Mapeamento de feições deposicionais e erosivas no estuário do Rio Açu/RN (NE do Brasil) utilizando o método hidroacústico de alta resolução e sondagem geológica

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. MAPEAMENTO DE FEIÇÕES DEPOSICIONAIS E EROSIVAS NO ESTUÁRIO DO RIO AÇU/RN (NE DO BRASIL) UTILIZANDO O MÉTODO HIDROACÚSTICO DE ALTA RESOLUÇÃO E SONDAGEM GEOLÓGICA. Autora: MYRLI ANDRADE MOREIRA. Orientadora: PROFA. DRA. HELENICE VITAL (PPGG/DG/UFRN). Co-orientador: PROF. DR. CARLOS CÉSAR NASCIMENTO DA SILVA (DGEF/UFRN). Dissertação nº 169/PPGG. Natal-RN, Maio de 2016.

(2) UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. MAPEAMENTO DE FEIÇÕES DEPOSICIONAIS E EROSIVAS NO ESTUÁRIO DO RIO AÇU/RN (NE DO BRASIL) UTILIZANDO O MÉTODO HIDROACÚSTICO DE ALTA RESOLUÇÃO E SONDAGEM GEOLÓGICA. Autora: MYRLI ANDRADE MOREIRA. Dissertação de Mestrado apresentada no dia 06 de maio de 2016 ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica – PPGG, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, como requisito à obtenção do Título de Mestre em Geodinâmica e Geofísica com área de concentração em geofísica.. Comissão examinadora: Profa. Dra. Helenice Vital (DG/PPGG/UFRN) Prof. Dr. Francisco Pinheiro Lima Filho (DG/PPGG/UFRN) Dr. Luciano Henrique de Oliveira Caldas (PETROBRAS). Natal-RN, Maio de 2016.

(3) Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN Sistema de Bibliotecas – SISBI Catalogação da Publicação na Fonte - Biblioteca Central Zila Mamede Moreira, Myrli Andrade. Mapeamento de feições deposicionais e erosivas no estuário do Rio Açu/RN (NE do Brasil) utilizando o método hidroacústico de alta resolução e sondagem geológica / Myrli Andrade Moreira. - 2017. 90 f. : il. Orientador: Prof.ª Dr.ª Helenice Vital. Coorientador: Prof. Dr. Carlos César Nascimento da Silva. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra. Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica. Natal, RN, 2017.. 1. Processamento sísmico. 2. Sísmica rasa. 3. Depósitos estuarinos. I. Vital, Helenice. II. Silva, Carlos César Nascimento da. III. Título. RN/UF/BCZM. CDU 550.3(813.2).

(4) UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. MAPEAMENTO DE FEIÇÕES DEPOSICIONAIS E EROSIVAS NO ESTUÁRIO DO RIO AÇU/RN (NE DO BRASIL) UTILIZANDO O MÉTODO HIDROACÚSTICO DE ALTA RESOLUÇÃO E SONDAGEM GEOLÓGICA. MYRLI ANDRADE MOREIRA. Comissão Examinadora. _________________________________________ PROFA. DRA. HELENICE VITAL. __________________________________________________________ PROF. DR. FRANCISCO PINHEIRO LIMA FILHO. __________________________________________________________ DR. LUCIANO HENRIQUE DE OLIVEIRA CALDAS. NATAL-RN, Maio de 2016.

(5) UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA. Esta Dissertação foi desenvolvida no âmbito do Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica – PPGG, na Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN, subsidiado pelos seguintes agentes financiadores: . Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível (ANP), Financiadora de estudos e Projetos – FINEP, Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) e PETROBRAS, por meio do Programa de Recursos Humanos da ANP para o Setor Petróleo e Gás (PRH-ANP/MCTI);. . Programa de Formação em Geologia, Geofísica e Informática para o Setor Petróleo e Gás na UFRN (PRH22);. . Auxílio PQ CNPq – Caracterização Geológica e Geofísica de áreas submersas rasas do Estado do Rio Grande do Norte (Processos n.º 303481/2009-9);. . Programa Estratégico em Ciências do Mar II: Projeto nº. 43/2013 “Paleoceanografia da Margem Equatorial Brasileira” (CAPES);. . Projeto PVE (88881.068034/2014-01) Evolução Holocênica e dinâmica atual do delta do Parnaíba (CAPES);. . INCT AmbTropic – Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia “Ambientes Marinhos Tropicais” (Heterogeneidade Espaço-Temporal e Respostas a Mudanças Climáticas (CNPq – FAPESB – CAPES)..

(6) “Tudo posso naquele que me fortalece.” Filipenses 4:13.

(7) Índice AGRADECIMENTOS. i. RESUMO. iii. ABSTRACT. iv. LISTA DE FIGURAS. v. LISTA DE TABELAS. vii. Capítulo 1 - Introdução. 1. 1.1 Apresentação. 1. 1.2 Objetivos. 3. 1.3 Localização da área de estudo e vias de acesso. 3. Capítulo 2 - Aspectos Metodológicos. 4. 2.1 Etapa Pré-Campo. 5. 2.2 Etapa de Campo. 5. 2.2.1 Aquisição dos Dados Sísmicos. 6. 2.2.2 Sondagem Geológica. 9. 2.3 Etapa Pós-Campo. 10. 2.3.1 Processamento dos dados sísmicos. 10. 2.3.2 Descrição dos Testemunhos. 13. 2.3.3 Interpretação dos dados sísmicos e do sistema deposicional. 14. Capítulo 3 - Caracterização Geo-Ambiental. 15. 3.1 Aspectos Fisiográficos. 15. 3.1.1 Clima. 15. 3.1.2 Hidrografia. 16. 3.1.3 Vegetação. 16. 3.2 Agentes Atuantes nos Processos Costeiros. 17. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado.

(8) 3.2.1 Ventos. 17. 3.2.2 Processos Hidrodinâmicos: Ondas, Correntes e Marés. 17. Capítulo 4 - Contexto Geológico. 19. 4.1 Contextualização Regional. 19. 4.1.1 Estratigrafia da Bacia Potiguar. 20. 4.2 Geologia Local. 21. 4.2.1 Depósitos Aluvionares. 21. 4.2.2 Depósitos de Planície de Maré. 21. 4.2.3 Depósitos Eólicos. 22. 4.2.4 Sistema Ilhas Barreiras - Pontais. 22. Capítulo 5 - High-resolution shallow seismic data processing as an aid for interpretation of estuarine stratigraphic record. 24. Artigo submetido ao Journal of South American Earth Sciences em 13/04/16.. Capítulo 6 – Faciologia do estuário na porção rasa. 42. 6.1 Descrição dos testemunhos. 42. 6.2 Integração de dados geofísicos e geológicos. 46. Capítulo 7 - Conclusões e Recomendações. 51. Referências. 53. Anexo 1 - Linhas sísmicas processadas. 63. Anexo 2 - Descrição dos testemunhos. 68. Anexo 3 - Fotos dos testemunhos. 75. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado.

(9) Agradecimentos. i. A Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), através do Programa de PósGraduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) e dos Laboratórios de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), Geofísica Aplicada e Laboratório de Analise Estratigráfica, pela infraestrutura disponibilizada. Ao Programa de Recursos Humanos da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) PRH22/ANP/MCTI (FINEP/CTPETRO), pela concessão de bolsa de Mestrado; e aos projetos Programa Estratégico em Ciências do Mar II: “Paleoceanografia da Margem Equatorial Brasileira” (CAPES Projeto nº 43/2013); Projeto PVE Evolução Holocênica e dinâmica atual do delta do Parnaíba (CAPES). Auxílio PQ- CNPq nº, 303481/09-9 e PROBRAL 337-10 (CAPES/DAAD) pelo suporte financeiro. À Petrobras em nome do Dr. Luciano Caldas e do técnico Ewerton Gomes, pela disponibilização do estúdio de fotografias e permissão de utilização de licença do programa ANASETE, obrigada pela parceria e colaboração. À minha orientadora Profa. Dra. Helenice Vital, pelos ensinamentos, confiança e amizade. Sou muito grata pela oportunidade do convívio diário com uma pessoa tão sábia e positiva. Ao Prof. Dr. Carlos César Nascimento da Silva, pela co-orientação e discussões no âmbito do processamento de dados. Aos professores doutores Moab Praxedes Gomes e Josibel Gomes de Oliveira Júnior, pela amizade, ensinamentos, contribuições na qualificação e constante aperfeiçoamento do trabalho. Ao Prof. Dr. Francisco Pinheiro Lima Filho e ao Dr. Luciano Henrique de Oliveira Caldas pela participação na banca da dissertação com grandes contribuições. A todos os professores e funcionários dos departamentos de geologia e geofísica que contribuíram de alguma maneira para este trabalho. A toda equipe do GGEMMA, pelo companheirismo, carinho e amizade; aos grandes amigos André Giskard, Diego, João Paulo e Matheus, pelas ideias, discussões e enormes contribuições; e André, Tiago, Juninho, Canindé e Jonny que me apoiaram no campo, obrigada pela parceria. A Isa, Camilinha e Narelle, obrigada pelo enorme carinho e apoio. E aos colegas Andressa, Vanessa, Elaine, Júlia, Sabrina, Naira, Caio, Pedro, Ramon, João. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado.

(10) Fernando, Guilherme, Cordeiro, Isabele e Cristiane que também fazem parte do GGEMMA. Tenho orgulho de fazer parte dessa equipe. Esse trabalho não seria possível sem o apoio de vocês. A Toinho, Juarez e Chagas (in memoriam), mestres e conhecedores do mar que me deram todo suporte no campo. Aos amigos André, João Paulo, Diego e Felipe pela amizade e apoio durante todo o mestrado. Às amigas Camila Silva, Camila Nobre, Débora, Evelyn, Jéssica, Juliana, Nathálya e Ana Clara Coni que acompanharam minha caminhada e sempre me divertiam, tornando o fardo mais leve. A Lucas e Tati, meus grandes amigos, obrigada pela alegria, força e coragem que sempre me passaram, o apoio de vocês foi fundamental. Aos meus queridos pais, Aldemir e Ely, e aos meus amados irmãos, Daniel e Mayle, por serem meu porto seguro. Obrigada por todo amor, apoio e por estarem ao meu lado sempre. Ao mar, meu companheiro de todas as horas. A Deus, por tudo!. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado.

(11) Resumo. iii. O mapeamento das feições em subsuperfície pode ser estabelecido em detalhes pela sísmica, utilizando perfilador de subfundo, equipamento hidroacústico de alta resolução. A área de estudo está situada no rio Açu, delimitada pelo seu estuário, litoral setentrional do estado do Rio Grande do Norte, nordeste do Brasil. Localmente, o estuário está inserido em um ambiente constituído por: planície de inundação flúvio-marinha, ecossistema de manguezal, bancos arenosos, campos de dunas, pontais e praias arenosas. O presente trabalho teve como objetivo geral a caracterização de feições deposicionais e erosionais no estuário do Rio Açu, através da aquisição, processamento e interpretação de dados sísmicos de alta resolução e sondagens geológicas. Utilizando o perfilador de subfundo X-Star, do tipo chirp, com faixa de frequência entre 0,5-7,2 KHz, foram adquiridas 7 linhas sísmicas (quatro transversais e três paralelas ao curso do rio), totalizando, aproximadamente, 16 Km de aquisição. As sondagens foram realizadas em 7 pontos distintos ao longo do estuário, utilizando dois métodos de perfuração: vibracore e percussivo. Os testemunhos apresentaram comprimento variando entre 0,42 m e 4,27 m. Os dados sísmicos processados apresentaram excelente qualidade e permitiram a visualização de diversos elementos arquiteturais característicos de depósitos fluviais, tais como: depósitos de acreção lateral, canal com base erosional côncava, depósitos de preenchimento. Além disso, também foram observadas formas de fundo do tipo dunas subaquosas e fundo plano. Adicionalmente, refletores bem marcados foram interpretados como: (1) superfície de truncamento erosional; e (2) possível contato Pleistoceno-Holoceno. Os testemunhos recuperados nas sondagens apresentaram uma alternância entre níveis argilosos e níveis arenosos (variando entre muito fina a grossa) que permitiram a correlação entre a geofísica e a geologia da área de estudo. Palavras-chave: Sísmica rasa, processamento sísmico, depósitos estuarinos, estratigrafia sísmica, formas de fundo.. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado.

(12) Abstract. iv. The mapping of features in the subsurface can be established in detail by the seismic using sub-bottom profiler, high resolution hydroacoustic equipment. The study area is located in the Açu river, bounded by its estuary, northern coast of the Rio Grande do Norte state, NE Brazil. Locally, the estuary is inserted in a coastal environment consisting of: fluvio-marine floodplain, mangrove ecosystem, sandy banks, dune fields, spits and sandy beaches. This study aimed to characterize the depositional and erosional features from Açu River estuary, through the acquisition, processing and interpretation of high-resolution seismic data and cores. Using the XStar sub-bottom profiler (chirp), with frequency range between 0.5 to 7.2 kHz, were acquired seven seismic profiles (four horizontal and three parallel to the river course), totalizing approximately 16 km of seismic acquisition. The cores were done in seven different points along the estuary, using two drilling methods: vibracore and percussive. The length of the cores varied between 0.42 m and 4.27 m. Processed seismic data showed excellent quality and allowed the visualization of several architectural elements characteristic of estuarine deposits, such as: lateral accretion deposits, channel concave erosional base, infill deposits. Moreover, subaqueous dunes and flat bottom bedforms were also observed. Additionally, well market reflectors were interpreted as: (1) erosional truncation surface; and (2) possible Pleistocene-Holocene contact. The cores showed an intercalation between clayey and sandy layers (ranging from very fine to course) which allowed the correlation between geophysics and geology on the study area. Keywords: Shallow seismic, seismic processing, estuarine deposits, seismic stratigraphy, sub-bottom features.. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado.

(13) Lista de Figuras. v. Figura 1.1. Mapa de localização da área de estudo.. 3. Figura 2.1. Fluxograma das atividades desenvolvidas.. 4. Figura 2.2. Embarcação utilizada para aquisição de dados sísmicos (A) visão geral; (B) pesquisadores a bordo.. 7. Figura 2.3. Equipamento sísmico utilizado. (A) Perfilador de subfundo do tipo chirp modelo SB-0512i; (B) equipamento na água acoplado a flutuadores; (C) equipamento sendo rebocado durante a aquisição de dados.. 8. Figura 2.4. Linhas planejadas para aquisição de dados sísmicos.. 8. Figura 2.5. Localização das sondagens realizadas no estuário do Rio Açu-. 9. RN. Figura 2.6. Fluxograma utilizado para processamento de dado de sísmica. 10. rasa. Figura 2.7. Imagens da aquisição, manejo e descrição dos testemunhos.. 14. Figura 4.1. Mapa de Localização da Bacia Potiguar com estratigrafia. 19. simplificada. Fonte: (CPRM-2011). Figura 5.1. Location of SBP dataset and Açu Estuary. SBP parallel lines. 26. (PL) are show in red and SBP cross lines (CL) in grey. Figura 5.2. Processing flow proposed for the seismic data processing.. 27. Figura 5.3. Location of the seismic lines highlighting the segment of PL01. 28. used to demostrate the processing workflow efficiency. Figura 5.4. Seismic section of part of profile 01 (PL01) chosen to. 30. demonstrate the results of the processing workflow from raw data (I) to spherical divergence correction (II) and deconvolution (III). Figura 5.5. Frequency spectra of PL01 revealing the predominant frequency. 31. bandwidth to be 3,000 Hz – 5,000 Hz, highlighted by the dashed lines. Figura 5.6. Seismic section of part of profile PL01 used to demonstrate the processing workflow showing the results of spectral balancing (IV), migration (V) and end product (VI).. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado. 32.

(14) Figura 5.7. Seismic section of profile PL01 without interpretation (top) and. 33. interpreted (bottom). Continuous reflector and erosional surface is indicated as green and yellow lines, respectively. Figura 5.8. Seismic section of profile PL01. The interpretation of PL01. 34. (bottom) shows reflectors termination as toplap (blue and orange top termination) and downlap (blue and orange bottom termination), as well as an erosional surface (yellow line). Figura 5.9. Seismic section of profile PL02 and its interpretation (top) and a. 35. detail of part of the section magnified which highlights sedimentation of horizontal to sub-horizontal layers (bottom right). Figura 5.10. Seismic section of profile PL03 and its interpretation (top) and. 36. a detail of part of the section magnified which highlights sedimentation of horizontal to sub-horizontal layers overlying migrating foresets (bottom right). Figura 6.1. Fotos dos testemunhos coletados no estuário do rio Açu e seus. 44. respectivos tamanhos. O topo é a extremidade superior direita e a base a extremidade inferior direita. Figura 6.2. Testemunhos coletados no estuário do Rio Açu, apresentando. 45. a descrição granulométrica respectiva. Figura 6.3. Linha PL01 destacando a região (quadrado vermelho - A) que. 47. será correlacionada com o testemunho VBC-02 (A). Figura 6.4. Linha PL02 destacando a região (quadrado vermelho - B) que. 47. será correlacionada com os testemunhos VBC-04 e PRC-02 (B). Figura 6.5. Linha PL02 destacando a região (quadrado vermelho - C) que. 48. será correlacionada com o testemunho VBC-03 (C). Figura 6.6. Linha PL02 destacando a região (quadrado vermelho - D) que. 49. será correlacionada com o testemunho PRC-01 (D). Figura 6.7. Linha PL03 destacando a região (quadrado vermelho - E) que será correlacionada com o testemunho VBC-01 (E).. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado. 49.

(15) Lista de Tabelas Tabela 2.1. Coordenadas das sondagens realizadas, método de perfuração e recuperação, respectivamente.. UFRN/PPGG – Dissertação de Mestrado. vii. 9.

(16) Capítulo I – Introdução Esta Dissertação de Mestrado apresenta o trabalho desenvolvido como cumprimento aos requisitos do Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, para obtenção do título de mestre. 1.1 Apresentação A população brasileira concentra-se principalmente nas zonas costeiras, pois seis em cada dez pessoas vivem dentro de um raio de 60 km da orla litorânea e dois terços das cidades do mundo, com população de 2,5 milhões de pessoas ou mais, localizam-se próximas dos estuários (CNUMAD, 1992). Esse ambiente pode ser definido de diversas maneiras, baseando-se nas variáveis que estão sendo analisadas: físicas, geológicas, químicas, biológicas e ecológicas. Segundo a definição clássica, Pritchard (1955) e Cameron & Pritchard (1963), definiram um estuário como sendo um corpo de água costeiro semifechado com uma conexão livre com o oceano, dentro do qual a água do mar é mensuravelmente diluída com a água doce proveniente da drenagem continental. Mais recentemente, estuários foram definidos como um corpo de água semi-fechado onde ocorre a mistura de processos fluviais e marinhos (Fairbridge, 1980; Boyd et al., 1992; Dalrymple et al.,1992). Esta pesquisa trata da aquisição, processamento e interpretação de dados hidroacústicos no estuário do Rio Açu associado a testemunhagens geológicas realizadas na área de estudo. A geofísica marinha vem sendo largamente utilizada em ambientes estuarinos, pois permite a investigação de ambientes submersos e constitui-se em uma importante ferramenta, seja pela qualidade de seus resultados, seja pela facilidade de aplicação de seus métodos (e.g. Ayres Neto, 2000; Quaresma et al., 2000; Souza, 2006; Paolo & Mahiques, 2008). Devido ao crescente interesse por parte da indústria petrolífera, em ambientes submersos, muitos estudos têm utilizado os métodos de geofísica rasa ou de alta resolução. A geofísica de alta resolução compreende os métodos geofísicos hidroacústico (ecossondas mono ou multifeixe, sonografia de varredura lateral e perfilador de subfundo) que investigam meios em pequenas profundidades com espectros de alta 1.

(17) Moreira, M.A.. frequência (Ayres Neto, 2000). Dessa forma, tem permitido o mapeamento em detalhe de áreas muito rasas, contribuindo no estudo e conhecimento dos estuários. No século XX, a geologia e a geofísica marinha contribuíram com estudos do sistema estuarino: história geológica recente, regime hidrológico, como também a relação entre evolução e variação do nível do mar (Briggs et al., 2002; Davis et al., 2002; Boyd et al., 2006). Na literatura, encontram-se estudos em áreas estuarinas tanto dominadas por ondas (Boyd & Honig, 1992; Lessa et al., 1998) como por marés (Allen & Posamentier, 1993; Dalrymple & Zaitlin, 1994). O presente trabalho possui como área de estudo o estuário do Rio Açu que está situado no litoral setentrional do estado do Rio Grande do Norte, nordeste do Brasil. A costa setentrional do RN é descrita morfodinamicamente como um setor dominado pela energia mista de ondas, correntes e marés (Vital, 2009) e segundo Costa Neto (2009), as marés e as correntes de marés são os principais fenômenos oceanográficos que atuam em regiões de estuários. A área adjacente ao estuário do Rio Açu vêm sendo estudada, entre a foz do Rio Açu e a quebra da plataforma (Pessoa Neto, 2003; Vital et al., 2005, 2008, 2010; Gomes & Vital, 2010; Gomes et al., 2014). E no estuário, há estudos no âmbito da caracterização hidrodinâmica e morfológica (Rocha et al., 2009; Soares, 2012). No entanto,. não. há na. literatura. informações pretéritas sobre. a. caracterização. sismoestratigráfica nesse ambiente. Portanto, o presente trabalho pretende preencher essa lacuna e avançar no conhecimento sobre o sistema estuarino do Rio Açu e, assim, contribuir para uma melhor compreensão da evolução estratigráfica de estuários tropicais. A indústria petrolífera é a principal atividade socioeconômica desta região, onde em terra têm-se instaladas unidades de bombeio mecânico e no mar, plataformas exploratórias. Em seguida, têm-se produção salineira, de carcinicultura, pesqueira, agricultura e atividade turística. Dessa forma, o reconhecimento da estratigrafia rasa neste tipo de ambiente é importante tanto do ponto de vista ambiental, por se tratar de uma área sob constante ação dos processos costeiros e com risco ao derramamento de óleo, quanto da geologia do petróleo, quando utilizados para estudos de análogos de reservatórios. Esses estudos são necessários porque fornecem uma base de dados científicos para a parametrização e construção de modelos evolutivos; adicionalmente, contribuem para o desenvolvimento sustentável da zona costeira. 2.

(18) Moreira, M.A.. 1.2 Objetivos O presente trabalho teve como objetivo geral o mapeamento de feições erosivas e deposicionais em subsuperfície do estuário Açu, utilizando a sísmica de alta resolução (perfilador de subfundo tipo x-star) associada a sondagens geológicas. E como objetivos específicos: (i) aquisição, processamento e interpretação de dados de sísmica rasa; (ii) descrição litológica das sondagens geológicas; (iii) integração dos dados geofísicos e geológicos. 1.3 Localização da área de estudo e vias de acesso A área de estudo (Figura 1.1) encontra-se inserida no estuário do Rio Açu, mais precisamente localizada na cidade de Macau, que serviu também como apoio logístico para o desenvolvimento deste trabalho. O Município se distancia da capital do Estado (Natal) aproximadamente 190 km, tendo como principal acesso a BR-406. Os limites da região estudada são definidos pelas coordenadas UTM (Universal Translator Mercator) 759854m E, 9434782m N e 762185m E, 9433714m N, zona 24S e DATUM WGS-84, as quais correspondem, respectivamente, aos vértices superior esquerdo e inferior direito, e uma área demarcada cujas dimensões correspondem, aproximadamente, a 5,0 Km de extensão por 0,2 Km de largura, encontrando-se em sua totalidade submersa.. Figura 1.1. Mapa de localização da área de estudo. 3.

(19) Moreira, M.A.. Capítulo II – Aspectos Metodológicos A metodologia adotada foi composta por três etapas principais: etapa pré-campo, etapa de campo e etapa pós-campo, as quais, em conjunto, forneceram subsídios para o mapeamento sísmico do estuário do Rio Açu. O fluxograma apresentado na Figura 2.1 mostra o esquema das atividades realizadas em cada etapa.. Etapa Pré-Campo Levantamento Bibliográfico. Planejamento das Linhas de Aquisição. Teste de Bancada. Lista de Checagem. Etapa de Campo Aquisição dos dados sísmicos. Sondagem geológica. Etapa Pós-Campo Processamento dos dados sísmicos. Descrição dos testemunhos. Interpretação dos dados sísmicos e do sistema deposicional. Figura 2.1. Fluxograma das atividades desenvolvidas.. 4.

(20) Moreira, M.A.. 2.1 Etapa Pré-Campo O Pré-Campo foi a etapa inicial do levantamento. Essa etapa, realizada em laboratório, envolveu a pesquisa e o planejamento do que seria executado em campo, assim como a escolha do período e da embarcação mais adequada, destacando-se: - Levantamento bibliográfico de informações acerca da área de estudo, incluindo artigos, livros, relatórios, dissertações e teses sobre a geologia, geofísica e oceanografia, a metodologia empregada bem como sobre o equipamento a ser utilizado. - Planejamento das linhas de aquisição, utilizando imagens de satélites. As imagens de sensores orbitais obtidas pelo software Google Earth foram georreferenciadas pelo sistema de coordenadas da projeção UTM, Zona 24S e DATUM WGS-84 e utilizadas como referencial de navegação. - Testes de bancada foram realizados para calibração e verificação do funcionamento dos equipamentos utilizados na pesquisa, como também para o aprendizado do seu manuseio pela equipe de campo, com o intuito de garantir o bom funcionamento do equipamento e evitar imprevistos em alto mar. Nestes testes, foram analisados a eficiência e o desempenho dos sensores do perfilador de subfundo, cabos e conexões e equipamento de posicionamento, como o GPS. Analisamos também o funcionamento dos softwares a serem utilizados no levantamento. - Realização da lista de checagem (checklist) de todo o material a ser utilizado a bordo da embarcação. Esse material inclui desde cabos, computadores, ferramentas até utensílios de limpeza específicos e equipamentos de proteção individual. 2.2 Etapa de Campo A Etapa de campo foi dividida em duas campanhas. A primeira ocorreu no período compreendido entre 05 e 12 de março de 2015, na qual foi realizada a aquisição dos dados sísmicos e batimétricos, seguindo as linhas pré-estabelecidas durante a etapa pré-campo. Os dados foram coletados à bordo da embarcação Spirit of Noronha (Figura 2.2) que possui 10,5 m de comprimento, tem autonomia para 450 milhas náuticas e é equipada com GPS e rádio VHF, além de equipamento de segurança como coletes salva-vidas. A equipe foi composta por pesquisadores, um técnico, um mergulhador e outros dois tripulantes,. responsáveis. pela. locomoção. e. manutenção. da. embarcação.. O. posicionamento foi obtido por um GPS (Global Positioning System), constituído pelo receptor R130 Series GPS Receiver e antena da empresa Hemisphere, tendo como referência o DATUM WGS-84 zona 24S. Para se realizar a correção de posicionamento é 5.

(21) Moreira, M.A.. necessária a inserção de parâmetros de offset entre a antena do GPS, instalada na embarcação e o perfilador rebocado (sísmica). Esta medida de distância é realizada antes do início da aquisição. Ao final da campanha, os dados foram armazenados para serem processados em laboratório. A segunda campanha ocorreu nos dias 22 e 23 de abril de 2015, na qual foram realizadas as sondagens geológicas. Foi utilizada a embarcação Primavera e a equipe composta por pesquisadores, um mergulhador e o timoneiro. Todos os equipamentos utilizados nesta etapa pertencem à UFRN e estão no Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), vinculado ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, que envolve os departamentos de Geologia e de Geofísica, ambos do centro de Ciências Exatas e da Terra. 2.2.1 Aquisição dos Dados Sísmicos Os levantamentos de sísmica rasa, ou perfilagem sísmica contínua, em áreas submersas visam compreender a propagação das ondas acústicas na água, na interface água-fundo marinho e nos estratos subjacentes, utilizando-se de sinais acústicos com espectros de maior frequência que a sísmica convencional (Souza, 2006). Quanto maior a frequência, menor a profundidade de investigação (máximo de 30 metros para a área de estudo); em contra partida, maior a resolução (Ayres Neto, 2000). O perfilador de subfundo é uma ferramenta geofísica de ecossonda que emite o sinal acústico verticalmente abaixo do transdutor e uma porção irá ser refletida a cada contraste de impedância entre as camadas de diferentes densidades. A energia acústica penetra no fundo do rio e dependendo das características do assoalho várias camadas podem ser imageadas e observadas na seção sísmica. Os dados sísmicos foram adquiridos com um perfilador de subfundo X-Star 3200XS da marca EdgeTech (Figura 2.3), composto por uma plataforma integrada de computador/amplificador e um veículo hidrodinâmico de sensores (peixe) do tipo chirp, modelo SB-0512i, com bandas de frequências de pulsos entre 0,5-12 KHz. Todas as linhas foram adquiridas em uma faixa de frequência entre 0,5-7,2 KHz. O dado é gravado no formato original da Edge Tech (*.jsf). O caminhamento dos perfis seguiu o sentido longitudinal e transversal do canal principal do estuário. Foram planejadas 7 linhas, com comprimento variando de 0,2 Km a 5,0 Km: quatro transversais e três paralelas ao curso. 6.

(22) Moreira, M.A.. do rio, totalizando, aproximadamente, 16 Km de aquisição. As linhas paralelas ao curso do rio foram espaçadas 50 metros uma da outra, enquanto as linhas transversais distaram, aproximadamente, 1500m uma da outra. (Figura 2.4). O software utilizado para o planejamento e a navegação foi o Hypack 2009 e o utilizado na aquisição, foi o Discovery SB 3100 da EdgeTech, que permite a visualização do dado sísmico em tempo real. Para instalação do equipamento foi calculada a distância horizontal (offset) entre a posição em que foi fixada a antena do GPS e o sensor rebocado (22,6m). Esse valor foi inserido no Discovery que fez as conversões dos parâmetros automaticamente. A velocidade da embarcação foi mantida a 5 nós para maior qualidade dos dados.. A. B. Figura 2.2. Embarcação utilizada para aquisição de dados sísmicos (A) visão geral; (B) pesquisadores a bordo.. 7.

(23) Moreira, M.A.. A. B. C. Figura 2.3. Equipamento sísmico utilizado. (A) Perfilador de subfundo do tipo chirp modelo SB-0512i; (B) equipamento na água acoplado a flutuadores; (C) equipamento sendo rebocado durante a aquisição de dados.. Figura 2.4. Linhas planejadas para aquisição de dados sísmicos.. 8.

(24) Moreira, M.A.. 2.2.2 Sondagem Geológica As sondagens foram realizadas em 7 pontos distintos ao longo do estuário, utilizando dois métodos de perfuração: por vibração ou vibracore (VBC) e percussivo (PRC). A aquisição dos testemunhos deu-se inicialmente com o método vibracore, sendo recuperados quatro testemunhos (VBC-01, VBC-02, VBC-03 e VBC-04). Posteriormente, em função de problemas no suporte do tubo, a aquisição passou a ocorrer utilizando o método percussivo, recuperando 3 testemunhos (PRC-01, PRC-02 e PRC-03). A escolha das coordenadas dos pontos foi realizada em laboratório previamente, a partir da observação das seções sísmicas. A Tabela 2.1 mostra as coordenadas, o método de perfuração e a recuperação das respectivas sondagens e na Figura 2.5 pode-se observar sua localização ao longo do estuário. ID_Log VBC-01 VBC-02 PRC-01 VBC-03 PRC-02 VBC-04 PRC-03. X 761920 760371 759584 759090 758606 758412 758099. Y 9433921 9434462 9434864 9435062 9435224 9435314 9435268. Método Recuperação Vibracore 4,27m Vibracore 2,88m Percussão 0,70m Vibracore 3,74m Percussão 1,52m Vibracore 2,95m Percussão 0,42m. Tabela 2.1. Coordenadas das sondagens realizadas, método de perfuração e recuperação, respectivamente.. Figura 2.5. Localização das sondagens realizadas no estuário do Rio Açu-RN. 9.

(25) Moreira, M.A.. 2.3 Etapa Pós-Campo Esta fase consistiu no processamento de dados sísmicos e descrição dos testemunhos no Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental (GGEMMA), utilizando programas específicos. 2.3.1 Processamento dos dados sísmicos O objetivo do processamento é aumentar a razão sinal/ruído, fazendo com que ocorra a melhoria do sinal sísmico. Assim, a partir de um dado bruto, gera-se um produto final (dado final) que permita a identificação de estruturas geológicas em subsuperfície, com a maior clareza e confiabilidade possíveis. Dessa forma, os dados foram processados, no software ReflexWin 6.0, no módulo de processamento 2D-Data Analysis, com base na proposta de aplicação de um fluxo de processamento específico para dados de sísmica de alta resolução (Gomes et al., 2011). O dado bruto foi importado no formato (*.jsf) para ser visualizado de maneira geral. A parametrização da geometria foi realizada, inserindo informações sobre a localização. Após isso, foi feita correção da divergência esférica, deconvolução, balanceamento espectral. Em seguida, foi realizada a migração do dado. Por último, foram aplicados ganhos e filtros. Etapas complementares como análise espectral e análise de velocidade também foram realizadas (Figura 2.6).. Figura 2.6. Fluxograma utilizado para processamento de dado de sísmica rasa. 10.

(26) Moreira, M.A.. - Importação do dado A primeira etapa foi a importação do dado, o qual foi importado para o ambiente do Reflex e convertido do formato em que foi adquirido (.jsf) para o formato interno do software (.DAT). - Geometria e edição do dado A geometria é uma etapa bastante importante e está relacionada à localização e ao Spred (arranjo entre fonte e receptor). Para o dado monocanal, essa etapa é simplificada, pois a fonte e o receptor assumem a mesma posição. São inseridas as coordenadas (UTM) no cabeçalho do traço, permitindo a localização de cada traço. Essas informações podem ser visualizadas no painel Trace Header assim como a distância entre os traços. Adicionalmente, o dado foi editado, retirando-se a coluna de água e aplicando o Time Cut. Como não se observava a presença de refletores abaixo do tempo 30 ms e de modo a não onerar o processamento, foi utilizado o Time Cut e o dado foi cortado a partir do tempo 60 ms (considerando uma margem de segurança de 100%). Após o processamento, foi observada a melhoria da razão sinal/ruído até o tempo de aproximadamente 15 ms. - Correção da Divergência Esférica Na propagação da onda acústica entre o ponto de tiro e o ponto de captação (tempo duplo de trânsito), a onda sísmica perde amplitude em função do espalhamento esférico. O espalhamento esférico, também conhecido como divergência esférica é a diminuição da amplitude do sinal devido à expansão da frente de onda (A(R) = Ao.1/R), em que A é a amplitude e R é o raio da frente de onda. Essa etapa visa realizar o tratamento de amplitude, corrigindo o efeito do espalhamento de energia através da correção da divergência esférica. Essa correção vai fazer uma correção na amplitude da onda, corrigindo a perda de amplitude de forma a balancear a energia da onda. Esse passo do processamento vai estabelecer um ganho diferenciado: para porções mais inferiores nas quais a perda de amplitude foi maior, será atribuído maior ganho; enquanto que para porções superiores, em que a perda de amplitude foi menor, menor ganho.. 11.

(27) Moreira, M.A.. - Deconvolução O objetivo da deconvolução é aumentar o espectro de frequência, atenuando as múltiplas e comprimindo o pulso, de modo a melhorar a resolução do dado. Nessa etapa, estima-se uma wavelet (forma de onda resultante da fonte sísmica) e o inverso dessa wavelet (1/w = w-1) é convolvida com o traço sísmico, daí denomina-se deconvolução. Dessa forma, o traço sísmico foi convolvido com o inverso da wavelet de modo a resultar na função refletividade que corresponde à soma dos coeficientes de reflexão (R) e que, por sua vez, estão relacionados à interface das camadas geológicas. Cada camada apresenta uma impedância (I) característica, dada pela densidade da camada (ρ) e pela velocidade (v) com que a onda sísmica percorre tal camada; sendo, portanto, a impedância dada por I = ρ.v. O contraste de impedância entre duas camadas consecutivas está relacionado ao coeficiente de reflexão da seguinte maneira: R = In+1 – In/In+1 + In. - Balanceamento Espectral Em seguida, como etapa complementar, foi feita a análise espectral com o objetivo de verificar qual a faixa de frequência predominante no espectro do dado sísmico a fim de estabelecer os limites para o balanceamento espectral. A análise espectral vai balizar a escolha da parametrização utilizada na etapa do balanceamento espectral e nos filtros. Este processo procura estatisticamente, equalizar todas as frequências do dado sísmico dentro de uma faixa pré-estabelecida. - Análise de Velocidade Outra etapa complementar foi a análise de velocidade. Foram realizados vários testes durante o processamento, utilizando valores de velocidade e os valores que apresentaram melhores resultados foram os de 1530 m/s para camada cuja base foi a interface água-substrato (Ayres & Theilen, 1999) e 1750 m/s para camada de substrato abaixo do assoalho (Hamilton, 1982), que variam entre argila e areia grossa a muito grossa. As hipérboles observadas no dado sísmico coincidiram com esses valores de velocidade e puderam então ser colapsadas a partir do processo seguinte (migração) que utilizou a análise de velocidade como premissa.. 12.

(28) Moreira, M.A.. - Migração Esse processo tem o objetivo de posicionar todos os refletores em suas reais localizações espaciais. A migração vai corrigir os deslocamentos na seção sísmica proveniente de refletores inclinados e difrações oriundas de irregularidades bruscas na superfície refletora que aparecem como hipérboles na seção sísmica. Esse processo vai atuar colapsando as informações da hipérbole em um único ponto. A migração que foi utilizada nesse processamento foi a migração FD no domínio da frequência. A migração pode produzir resultados não satisfatórios se os dados tiverem uma baixa relação sinal/ruído ou se a análise da velocidade tiver sido mal realizada. - Filtros e Ganhos Nessa fase do fluxo de processamento, o dado já está pronto para ser interpretado. Um dado com baixas amplitudes dificulta o reconhecimento dos refletores. A aplicação de filtros e ganhos tem por finalidade a correção da atenuação do sinal e eliminação de alguns ruídos. Filtros que operam em faixas de frequência são importantes para remover fontes específicas de ruídos, sendo possível separar esse ruído do sinal. Dessa forma, os filtros e ganhos vão proporcionar ao intérprete um dado com refletores mais realçados, facilitando a interpretação. Foram utilizados filtros de frequência, como o Bandpass Filter e ganhos, a exemplo do Energy Decay. As seções processadas de todas as linhas podem ser observadas em anexo (Anexo 1). 2.3.2 Descrição dos Testemunhos Os testemunhos recuperados apresentaram comprimento variável a depender do método de perfuração utilizado, variando entre 0,42 m (menor recuperação) e 4,27 m (maior recuperação). Os recuperados com vibracore tiveram maior comprimento se comparados com os recuperados pelo modo percussivo. Após a aquisição, os testemunhos de maior comprimento foram cerrados, ainda em campo, para facilitar o transporte. Foram transportados até o Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha e Monitoramento Ambiental, na posição vertical para que as informações do sedimento recuperado não fossem alteradas. No laboratório, foram etiquetados, divididos em partes menores e congelados. Eram retirados do freezer três horas antes da descrição.. 13.

(29) Moreira, M.A.. A descrição das estruturas sedimentares foi realizada da base para o topo, macroscopicamente e envolveu a análise composicional baseada na granulometria, coloração e presença ou não de bioclastos, tanto em posição de vida como de pós-morte. Após a descrição, as informações foram digitalizadas, utilizando o software AnaSete. As informações digitalizadas das descrições no programa AnaSete e as fotos de todos os testemunhos estão em anexo (Anexo 2 e Anexo 3). A Figura 2.7 apresenta imagens da aquisição, manejo e descrição dos testemunhos. 2.3.3 Interpretação dos dados sísmicos e do sistema deposicional Após o processamento do dado sísmico, foram interpretados horizontes de maior refletividade e continuidade na sessão sísmica assim como estruturas do sistema deposicional. Essa interpretação será abordada no capitulo V.. Figura 2.7. Imagens da aquisição, manejo e descrição dos testemunhos. 14.

(30) Moreira, M.A.. Capítulo III – Caracterização Geo-Ambiental O estuário do Rio Açu encontra-se geograficamente na Microrregião de Macau que, por sua vez, está inserida na Mesorregião Central Potiguar. Geomorfologicamente, esta área é caracterizada como planície flúvio-marinha, geralmente sujeita a inundações periódicas, com vegetação de mangues. Neste capítulo, serão levados em consideração os mais importantes aspectos fisiográficos e agentes atuantes nos processos costeiros da região. 3.1 Aspectos Fisiográficos 3.1.1 Clima A temperatura média anual do Estado do RN está em torno de 27,2°C, com máxima de 32°. Cerca de 60% do Rio Grande do Norte compreendem o clima semi-árido, que avança até o Litoral Norte do Estado, caracterizado por sua baixa precipitação pluviométrica, em torno de 400 a 600 mm por ano, onde as chuvas são distribuídas entre os meses de fevereiro a maio (IDEMA, 2008). Estas regiões são sujeitas à seca e com maior influência dos ventos alísios secos do Nordeste, que incidem no Litoral Norte e se interiorizam pelo território potiguar. A área em estudo encontra-se entre os climas muito quente e semi-árido com estações secas contendo 7 a 8 meses de duração (junho a janeiro) e uma estação chuvosa de fevereiro a maio (período úmido). O período de estiagem mais rigoroso ocorre entre agosto e dezembro, quando a precipitação média não ultrapassa 10 mm (Chaves, 2006). A umidade relativa do ar é de aproximadamente 71%, sendo os meses de março e abril os que apresentam os maiores valores (75-76%), que coincide com o período chuvoso. Durante a estação seca, a umidade do ar mantém-se constante em torno de 69%, com mínima de 66% em novembro (Chaves, 2006). A insolação neste litoral é uma das mais elevadas do Brasil, com médias anuais em torno de 2600 horas/ano equivalente a 7,1 horas/dia. A insolação, aliada com os ventos constantes, escassez de chuvas e altas temperaturas faz com que a região de Macau seja a mais propícia do país para a produção de sal marinho. Como consequência dessas condições climáticas, ocorre nas bacias de drenagem dos rios taxas de evapotranspiração potencial maiores do que a precipitação e. 15.

(31) Moreira, M.A.. as taxas de escoamento superficial são praticamente desprezíveis, gerando condições hipersalinas nos ambientes costeiros (Ramos e Silva, et. al, 2004). 3.1.2 Hidrografia A Bacia Hidrográfica Piranhas-Açu está inserida nos estados da Paraíba e Rio Grande do Norte e ocupa uma área de 17.498,5 km 2 (Amaro et al., 2002), correspondendo a maior bacia hidrográfica que deságua no litoral norte potiguar. O seu fluxo hídrico é complementado por meio de drenagens que são ativadas durante o período de chuva. Na porção denominada Baixo Açu, próximo à região de Macau, são encontrados significativos rios, canais, lagoas e drenagens. O rio que corta a área de estudo é o Rio Açu, que deságua no Oceano Atlântico e apresenta forte influência das marés, constituindo assim, a região estuarina de Macau. A partir do canal principal são distribuídos os rios e drenagens secundárias. No segmento leste do canal principal do Rio Açu, próximo ao estuário, são encontrados os afluentes Rio Casqueiras e Rio Conceição. Na porção oeste do canal principal, os afluentes encontrados são os rios dos Cavalos e das Conchas e, na porção sudoeste da área é localizada a lagoa de Lagamar. Este complexo hidrográfico, localizado na região de Macau, apresenta significativa importância econômica devido à instalação de salinas e viveiros de camarão próximo aos canais. 3.1.3 Vegetação O estado do Rio Grande do Norte é composto por dois tipos distintos de vegetação predominantes que, são diretamente influenciados pelos fatores climáticos e o tipo de solo existente: Caatinga (Hiperxerófila e hipoxerófila) e Mata Atlântica (IDEMA, 2012). Na região de Macau as principais formações vegetais existentes são: a caatinga hiperxerófila, carnaubal, vegetação halófica, restinga e mangue. Os mangues compreendem a principal vegetação encontrada na área de estudo, são característicos de ambientes tropicais, onde se desenvolvem espécies vegetais específicas adaptadas para a vida em ambientes mixohalinos. Suas árvores apresentam raízes aéreas que servem de armadilha para o aprisionamento dos sedimentos finos trazidos pelas correntes fluviais e correntes de maré. Conforme os dados do IDEMA (2012), para o Litoral Norte do Estado do RN, foram diagnosticados 3.034 hectares de manguezais, sendo que a região mais extensa e desenvolvida encontra-se no estuário do Rio Açu, contendo cerca de 1.239 hectares. Devido às condições climáticas adversas desse setor costeiro, a quantidade de água doce. 16.

(32) Moreira, M.A.. restrita e o uso intensivo dos terrenos de manguezais pela atividade salineira, carcinicultura e outras atividades, contribuem para a diminuição desta área, onde os seus remanescentes apresentam-se em faixas estreitas, descontínuas, sem zonação bem definida, acompanhando diques de salinas ou em bosques ribeirinhos pouco adensados. 3.2 Agentes atuantes nos Processos Costeiros A movimentação do material sedimentar e as características morfológicas da linha de costa encontram-se intimamente relacionadas aos agentes atuantes nos processos costeiros. O estuário do rio Açu está inserido em uma região litorânea, onde os processos costeiros atuantes são notados principalmente pela dinâmica das modificações nas estruturas morfológicas ali presentes Soares (2012). A costa setentrional do RN é descrita morfodinamicamente como um setor dominado pela energia mista de ondas, correntes e marés, Vital (2009), onde as marés e as correntes de marés são os principais fenômenos oceanográficos que atuam em regiões de estuários, Costa Neto (2009). Neste item serão explanados tópicos sobre ventos, marés, ondas e correntes. 3.2.1- Ventos Os ventos são um dos principais agentes costeiros responsáveis pela dinâmica sedimentar, além de influenciar no comportamento das ondas e correntes. No litoral setentrional do Estado do RN, os ventos apresentam duas direções preferenciais, como os ventos com direção NE para SW e E para W (Costa Neto, 2009). Os ventos com direção NE-SW apresentam velocidade média de 4,8 m/s entre os meses de março a julho e, os ventos com direção E-W são os mais fortes, ocorrendo preferencialmente entre os meses de agosto a dezembro chegando a atingir velocidade em torno de 9 m/s medidos na estação de Macau (Chaves, 2006). Os campos de dunas encontrados no litoral próximo a Porto do Mangue retratam a direção preferencial dos ventos para SW. 3.2.2- Processos Hidrodinâmicos: Ondas, Correntes e Marés A atuação das ondas, correntes e marés em áreas costeiras tem papel fundamental nos mecanismos de erosão, transporte e deposição dos sedimentos. Desta forma, têm-se necessidade de entender o comportamento destes processos hidrodinâmicos. As ondas são grandes responsáveis pela remobilização de sedimentos nas plataformas continentais e na formação das praias. A maioria das ondas que atinge a costa é gerada em zonas de alta pressão atmosférica, no meio dos oceanos, propagando-se, a partir daí, em direção 17.

(33) Moreira, M.A.. aos continentes. Próximo a Macau foram efetuadas medidas de onda cujos valores da altura médio são de 0,5m, com período médio de 1,20s (Tabosa, 2002; Chaves, 2006). As maiores alturas e períodos de onda ocorrem no mês de março, enquanto os menores períodos e alturas concentram-se no mês de setembro. As correntes costeiras são responsáveis pelo transporte de material ao longo da costa. Na área de estudo, as correntes de deriva litorânea geradas pelo vento duram todo o ano, transportando os sedimentos de E para W a uma velocidade máxima entre 0,85 e 1,63m/s (Costa Neto, 2001; Chaves et al., 2006). As marés são fenômenos ondulatórios gerados pelos processos de atração gravitacional entre a Terra, Sol e Lua, e por forças centrífugas geradas pelos movimentos de rotação em torno do centro de massa do sistema Sol-Terra-Lua. Assim, a água que migra livremente nos oceanos, movimenta-se em associação com estas forças, estabelecendo o ciclo de maré. Sabe-se que desde que a Terra esteja girando em torno do seu eixo, em alguns pontos em sua superfície passará duas vezes por um período de maré baixa e maré alta durante um dia lunar (24h50min) (Ayres Neto, 2001). O efeito em conjunto da atração gravitacional do sol também exerce modificações na amplitude de maré, sendo responsável pelas variações observadas entre as marés de sizígia que ocorrem no período de lua nova ou cheia e de quadratura que acontecem em fase de quarto minguante ou crescente. Assim um ciclo completo ocorre em um período de aproximadamente um mês com duas fases de maré de sizígia e de quadratura (Ayres Neto, 2001). As marés também exercem importante papel na configuração e dinâmica de todas as desembocaduras fluviais, podendo formar ambientes estuarinos. Na região do estuário do Rio Açu foram identificadas, a partir de estudos realizados pelo DHN, 1974, marés do tipo semidiurnas, apresentando desigualdade diária, nível de maré médio da ordem de 3,0 m, nível médio de maré alta de sizígia de 2,8 m e a amplitude de maré de quadratura de 1,27 m, que permitem o enquadramento no regime de mesomaré. Dados de maré, para o porto de Macau-RN (DHN, 2015), permitiram identificar alturas entre 0.7 até 2.0 m durante o período do campo.. 18.

(34) Moreira, M.A.. Capítulo IV – Contexto Geológico O litoral setentrional do estado do Rio Grande do Norte encontra-se geologicamente inserido na Bacia Potiguar, recoberto por rochas e sedimentos cenozóicos, incluindo depósitos de dunas fixas ou móveis, aluviões e planície de inundação. 4.1 Contextualização Regional A Bacia Potiguar encontra-se no extremo leste da Margem Equatorial Brasileira, distribuída quase na totalidade do Estado do Rio Grande do Norte e uma pequena porção no Estado do Ceará (Figura 4.1). A dimensão total da bacia é de aproximadamente 48.000 Km², onde 55% da área (26.500 Km²) encontram-se submerso e os 45% restantes (21.500 Km²) emersos (Pessoa Neto et. al., 2007).. Figura 4.1. Mapa de Localização da Bacia Potiguar com estratigrafia simplificada. Fonte: (CPRM-2011).. Os limites da bacia referentes aos marcos geológicos são: a Sul, Leste e Oeste pelo embasamento cristalino, e ao Norte com o Oceano Atlântico até a isóbata de 2.000 m. O Alto de Fortaleza define seu limite Oeste com a Bacia do Ceará, enquanto que o Alto 19.

(35) Moreira, M.A.. de Touros define seu limite Leste com a Bacia de Pernambuco-Paraíba (Araripe & Feijó, 1994). A Bacia Potiguar foi formada a partir de esforços distensionais durante o Cretáceo Inferior, associados ao rifteamento que culminou com a separação das placas sulamericanas e africana (Bizzi et al., 2003). O arcabouço estrutural desenvolveu-se sobre as rochas pré-cambrianas da Província Borborema, sendo estas o Complexo GnáissicoMigmatítico, Metassedimentos Supracrustais e Granitóides Brasilianos. A Bacia Potiguar é marcada por uma tectônica do tipo pull-apart na parte submersa e do tipo rifte intracontinental na parte continental. Os trends estruturais da bacia possuem direção principal NE, com um assinalado sistema de zonas de cisalhamento de direções E-W e NE-SW. Os grabens apresentam direção geral NE-SW, são margeados por duas plataformas rasas denominadas de Aracati (oeste) e Touros (leste) e limitados por grandes falhas (ex: Apodi, Baixa Grande e Carnaubais) de rejeito dominante normal (Pessoa Neto, 1999). 4.1.1- Estratigrafia da Bacia Potiguar Segundo trabalhos realizados por Araripe e Feijó, 1994, a estratigrafia da Bacia Potiguar encontra-se distribuída em três grupos: Grupos Areia Branca, Apodi e Agulha. O Grupo Areia Branca corresponde à base estratigráfica da Bacia Potiguar; seus sedimentos foram depositados a partir do Neocomiano. Este grupo é constituído pelas formações Pendência, Pescada, Alagamar e Rio Ceará-Mirim. As rochas das duas primeiras formações foram depositadas na fase Rifte I e II (Pessoa Neto et. al., 2007), constituídas essencialmente por sedimentos siliciclásticos continentais. Os sedimentos da Formação Alagamar foram depositados em ambiente deposicional transicional de idade Neoaptiana, constituída por sedimentos siliciclásticos e carbonáticos. A Formação Rio Ceará-Mirim encontra-se na borda da Bacia na forma de diques diabásicos toleíticos, de idades entre o Valangiano ao Aptiano. O Grupo Apodi, composto por sedimentos depositados entre o Albiano e o Campaniano, contém as formações Açu, Ponta do Mel, Quebradas e Jandaíra. Os sedimentos pertencentes a este grupo foram depositados durante o período flúvio-marinho transgressivo, correspondente à primeira fase do último evento deposicional denominado por Pessoa Neto et. al., 2007. 20.

(36) Moreira, M.A.. As rochas do grupo Agulha, estratigraficamente inserido no topo da Bacia, é composto pelas formações Ubarana, Guamaré, Macau, Tibau e Barreiras e foram depositadas na fase regressiva do último evento deposicional atuante. As rochas das formações Tibau, Guamaré e Ubarana foram depositadas, quase que simultaneamente, em ambientes deposicionais que variaram respectivamente entre costeiro/ transicional, plataforma rasa e águas profundas, enquanto que a Formação Macau corresponde a um derrame vulcânico, atingindo tanto o ambiente continental quanto os de águas profundas. Ao final do Oligoceno e início de Mioceno, inicia a deposição da Formação Barreiras, composta por sedimentos de origem fluvial. Essa unidade possui grande extensão no continente, chegando a margear quase completamente o litoral oriental do Estado do RN, bem como grande parte da costa brasileira, aflorando, geralmente, em falésias. 4.2 Geologia Local A área de estudo compreende uma grande variedade litológica composta por rochas de idade cretácea até sedimentos quaternários. Porém, serão descritos apenas os principais depósitos encontrados na região estudada que são: depósitos aluvionares, depósitos de planície de maré, depósitos eólicos e ilhas barreiras-pontais arenosos. 4.2.1 Depósitos Aluvionares Estes depósitos são encontrados nas porções proximais a canais de drenagem, sendo predominantemente argilosos a arenosos, contendo boa quantidade de quartzo. A tonalidade do material sedimentar vai depender do teor de matéria orgânica existente, e sua granulometria varia de grossa a fina (Pereira, 2008). 4.2.2 Depósitos de Planície de Maré Este tipo de ambiente ocorre em regiões costeiras que apresentam morfologia plana e com baixa energia, como é o caso das margens dos estuários. Para sua formação são necessárias uma amplitude de maré mensurável e pouca ou nenhuma ação de ondas. Geralmente o material sedimentar recentemente depositado fica exposto (exposição subaérea) durante o período de maré baixa. Pode ser dividido em três zonas que são diferenciadas pelo tipo de sedimento e localização espacial: zona de intermaré, supramaré e inframaré (Allen, 1982).. 21.

(37) Moreira, M.A.. Os Depósitos de Planície de Maré são compostos por sedimentos depositados nas zonas de supramaré, onde o mar atinge uma determinada faixa da costa apenas nas marés de sizígia, ou seja, alcançando o seu ápice (lua nova e lua cheia) e as zonas de intermaré, onde o mar alaga uma determinada área entre a média maré alta e a maré baixa. Os sedimentos desta unidade são caracterizados como lamosos, áreas alagadiças, ambientes de manguezal, típicos de estuário, compondo uma região plana com a mais baixa cota registrada na área de estudo, servindo de superfície para a instalação de salinas e áreas de cultivo de camarão em cativeiro, na qual abrange os principais canais dos rios que cortam a área (Pereira, 2008). 4.2.3 Depósitos Eólicos Estes depósitos são divididos em dois tipo: depósitos eólicos vegetados e não vegetados. Os depósitos eólicos vegetados compreendem campos de dunas fixadas por vegetação que são formadas por material arenoso fino a grosso, quartzoso, bem selecionado (Gomes et al., 1981), que servem de base para dunas móveis. Este depósito é classificado por Barreto et al., 2004 como dunas inativas, que foram datadas e correlacionadas com a variação do nível do mar nas eras glaciais e interglaciais. Foi utilizado o método da termoluminescência, obtendo-se idades de 390.000 anos até o Recente, com 6 intervalos distintos de deposição e vegetação. Próximo à foz do estuário do Rio Açu, foram identificados pequenos campos de dunas parcialmente vegetados, depositados sobre uma extensa barra em pontal. Os depósitos eólicos não vegetados compreendem os campos de dunas móveis que são formados por sedimentos arenosos finos a médios, bem selecionados e arredondados. Estes campos de dunas encontram-se geralmente ao longo da linha de costa (Pereira, 2008). A mobilidade das dunas faz com que recubram tanto a Formação Barreiras como os depósitos fluviais recentes. 4.2.4 Sistema Ilhas Barreiras – Pontais As ilhas barreiras representam um membro final no espectro dos tipos de barreiras, com ilhas barreiras e canais dominados por processos mistos (ondas/marés) em uma direção (Davis, 1994) e barreiras parcialmente ou completamente unidas ao continente como um pontal na outra direção (Dingler & Clifton, 1994). A costa de Macau apresenta um sistema de ilhas barreiras onde os dois membros finais podem ser facilmente 22.

(38) Moreira, M.A.. reconhecidos (Vital et al. 2008). É caracterizada como uma costa de energia mista, dominada por ondas e marés, consistindo de barreiras curtas separadas por canais de maré, associados a deltas de maré vazante, e sem aporte apreciável de água doce (Vital et al., 2008). Segundo Baptista Neto et. al., (2004), a origem destas feições está relacionada a três processos principais: crescimento vertical das barras submarinas, crescimento lateral de pontais arenosos, e afogamento de praias e de dunas costeiras durante eventos de subida do nível do mar. Uma vez formadas, estas feições irão interagir com a hidrodinâmica local, influenciado os processos hidrodinâmicos atuantes na região como ação de ondas, correntes costeiras e de maré. Os sistemas de barreiras na costa norte do Rio Grande do Norte podem variar de pontal a ilhas barreiras, são compostos de sedimentos arenosos, em geral cobertos por dunas. A evolução destes sistemas de barreiras tem sido cíclica (Neto et al., 2001; Lima et al., 2001; Silveira et al., 2006; Souto et al., 2006) indicando um antigo sistema de ilhas barreiras que atualmente constituem pontais, e pontais que foram recentemente rompidos para formar ilhas barreiras (Vital et al., 2008). FitzgGerald (1982, 1996) mostrou que mudanças cíclicas, como estas observadas no sistema de ilhas barreiras-pontal presentes na costa de Macau, é comum em linhas de costa de energia mista (dominadas por maré e ondas) e canais de maré exibem considerável variabilidade temporal no prisma de maré, seção transversal do canal e no volume do delta de maré vazante.. 23.

(39) Moreira, M.A.. Capítulo V –. High-resolution shallow seismic data processing as an aid for. interpretation of estuarine stratigraphic record Artigo submetido ao Journal of South American Earth Sciences em 13/04/16.. HIGH-RESOLUTION SHALLOW SEISMIC DATA PROCESSING AS AN AID FOR INTERPRETATION OF ESTUARINE STRATIGRAPHIC RECORD Myrli Andrade Moreira1; André G. Aquino da Silva1; Moab P. Gomes2; Helenice Vital2; Carlos César N. da Silva3; Josibel G. de Oliveira Jr.3 1Programa 2Departamento. de Pós Graduação em Geodinâmica e Geofísica – PPGG, UFRN. de Geologia, Programa de Pós Graduação em Geodinâmica e Geofísica – PPGG, UFRN, 3Departamento de Geofísica - UFRN. Abstract High-resolution seismic (single channel) has been largely used for detailed mapping of sub-bottom features. The processing of this type of data is still in its early stages of development when compared to conventional seismic (multi-channel). In this sense, this work targeted the development of a specific processing workflow to be applied on highresolution shallow seismic data. The processing steps applied in this work followed the same physical rules used on conventional (multi-channel) seismic data processing which targets hydrocarbon exploration. However, the applied workflow was adapted to the single channel seismic. The seismic information was acquired using a chirp sub-bottom profiler on an estuary located on the NE Brazilian coast. The proposed workflow significantly improved data quality easing the visualization of sub-bottom features which allowed a more precise interpretation of the depositional history of the estuary. Keywords: High-resolution seismic, seismic processing, seismic stratigraphy, estuarine deposits. 1. Introduction Estuaries can be defined based on physical, geological, chemical, biological or ecological characteristics. Many estuaries formed after the last ice age (Woodroffe, 2003) and their stratigraphic records may present a complex interplay between tides, waves, 24.

(40) Moreira, M.A.. currents, and sediments during last transgression (Hardisty, 2007). Estuaries are important depositional settings that receive sediment from both fluvial and marine sources. They commonly occupy the seaward portion of a drowned valley, contain facies influenced by tide, wave, and fluvial processes, and are considered to extend from the landward limit of tidal facies at their heads to the seaward limit of coastal facies at their mouths (Boyd et al., 2006). Additionally, these depositional systems are rich of stratigraphic features (e.g. lateral accretion surface, horizontal to sub-horizontal layers) and they are feasible to be investigated in high resolution using sub-bottom profiling systems (e.g. Boomer, Sparker, Chirp systems). The use of hydroacoustic methods, as sub-bottom profiling (SBP), to investigate such environments may significantly improve the knowledge of estuarine stratigraphy. Shallow seismic methods have been largely used to investigate effectively, in subsurface of shallow waters areas (Ayres Neto, 2000; Hou et al., 2003; Schwarzer et al., 2006; Bui et al., 2013; Green et al., 2013; Gomes et al., 2014). However, several noises and multiples may eventually mask these weak amplitude or high frequency seismic features (e.g. frequency noise and multiples). The workflow used on the basic processing of conventional seismic data (multichannel) as geometry, spherical divergence correction, deconvolution, spectral balancing and migration (Yilmaz, 1987). However, some steps are simpler like data geometry because the data is single channel and the position of source and receiver are the same. In this kind of data processing, there are not such steps as NMO (Normal Move Out) or stacking, which are used in conventional seismic data. The basic difference consists on the higher frequency of this high-resolution shallow seismic data (single channel) and lower investigation depth in comparison to conventional seismic. Due to its high resolution, shallow seismic profiles were interpreted without any previous treatment. Studies targeting the processing of high-resolution shallow seismic are not commonly found in the literature, with exception of few attempts (Gomes et al., 2011; Marino et al., 2013; Li et al., 2015). This paper highlights how seismic processing can significantly improve data quality allowing better interpretation of the seismic-stratigraphic information. The main object of this work is to propose a processing workflow applied to high-resolution shallow seismic and improve the seismic-stratigraphic interpretation of Açu Estuary. The seismic dataset were collected in the Açu Estuary, which is located on the northwestern coast of Rio Grande do Norte (NE Brazil) (Figure 5.1).. 25.

(41) Moreira, M.A.. Figure 5.1. Location of SBP dataset and Açu Estuary. SBP parallel lines (PL) are show in red and SBP cross lines (CL) in grey. 2. Methodology Seismic data was acquired using the chirp sub-bottom profiler X-Star 3200-XS from EdgeTech which operates in frequencies between 0.5-12 kHz. Data acquisition was made in the frequency range of 0.5-7.2 kHz. The profiles were acquired both parallel and perpendicular to the estuary, in a total of 16 km of seismic data (Figure 5.1). The parallel profiles (PL01, PL02, PL03) were spaced 50 m from each other, while the cross profiles (CL01, CL02, CL03, CL04) were spaced 1,500 m (Figure 5.1). The acquisition software for data recording was the Discover 3.03 from EdgeTech, in which were inserted parameters. 26.