades estão no lado oeste do canal central (20 a 30 m) enquanto no lado leste do mesmo, estas variam entre 10 a 25 m.
Observa-se ainda dois canais dragados: o canal de acesso do TEBIG- PETROBRÁS no lado oeste, de orientação NE-SW e profundidade média de 25 m; e no lado leste, o canal de acesso ao Porto de Sepetiba, dragado a 24 m e de orientação NW-SE. Ambos permitem a navegabilidade de embarcações de grande calado (cargueiros e petroleiros). Na plataforma adjacente à baía, as profundidades estão em torno de 40 m, com um suave gradiente de 1:900 (0,001 m/m), acentuando-se nas proximidades do maciço cristalino da Ilha Grande alcançando 1:50 (0,02 m/m) (Dias et al., 1990). De acordo com Mahiques (1987) durante o período glacial de 18000 A.P. a superfície da baía encontrava-se emersa, com uma rede de drenagem fluvial cortando- a no sentido E-W e que seria proveniente da Baía de Sepetiba. Com a subida do nível do mar subsequente, há cerca de 10000 a 11000 A.P., as águas marinhas teriam penetrado pela porção mais profunda (oeste) e somente há cerca de 8000 A.P. teria havido o afogamento da porção mais rasa (leste).
TEXTURAS SEDIMENTARES
Mahiques (1987) com base em 153 amostras de fundo, obteve o primeiro traçado da textura de fundo da Baía da Ilha Grande, e também da distribuição percentual de biodetritos carbonáticos, de selecionamento dos grãos e do teor de argila. Posteriormente, Dias et al. (1990), utilizando dados sedimentológicos de
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amostras superficiais oriundas de vários trabalhos pretéritos, inclusive de Mahiques (1987), obtiveram um mapa textural da baía, na escala de 1:80 000 (fig. 2). A partir destes mapas pode-se identificar na Baía da Ilha Grande diferentes fácies granulométricas, tais como areias grossas e médias na face leste da baía e na plataforma interna até a isóbata de 50 m, areias muito finas a finas na face oeste da baía e amplamente distribuídas na plataforma interna próxima, e lamas em regiões de mais baixa energia, no canal central e em enseadas abrigadas. Há também outras características interessantes na área estudada. Mahiques (comunicação pessoal), por exemplo, verificou a presença de pelotas de lama associadas à fração grossa à leste da região do canal central, indicando a presença de fortes fluxos de fundo neste local.
Corrêa et al. (1997) verificou no interior da baía, à oeste do canal central, que a fração grossa em sua maior parte é constituída de partículas sub angulares de quartzo de baixa maturidade mineralógica, associada a micas e minerais pesados (5 a 2 %). Há ainda fragmentos de bioclastos retrabalhados em ambiente de mais alta energia concentrados a uma profundidade de 20 m. Carapaças de foraminíferos de origem recente são comuns nesta área, assim como sedimentos bioclásticos relíquias com teores de carbonato de cálcio que predominam entre 10 e 25 % Corrêa et al. (1997).
METODOLOGIA (1)
A metodologia empregada neste capítulo consiste na integração e correlação de dados geofísicos e geológicos, num mapa batimétrico digital de detalhe, processado com técnicas de geoestatística.
TRATAMENTO DOS DADOS
Os dados geológicos pretéritos são provenientes de 153 amostras sedimentológicas de Mahiques (1987), classificados de acordo com Dias (1996), e um mapa batimétrico com isolinhas em intervalo de contorno de 1,0 m, e que mostra prováveis transições texturais (fig. 2 e 3) com base em Dias et al. (1990). Estes mapas foram utilizados no planejamento das linhas geofísicas.
Foram coletadas adicionalmente amostras de verificação em alguns locais onde julgou-se necessário maior definição geológica, confrontando-as com as amostras pretéritas. Estas amostras de verificação foram coletadas com um amostrador tipo van-Veen sobre as linhas de levantamento geofísico do sonar e do perfilador, onde seus traçados se cruzaram. A análise granulométrica foi realizada através de peneiramento da fração grossa e pipetagem da fração fina de acordo com Suguio (1973), em duplicata, com e sem eliminação do carbonato de cálcio com ácido clorídrico (30%) presente nas amostras, afim de se verificar onde a fração biodetrítica carbonática é mais importante. O teor de matéria orgânica foi obtido com base no uso de peróxido de hidrogênio (10%). A classificação comparativa foi feita de acordo com Shepard & Moore (1954) e Larsonneur et al. (1982).
Os dados geofísicos foram obtidos por ecossondagens contínuas, posicionados com DGPS. Foram 156,32 km de linhas de imageamento do fundo submarino com sonar de varredura lateral (EG & G - 260, 100 kHz), e 78,67 km em perfilagens de sub- fundo (Raytheon RTT 1000 A – PTR 7,0 kHz) nos primeiros 10 - 15 m de camada sedimentar, realizados em três campanhas (maio e dezembro de 1999 e setembro de 2000). Com base nos registros geofísicos, foram identificados os tipos de eco-caráter superficial observados com o perfilador e os padrões de reflexão do sonar. Os dados geofísicos são correlacionados nos pontos onde os respectivos traçados se cruzam (fig. 4), e ainda com as informações de amostras dos sedimentos superficiais neste ponto de cruzamento. A combinação destas informações permitiu a caracterização dos padrões sedimentares de fundo (ecofácies).
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O mapa analógico batimétrico da baía, de Dias et al. (1990), foi digitalizado no Laboratório de Oceanografia Geológica (UERJ). Posteriormente, as isobatimétricas foram transformadas em arquivos ASC II e sumariamente gridadas pelo Prof. Gilberto Dias usando o programa Oasis Montaj, v. 4.3 da Geosoft Inc, com tamanho de célula de 105 m. Os parâmetros do variograma e da distância de branqueamento são desconhecidos.
Neste trabalho, este gride foi reprocessado e reduzido à área de interesse do estudo no canal central, utilizando-se o mesmo programa Oasis Montaj. Procedeu-se inicialmente, a uma krigagem com tamanho de célula de 55 m e distância de branqueamento de 180 m. Como esta não era a primeira gridagem, e os parâmetros da gridagem anterior são desconhecidos, não foi possível o estrito controle dos parâmetros do variograma. Uma segunda gridagem nesta fase foi necessária então para minimizar os efeitos de borda e corrigir parcialmente as estruturas de menores dimensões que estavam subestimadas. Procedeu-se uma gridagem por mínima curvatura, mascarando-se o gride, utilizando o tamanho de célula de 45 m, onde observou-se uma representação satisfatória das estruturas submersas (fig. 5). Este mapa permite visualizar altos e baixos do fundo marinho e feições predominantes da topografia submarina com relativa acurácia, pois, dentre os estimadores espaciais, as técnicas geoestatísticas se distinguem pela sua peculiar capacidade de precisar suas estimativas (Souza & Marcotte, 1992). Com base neste mapa, foi obtido o mapa do módulo do gradiente (fig. 6), a partir das derivadas horizontais do gride batimétrico, calculado com base na equação abaixo:
G = (dx2 + dy2)1/2 (1)
onde G é o módulo do gradiente obtido em metro/metro, e que representa o valor do arco tangente do ângulo de inclinação do terreno, dx é a derivada parcial de primeira ordem do gride batimétrico na direção “x” em metros e dy é a derivada parcial de primeira ordem deste mesmo gride na direção “y” também em metros.
Estes mapas combinados auxiliaram no entendimento da distribuição regional do padrão sedimentar superficial de fundo.
O relacionamento e a integração das diferentes informações utilizadas, em síntese, pode ser representado da seguinte forma na figura 7:
Figura 7 – Diagrama em blocos das etapas do tratamento dos dados.
AMOSTRAS SEDIMENTOLÓGICAS pretéritas
DIGITALIZAÇÃO
PROCESSAMENTO análise
transcrição
MAPA BASE DADOS GEOFÍSICOS
E
SEDIMENTOLÓGICOS
MAPA BATIMÉTRICO
MAPA TEXTURAL INTERPRETADOS NAVEGAÇÃO
POR DGPS CRUZAMENTO
DOS PERFIS
CONTROLE DE QUALIDADE CARACTERIZAÇÃO
DE ECOFÁCIES
MAPA BASE DE ECOFÁCIES DADOS GEOFÍSICOS
Eco-caráter
Sonar Varredura Lateral 100 kHz Perfilador de Sub-fundo 7,0 kHz
GRIDAGEM
AMOSTRAS SEDIMENTOLÓGICAS
verificação
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ANÁLISE E INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS (1)
SEDIMENTOLOGIA - AMOSTRAS DE VERIFICAÇÃO
Para efeito de se avaliar a relação entre a participação das frações grossa e fina, e ainda a possível influência da fração biodetrítica carbonática nos sedimentos superficiais da área estudada, análises granulométricas foram realizadas em cinco amostras de verificação. Estas análises foram realizadas computando-se a eliminação da fração carbonática (amostras A), e também a preservação da fração carbonática (amostras B).
Os resultados mostram que o teor de finos é predominante na maioria das amostras variando entre 65 e 99 % da massa total, exceto para a amostra 4 onde o teor de finos ficou em torno dos 30 %. Observa-se que os teores de grossos e de finos variam nas amostras 1, 3 e 4 quando o teor de biodetritos de carbonato de cálcio é ou não considerado na análise granulométrica. As amostras 2 e 5 não apresentaram variações significativas nos teores das frações de grossos e finos. Estes valores são mostrados na tabela 1, e indicam claramente em qual fração (grossa ou fina) da amostra há maior importância de carbonato biodetrítico.
Ainda nesta tabela, observa-se que o teor de matéria orgânica total nos sedimentos variou entre 3,5 a 9,0 % e que este aumenta em direção ao canal central, no sentido oeste, e diminui no sentido leste.
Os maiores teores de biodetritos ocorreram próximos à linha de costa (amostra 3 – 30 %) e à Ilha Grande (amostra 4 – 48 %). O teor de biodetritos na amostra 1 está associado à fração fina, enquanto que nas amostras 3 e 4 está associado à fração grossa.
Tabela 1- Variação de percentuais das frações grossa e fina, em relação ao CaCO3 , na massa total para cada amostra analisada.
Amostras/
Teores % 1B 1A 2B 2A 3B 3A 4B 4A 5B 5A
Grossos 21.40 26.42 0.77 0.70 33.27 25.40 70.25 65.09 0.97 1.52 Finos 78.60 73.58 99.23 99.30 66.73 74.60 29.75 34.91 99.03 98.48
CaCO3 15.58 0 14.04 0 30.34 0 48.11 0 14.44 0
Mat. Org. 5.83 5.83 7.08 7.08 4.63 4.63 3.42 3.42 9.12 9.12
OBS: (A) indica eliminação do CaCO3 na análise granulométrica;
(B) indica que o CaCO3 foi preservado na análise granulométrica.
A presença de biodetritos carbonáticos nas amostras parece ser um importante parâmetro na classificação dos sedimentos superficiais de fundo da Baía da Ilha Grande (tab.2), podendo exercer forte influência nos padrões de eco-caráter obtidos e na definição das ecofácies da região. Além disto, observa-se que todas as amostras são muito pobremente selecionadas, com assimetrias positivas (tab.3). Estes são indicativos de um ambiente de sedimentação predominantemente de baixa energia sujeito a variações na intensidade dos agentes deposicionais. Eventos de mais alta energia parecem influenciar os locais das amostras 3 e 4. O local da amostra 3 parece exposto às ondas de SE que adentram pela barra leste da Baía da Ilha Grande (Muehe, 1996 comunicação pessoal). O local da amostra 4 , aparentemente protegido pela geometria rochosa da Ilha Grande, pode evidenciar o resultado de difrações de ondas na Ponta do Morcego, a leste.
Tabela 2 - Diferentes classificações de sedimentos das amostras e suas variações em função do teor de CaCO3 .
Amostras Classificação pela Média
Classificação Textural (Shepard & Moore, 1954)
Classificação de Sedimentos Marinhos (Dias, 1996) *
1B silte lama LL1c (lama terrígena)
1A silte lama arenosa LL1b (lama terrígena arenosa)
2B silte lama LL1c (lama terrígena)
2A silte lama LL1c (lama terrígena)
3B silte lama arenosa LL2b (marga arenosa)
3A silte lama arenosa LL2b (marga arenosa)
4B areia muito fina areia lamosa AL2e (areia litobioclástica muito fina)
4A silte areia lamosa LL2a (marga arenosa)
5B silte lama LL1c (lama terrígena)
5A silte lama LL1c (lama terrígena)
OBS: (A) indica eliminação do CaCO3 na análise granulométrica;
(B) indica que o CaCO3 foi preservado na análise granulométrica.
* Modificada de Larsonneur et.al. (1982)
As variações de curtose entre as amostras A e B (com e sem eliminação dos biodetritos carbonáticos) indicam a forte influência do teor de CaCO3 no padrão sedimentar do fundo da região. A tabela 3 mostra que somente as amostras 2 e 5 não variaram a curtose. As amostras 1, 3 e 4 desviaram-se para a direita quando eliminou- se os biodetritos. No caso da amostra 1 o teor de CaCO3 está associado à fração fina.
Nas amostras 3 e 4 o teor de CaCO3 está associado à fração grossa, refletindo na modificação da curtose.
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Tabela 3 - Classificações das amostras de acordo com parâmetros estatísticos.
Amostras Selecionamento Curtose Assimetria 1B muito pobre mesocúrtica muito positiva 1A muito pobre platicúrtica muito positiva 2B muito pobre muito platicúrtica positiva 2A muito pobre muito platicúrtica muito positiva 3B muito pobre muito leptocúrtica positiva 3A muito pobre leptocúrtica muito positiva 4B muito pobre leptocúrtica muito positiva 4A muito pobre mesocúrtica muito positiva
5B muito pobre platicúrtica positiva
5A muito pobre platicúrtica muito positiva OBS: (A) indica eliminação do CaCO3 na análise granulométrica;
(B) indica que o CaCO3 foi preservado na análise granulométrica.
Em relação à associação com organismos, as amostras 3 e 4 foram as únicas que apresentaram carapaças carbonáticas, sendo a amostra 4 de maior diversidade (ex: equinóides, tubos de poliquetas, conchas de foraminíferos, bivalves e gastrópodes). Na amostra 3 estas carapaças encontraram-se fragmentadas e em menor diversidade (ex: gastrópodes, foraminíferos e pequenos fragmentos não identificáveis), enquanto que na amostra 4 obteve-se carapaças inteiras e pouco fragmentadas. Nenhuma das amostras apresentou conchas fechadas.
SÍSMICA DE ALTA RESOLUÇÃO
A partir da análise dos registros do perfilador de sub-fundo 7,0 kHz, foram observados sete tipos de eco-caráter superficiais. A distribuição destes padrões acústicos pode ser visualizada na figura 8 (mapa de eco-caráter 7,0 kHz). Pode-se observar que os tipos de eco-caráter em que há melhor definição dos refletores e penetração do sinal (tipos 5, 6 e 7) estão mais próximos da Ilha Grande e de regiões abrigadas, tais como enseadas. Também foram observados de forma mais isolada na região mais central da área de estudo. Os tipos em que não houve penetração do sinal (tipos 1 e 2) ocorreram próximo do TEBIG. Os tipos 3 e 4 ocorreram de forma isolada intercalados com os tipos anteriormente descritos.
Com base no padrão de reflexão obtido nos registros de sonar de varredura lateral, foram observados quatro tipos de eco-caráter. Os padrões de reflexão foram classificados de acordo com sua intensidade e textura nos registros. O padrão mais forte e de “textura grossa”, foi classificado como “cinza escuro”, o padrão mais claro
e de “textura fina” foi classificado como “cinza claro”. Os padrões intermediários foram classificados em função destes dois exemplos extremos. Também foram observados alguns locais com características de transição bastante gradual entre dois padrões distintos, e que foram classificados como “faixa de transição”. A distribuição destes padrões de reflexão pode ser visualizada na figura 9 (mapa de eco-caráter sonar). Em geral, os padrões mais “escuros” localizaram-se mais a leste, os padrões mais “claros”
ocorreram na região mais central e em áreas abrigadas.
- 35 - CARACTERÍSTICAS E DISTRIBUIÇÃO REGIONAL DAS ECOFÁCIES
Foram estabelecidos esquemas ilustrativos (pranchas nos anexos do estudo 1) associado a cores, que reúnem informações geofísicas e geológicas que caracterizam as ecofácies da região do canal central da Baía da Ilha Grande. Os tipos de padrões acústicos (do perfilador e do sonar) foram associados com amostras geológicas de fundo pretéritas existentes na área de sobreposição das linhas geofísicas (área quadrada): perfilador 7,0 kHz – na parte superior, e sonar de varredura lateral 100 kHz – na parte inferior. Como não foi possível obter dados de perfilador sobre a ecofácies VIII, decidiu-se não ilustrá-la em prancha.
A partir dos mapas de tipos de eco-caráter, calibrados com informações sedimentológicas superficiais, e com base no mapa batimétrico digital e no mapa de gradiente batimétrico, esboçou-se a distribuição de oito ecofácies (fig. 10) na região centro-leste da baía. Pode-se observar que a região estudada é marcada por fortes gradientes batimétricos, afloramentos rochosos, mau selecionamento dos grãos e variações nos teores de CaCO3 (biodetritos) em relação à maior ou menor proximidade da Ilha Grande e do continente. Observa-se que a ecofácies I (laranja) está confinada às maiores profundidades (abaixo de 35 m) e regiões de fortes gradientes (> 10 m/m) do canal central propriamente dito (fig.10). Embora seja constituída de lama terrígena, com teores de biodetritos em torno de 25 %, não há penetração do sinal do perfilador de sub-fundo. Além disto, o padrão de reflexão do sonar é relativamente forte. Esta ecofácies pode evidenciar uma camada pouco espessa de lama sobre estruturas do embasamento, às vezes aflorantes, e que pode estar sendo depositada num ambiente de muito baixa energia e com circulação muito restrita junto ao fundo. Partindo-se de frente ao TEBIG, na região da ecofácies I, e dirigindo-se para leste, observa-se que o teor de biodetritos tem um pequeno aumento até uma profundidade de 30 m (em torno de 31 %), domínio da ecofácies VII (verde) (fig.10). Esta é constituída de lama arenosa (litobioclástica – amostra 3), com um refletor cinza claro em superfície, cujo sinal do perfilador consegue penetrar, sem difusividade acústica. Possui dois sub- refletores plano paralelos com acamamento discordante do embasamento acústico. A ecofácies VII aparece em locais de gradiente moderado (de 1,0 a 4,0 m/m entre 35 e 25 m de profundidade), notadamente, pouco mais próxima do continente e em um baixo batimétrico próximo à Ilha Grande (fig. 5 e 10).
Seguindo o sentido de análise para leste, observa-se as ecofácies III (vermelho), uma areia lamosa litobioclástica muito fina, e V (azul), uma lama terrígena, intercalando-se devido a topografia de fundo (fig. 5 e 10). Elas têm resposta acústica semelhante com sinal do perfilador pouco penetrante, grande difusividade acústica e refletor transparente em superfície. Porém, a disposição dos sub-refletores é concordante com o embasamento acústico na ecofácies III e discordante (plano- paralelos) na V (pranchas nos anexos do estudo 1). O teor de biodetritos em III varia de 28 a 48 % (amostra 4) e em V está em torno de 15 % (amostras 2 e 5). O padrão de reflexão em III é cinza intermediário escuro homogêneo e em V cinza intermediário claro. É interessante notar que a ecofácies III ocorre próximo do continente, em forma de bolsões em pequenos obstáculos e depressões do fundo e num grande baixo batimétrico próximo à Ilha Grande, enquanto que a ecofácies V ocorre de forma mais centralizada na região (fig.10), acompanhando o que parece ser uma calha de uma possível paleo drenagem da área (fig. 3 e 5) e regiões de gradiente variando de 0,05 a 0.5 m/m em regiões mais bem abrigadas, e também de gradiente suave (0,1 m/m), tanto próximo às enseadas da Ilha Grande quanto àquelas do continente mais afastados do canal central propriamente dito (fig.6). A ecofácies III, sofre interrupções pela presença das ecofácies IV, V e VIII.
A seguir, acima da isóbata de 18 m e em gradientes mais suaves (de 0,05 a 0,2 m/m), ocorre a ecofácies IV (amarelo) (fig. 6 e 10) uma lama terrígena (amostra 1) que recobre parcialmente uma granulometria de areia fina com baixos teores de biodetritos (15%), se bem que devido a alguns eventuais fortes gradientes na área do canal dragado de Sepetiba possa haver certa intercalação com padrões mais siltosos, demonstrado pelo mau selecionamento. O sinal do perfilador é pouco penetrante com um sub-refletor concordante. A difusividade acústica é muito grande nesta ecofácies.
O padrão de reflexão é fino, homogêneo. Tanto como na III e na V, pode ser um indicativo de um extrato sedimentar de granulometria mais grossa em sub superfície, ou diferentes horizontes de compactação relacionados ao teor de água e matéria orgânica em sub-superfície (pranchas nos anexos do estudo 1).
Uma unidade sísmica transparente observada nos registros parece ser uma lama fluida moderna, devido a uma provável grande concentração de material particulado em suspensão junto ao fundo, e que ocorre em locais de mais baixa energia e/ou durante eventos de baixa energia. Esta unidade foi observada nas
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ecofácies III, IV, V, VI e VII.
Kineke & Sternberg (1995) observam que lamas fluidas geralmente ocorrem em regiões de frentes salinas de fundo, implicando em anomalias de temperatura e de salinidade. Lamas fluidas não seriam resultado de erosão ou re-suspensão do fundo marinho, mas ocorreriam devido a anomalias de densidades que “aprisionam” os sedimentos finos em suspensão na região anômala permitindo seu transporte junto ao fundo, à medida que a frente salina se desloca. Este fenômeno tem sido observado em muitos ambientes estuarinos, costeiros e da plataforma interna de outros países (Kineke & Sternberg, 1995). Em tese, esta lama fluida tenderia a ter sua movimentação próxima ao fundo restringida por obstáculos, baixos batimétricos e áreas de menor energia, favorecendo sua concentração e posterior deposição.
As ecofácies com os maiores teores de biodetritos de carbonato de cálcio foram a II (marrom – de 28 a 90 %), a III (vermelha – até 48%) e a VI (magenta – 32 %). A II é constituída de uma areia litobioclástica média a grossa, sem penetração de eco (porém com alguma difusividade acústica em baixos batimétricos), baixo teor de argila (5 -10 %) e associado a uma feição em torno dos 20 m de profundidade que parece ser um terraço marinho (fig.5), localizado numa restrita área próxima ao TEBIG na entrada da enseada de Jacuacanga (Ponta da Espia), com fortes gradientes batimétricos (> 10 m/m) (fig.6). Pode ser uma evidência de uma paleo praia submersa ou de outro ambiente de mais alta energia pretérito. Corrêa et al. (1997) identificou grande concentração de fragmentos de conchas e granulometria quartzosa grossa nesta região, sugerindo a existência de uma estabilização do nível do mar nesta cota de -20 m há 8 000 AP, configurando um ambiente de alta energia. Atualmente, parece estar sendo parcialmente recoberto por texturas mais finas modernas.
A ecofácies VI aparece até o momento restrita à enseada de Itapinhocanga em gradientes moderados (2,2 m/m) na região de Porto Gallo. É constituída de uma lama litobioclástica cujo eco é bem penetrante, pouco difuso, com três sub-refletores concordantes e um refletor transparente na superfície. O padrão de reflexão do sinal acústico do sonar é fino e homogêneo (fig.10). A ecofácies VIII provavelmente representa as texturas mais grossas de sinal de perfilador não penetrante. Possui sinal sonográfico de muito forte reflexão acústica, padrão grosso e homogêneo. Está relacionado às areias médias e grossas relíquias identificadas por Mahiques (1987) da porção leste, com teores de finos desprezíveis e de bioclásticos limonitizados.
O gradiente batimétrico em geral é suave (0,035 m/m), exceto nos paleo- canais (10 m/m).
Note que há interdigitações superficiais das ecofácies lamosas com as arenosas (fig.10). As ecofácies III e IV parecem ser tipos transicionais entre as ecofácies francamente finas (I , VII e V) e a grossa (VIII). Parece haver forte controle da topografia submersa no selecionamento dos sedimentos de fundo (fig. 5, 6 e 10). A maneira pela qual ocorrem bolsões, e a disposição dos contatos entre as ecofácies é concordante com os contatos texturais observados por Mahiques (1987) e Dias et al.
(1990) nesta região. Esta configuração dos tipos de fundo sugere também um controle hidrodinâmico através da ação de ondas do quadrante SE, mais comuns na região, e de correntes de fundo.
A tabela 4 resume as principais características das ecofácies identificadas, bem como os ambientes de sedimentação e os possíveis processos deposicionais atuantes.
