Imageamento com GPR de geometrias internas de dunas eólicas, no litoral Oriental do RN

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

RELATÓRIO DE GRADUAÇÃO (GLG0001)

IMAGEAMENTO COM GPR DE GEOMETRIAS INTERNAS DE

DUNAS EÓLICAS, NO LITORAL ORIENTAL DO RN

Autor:

Micael Batista Damasceno Orientador:

Prof. Dr. Francisco Pinheiro Lima Filho

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ii

MICAEL BATISTA DAMASCENO

IMAGEAMENTO COM GPR DE GEOMETRIAS INTERNAS DE

DUNAS EÓLICAS, NO LITORAL ORIENTAL DO RN

Relatório de Graduação(GLG0001) apresentado ao curso de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como um dos pré-requisitos para obtenção do grau de Geólogo.

Orientador: Prof. Dr. Francisco Pinheiro Lima Filho

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iii

MICAEL BATISTA DAMASCENO

IMAGEAMENTO COM GPR DE GEOMETRIAS INTERNAS DE

DUNAS EÓLICAS, NO LITORAL ORIENTAL DO RN

Relatório de Graduação (GLG0001) apresentado ao curso de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como um dos pré-requisitos para obtenção do grau de Geólogo.

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Francisco Pinheiro Lima Filho (Orientador, DG/PPGG/UFRN)

Prof. Dr. João Andrade dos Reis Júnior (UFRA – Campus Parauapebas)

Prof. Dr. Washington Luiz Evangelista Teixeira (DNOCS)

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iv

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

RELATÓRIO DE GRADUAÇÃO (GLG0001)

Relatório de Graduação desenvolvido na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), tendo sido subsidiado pelos seguintes agentes financiadores:

Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustível – ANP/PRH-22; Fundação Norte-Rio Grandense de Pesquisa e Cultura – FUNPEC/UFRN.

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v

Aos meus pais, Genézia Damasceno e Manoel

Damasceno. À minha esposa, Micaela Paula.

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vi

"

4

_{Onde você estava quando lancei os alicerces da terra? Responda-me, se é que você}

sabe tanto.

5

_{Quem marcou os limites das suas dimensões? Vai ver que você sabe! E}

quem estendeu sobre ela a linha de medir?”

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vii

Agradecimentos

Nestas minhas sucintas palavras espero agradecer a todos que contribuíram na minha vida ao longo dessa graduação. Desde já peço desculpa se esquecer o nome de alguém, mas sinta-se lembrado por mim.

Primeiramente agradeço a Deus, por ter me dado forças, inteligência, disposição, paciência, saúde, entre tantas outras coisas mais, para passar por esses cinco anos de curso. E também por ter criado tão lindo campo de trabalho que é o Planeta Terra.

Agradeço a minha família e parentes. Minha esposa Micaela Paula, que tanto se esforçou para me entender, incentivar e motivar, de todas as maneiras possíveis, o meu sucesso. Um beijo! Aos meus pais e irmãos, que contribuíram para formar meu caráter ao longo da minha vida, nunca medindo esforços para que eu chegasse aqui. A vocês meu muito obrigado!

Aos mestres do departamento de geologia (DG/UFRN), que se esforçaram para passar os conhecimentos adquiridos em seus árduos anos de estudos. Sintam-se representados pelo Prof. Dr. Francisco Pinheiro, a quem agradeço a orientação, confiança, amizade, parceria e ensinamentos que pacientemente me passou ao longo de 3 anos de laboratório.

Aos amigos do LAE/GEA, Lucila Egito, Katia Julio, Ana Beatriz Azevedo, Filipe Ramos, Felipe Borges, Jadeílson Ferreira, Vítor Palácio, Victor de Albuquerque, Adler Soares, Washington Teixeira, e à os agora professores, Arthur Victor, Anderson Sousa e João Andrade. Pelas discursões, geológicas ou não, pelas brincadeiras e pelo apoio. Muito Obrigado!

Aos amigos da minha turma (2009/2010). Saibam que vocês foram e sempre serão parte importante da minha vida. Obrigado pelas brincadeiras, conversas, estudos, noites de estudo, domingos e sábados de estudo, e tudo mais!

Agradeço ao Programa de Recursos Humanos da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, e a PETROBRAS, pelo financiamento da bolsa de pesquisa, e ao quadro de professores do PRH-22, pelas disciplinas ministradas durante o tempo da bolsa.

A todos mencionados ou mesmo esquecidos por algum lapso, meu muitíssimo obrigado!

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viii

Resumo

O presente trabalho aborda técnicas de imageamento de subsuperfície, utilizando-se de uma ferramenta geofísica, o GPR, aplicadas a dunas na praia de Pitangui/RN.Parte significativa dos reservatórios de petróleo do mundo são encontrados em rochas reservatórios siliciclásticas (DELLA FÁVERA, 2001). São encontrados importantes reservatórios siliciclásticos de origem eólica, na Bacia do Amazonas, do Solimões e do Recôncavo-Tucano. A metodologia proposta por esse trabalho se utilizou do radar de penetração do solo (GPR) para obtenção de dados indiretos, com o objetivo de representar as geometrias internas, deposicionais, de sistemas eólicos e montagem de um arcabouço cronoestratigráfico do campo de dunas estudado. Sobre o GPR, autores como McMechan et al. (1998), Van Dam & Schlager (2000), Loucks et al. (2004) e Guidry et al. (2007) mostraram a sua aplicação para imagear e caracterizar em 3D as geometrias de afloramentos análogos a reservatórios petrolíferos. Utilizando-se de uma antena de 200 MHz, aquisição em modo contínuo com a emissão de um scan a cada 2 cm, range de 400 ns, e sample de 2048, foi possível imagear as dunas da área de trabalho até uma profundidade de 30 m. Nessa profundidade de investigação foi possível observar não só as dunas como também a Formação Potengi. As dunas apresentam uma espessura máxima de 10 m. Também apresentam uma superfície limitante de 1ª ordem, ligada ao contato das dunas com a Formação Potengi. As superfícies de 2ª ordem demarcam cavalgamento entre dunas de diferentes gerações, indicando pelo menos cinco pulsos de sedimentação distintos. Os períodos de não deposição e erosão nas dunas representam as superfícies limitantes de 3ª ordem, sendo evidenciadas pela mudança brusca dos ângulos das estratificações cruzadas. Na Formação Potengi é possível observar a existência dessas superfícies limitantes, de 1ª ordem, de 2ª ordem e de 3ª ordem, onde as superfícies de 2ª ordem indicam 3 pulsos de sedimentação distintos. Sua espessura máxima é de 12 m.

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ix

Abstract

The present work addresses imaging techniques of the subsoil, by using geophysical tools, applied on the dunes of Pitangui beach, RN. A considerable amount from the worldwide petroleum reserves are found in siliciclastic reservoir rocks. Important siliciclastic reservoirs of aeolian origin can be found in the Amazon Basin, Solimões Basin, and Recôncavo-Tucano Basin. The Ground Penetrating Radar (GPR) was the method proposed for this work with the aim of obtaining indirect data for representing the internal geometry and deposition, as well as conception of chronostratigraphic framework from the studied dunes field. McMechan et al. (1998), Van Dam & Schlager (2000), Loucks et al. (2004), and Guidry et al. (2007) point out the GPR applications as useful method for imaging and 3D geometric characterization for analogous petroleum reservoirs. It was possible to do the imaging of 30 meters depth by using the following parameters: a 200 MHZ antenna, through acquisition in continuing mode with scan emission every 2 centimetres, range of 400 ns, sample of 2048, and 3,5 dielectric constant. Besides the dunes, at this depth of investigation, it was also possible to observe the Potengi Formation. The dunes are presented with maximum thickness of 10 meters, containing a limiting surface of 1ª order connected to the boundary between the dunes and the Potengi Formation. The 2ª order surfaces demarcate dunes overlapping between different generations, which indicate at least five distinct periods of sedimentation. The periods of no-deposition and erosion are represented by 3ª order limiting surfaces, being evident by the great change of the cross-sections angles. It is possible to observe the presence of these limiting surfaces in the Potengi Formation, as 1ª order, 2ª order, and 3ª order, where the 2ª order surfaces indicates three distinct periods of sedimentation. The maximum thickness is 12 meters.

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Sumário

Dedicatória ... v Epígrafe ... vi Agradecimentos ... vii Resumo ... viii Abstract ... ix Sumário ... x

Índice de Figuras ... xii

Abreviaturas ... xvi 1. INTRODUÇÃO ... p. 1

1.1 Apresentação ... p. 1 1.2 Relevância ... p. 1 1.3 Objetivos ... p. 2 1.4 Localização e vias de acesso ... p. 2 2. GEOLOGIA REGIONAL ... p. 4 2.1 Introdução ... p. 4 2.2 Grupo Barreiras ... p. 5 2.3 Formação Potengi ... p. 7 2.4 Depósitos eólicos litorâneos ... p. 8 2.4.1 Dunas móveis ... p. 9 2.4.2 Dunas inativas ... p. 9 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... p. 11

3.1 Sistemas de dunas eólicas costeiras ... p. 11 3.2 Tipos básicos de sistemas deposicionais eólicos ... p. 14 3.3 Processos e produtos eólicos ... p. 15 3.3.1 Estruturas associadas em escala de duna ... p. 15 4. METODOLOGIA ... p. 19 4.1 Introdução ... p. 19 4.2 Etapa Pré-campo ... p. 20 4.3 Etapa de campo ... p. 21 4.3.1 Radar de Penetração do Solo (GPR) ... p. 21 4.3.2 Sistema de Posicionamento Global (GPS) ... p. 23 4.4 Etapa de Pós-campo ... p. 26 4.4.1 Processamento ... p. 26

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xi 4.4.2 Montagem do Arcabouço Cronoestratigráfico ... p. 27 4.4.3 Interpretação ... p. 30 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... p. 32 6. CONCLUSÕES ... p. 39 REFERENCIAS ... p. 40 APÊNDICES ... p. 44

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Índice de Figuras

Figura 1.1 - Mapa Geológico e de localização da área em estudo (dados SIG/RN CPRM, 2006) ... p. 3

Figura 2.1 – Mapa de relevo da faixa costeira do RN, a norte de Natal, área de abrangência do trabalho. O relevo se mostra relativamente plano sem desníveis pronunciados e falésias vivas, ocorrendo mais comumente praias extensas e campos de dunas. Fonte: SIG/RN CPRM, 2006 ... p. 4

Figura 2.2 – Mapa geológico da faixa costeira do RN, a norte de Natal, que compreende a área de abrangência deste trabalho. O arcabouço estratigráfico da área se apresenta na forma de depósitos de sedimentos recentes, depósitos de dunas inativas (paleodunas), rochas da Formação Potengi, não representáveis na escala do mapa, e rochas pertencentes ao Grupo Barreiras. Fonte: SIG/RN CPRM, 2006. ... p. 5

Figura 2.3 – Depósitos da Formação Potengi vistos em detalhe (A), mostrando arenito fino a médio de cor creme, com icnofósseis e sem estrutura aparente. Ou um afloramento de maior porte mostrando que a unidade pode possuir estratificações cruzadas de grande porte (B). Em (C) também um afloramento de grande porte sem estrutura aparente ... p. 8 Figura 2.4 – Vista de dunas inativas fixas por vegetação encontradas na área de estudo. Apresentam vegetação densa, coloração esbranquiçada, podendo ser classificada no domínio das dunas inativas com formas tênues (DIt) de Barreto et. al. (2004) ... p. 10

Figura 3.1 – Esquema das partes presentes em uma duna típica. A direção incidente do vento (flecha azul) influencia diretamente no comportamento das estruturas de uma duna. A face de barlavento é aquela na qual o vento incide. A face de sotavento é aquela na qual ocorre as avalanchas de areia e migração da duna ... p. 12

Figura 3.2 – Representação esquemática mostrando alguns tipos básicos de dunas e sua relação com a direção preferencial do vento (seta em azul). Fonte: McKee (1979), adaptado de Giannini et al. (2008) ... p. 13

Figura 3.3 – Esquema mostrando alguns tipos de estratificações cruzadas possíveis de serem observadas. É pos-sível ver em A que nas dunas transversais clássicas, os flancos de sotavento, de direção e mergulho são pouco variáveis, refletindo geometria planar das estratificações. Em B e C, é visível que nas formas barcanas ou barcanóides, a sinuosidade da crista e a variação do azimute de mergulho, refle-te estratificações cruzadas acanaladas. Em seção ortogonal a direção do vento aparece o padrão festonado. Adaptado de GIANNINI, 2008. ... p. 16

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xiii Figura 3.4 - Esquema de hierarquização das superfícies limitantes proposto por Brookfield (1997). As superfícies de 1ª ordem estariam ligadas a cavalgamento de draas. As de 2ª ordem ligadas ao cavalgamento de dunas. As de 3ª ordem ligadas a superfícies de reativação. Adaptado de Araújo (2005) ... p. 17

Figura 3.5 – Esquema de alterações proposto por Kocurek (1996) para as superfícies limitantes conforme propôs Brookfield (1977). No caso, para Kocurek (1996) as superfícies de 1ª ordem estão ligadas a depósitos de interdunas, as de 2ª ordem ligadas a migração de dunas sobre dunas e as de 3ª ordem a superfícies de reativação na sedimentação da duna. Adaptado de Araújo (2005) ... p. 18

Figura 4.1 – Fluxograma mostrando a metodologia utilizada neste trabalho ... p. 19 Figura 4.2 – Vista da área de trabalho com o a disposição, em planta das seções de GPR, constituídas por duas seções longitudinais principais e quatro seções transversais. Mostra também as bases de GPS implantadas na área afim de auxiliar no levantamento geofísico. ... p. 21 Figura 4.3 - Vista da área de trabalho com o a disposição do equipamento como exemplo de aquisição de um perfil GPR com afastamento contínuo, com sistema SIR-3000 e antena de 200 MHz e seu respectivo produto. Adaptado de Souza, 2013 ... p. 23

Figura 4.4 – Vista geral da área de trabalho onde é possível observar em A o exemplo de aquisição dos dados de GPS em modo RTK. Isso sobre o rastro deixado na duna pela passagem da antena GPR. Em B é possível ter uma visão geral de um dos pontos de apoio ao levantamento onde foi implantada uma das bases GPS para aquisição dos dados e correção das coordenadas do equipamento rover em relação a mesma ... p. 25

Figura 4.5 – Representação e montagem do par de aparelhos GPS da Topcon que foram utilizados durante as aquisições de campo do trabalho. A esquerda da imagem está o receptor base e a direita o receptor rover. No detalhe vê-se a unidade coletora utilizada para operar o equipamento. Adaptado de Souza, 2013 ... p.26

Figura 4.6 – As terminações de refletores utilizadas para interpretar as superfícies limitantes obtidas na seção LG 1. Em a) terminações de refletores em onlap; em b) terminações em downlap; em c) terminações em toplap e, em d) terminações em trucation (truncamento erosivo) ... p. 29

Figura 4.7 – Primeira seção da linha LG 3, onde estão representados os primeiros 90 metros dessa longitudinal. Os refletores foram representados em forma de linhas desenhadas sobre a representação em Linescan. Esse trabalho de representação foi realizado de forma individual em cada radargrama, para posteriormente serem agrupadas representando a seção por completo ... p. 31

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xiv Figura 4.8 – Produto final da seção LG 3 após processamento e interpretação das representações fornecidas pelo processamento. A produção das representações para compor esse produto final para esse relatório foi feita com auxílio do software Corel Draw X7 ... p. 32

Figura 5.1 – Seção GPR Longitudinal 1 mostrando no detalhe A o contato do pacote de areia das dunas com as rochas da Formação Potengi, em sua região de maior espessura. Em B são visíveis os refletores com terminação em donwlap sobre a superfície de 1ª ordem (vermelha), mostrados com setas. Para maiores detalhes ver apêndice I ... p. 33 Figura 5.2 – Seção GPR Longitudinal 3 onde é possível observar no detalhe em A superfícies limitantes de 2ª ordem, ou superfícies de superposição, que foram demarcadas com auxílio das terminações em downlap e toplap, que tem alguns exemplos representados em setas. No detalhe B é possível ver refletores que truncam em onlap, também auxiliando a delimitar as superfícies de 2ª ordem. Para maiores detalhes ver apêndice I... p. 34

Figura 5.3 – Seção GPR Longitudinal 3 onde é possível observar no detalhe em A os 5 pulsos de sedimentação presentes nas dunas, sendo limitados por superfícies de 2ª ordem, ou superfícies de superposição. Em B é possível ver os 3 pulsos de sedimentação presentes na Formação Potengi. Para maiores detalhes ver apêndice I ... p. 35 Figura 5.4 – Seção GPR Longitudinal 3 onde é possível observar superfícies limitantes de 3ª ordem, ou superfícies de reativação. Em A é possível observar um exemplo de superfície limitante de 3ª ordem na Formação Potengi, demarcada com auxílio das terminações em onlap e truncation. Em B outro exemplo, dessa feita nas dunas, com as terminações em truncation. Para maiores detalhes ver apêndice I ... p. 36 Figura 5.5 – Visualização do diagrama em cerca produzido, o qual relaciona todas as seções adquiridas, posicionando-as em perspectiva e cruzando os radargramas, afim de gerar visualização e correlação dos refletores das seções transversais com as seções longitudinais. No caso o interesse era gerar uma correlação cronoestratigráfica ... p. 37

Figura 5.6 – Seção GPR Transversal 5 mostrando as superfícies limitantes que foram possíveis de serem delimitadas a partir da montagem do diagrama em cerca e das terminações dos refletores. É possível observar os truncations na superfície limitante de 1ª ordem. A superfície limitante de 2ª ordem apresenta onlap. As de 3ª ordem são delimitadas com o auxílio de refletores em truncation e onlap... p. 37

Figura 5.7 – Seção GPR Longitudinal 3 onde é possível observar no detalhe em A os 3 pulsos de sedimentação presentes nas rochas da Formação Potengi, sendo limitados por

(15)

xv superfícies de 2ª ordem, ou superfícies de superposição. Para maiores detalhes ver apêndice I... p. 38

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xvi

Abreviaturas

A.N.P. – Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis B.R. – Rodovia de responsabilidade do Governo Federal

C.C.E.T – Centro de Ciências Exatas e da Terra C.E. - Ceará

C.P.R.M. – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (Serviço Geológico do Brasil)

D.G. – Departamento de Geologia

D.N.O.C.S – Departamento Nacional de Obras Contra Seca

G.E.A. – Grupo de Estudos de Análogos a Reservatórios Petrolíferos G.P.R. – Ground Penetrating Radar

G.P.S. – Global Position System

I.B.G.E. – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Km – Quilômetros

L.A.E. – Laboratório de Análises Estratigráficas LG “X” – Longitudinal “X”

M – Metros

MHz – Mega-hertz

P.R.H.-22 – Projeto de Recursos Humanos 22

R.B.M.C. – Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo R.N. – Rio Grande do Norte

R.N. – Rodovia de responsabilidade do Governo do Estado S.I.G./RN – Sistema de Informações Geográficas do RN TRANS_ “X” – Transversal

U.F.R.A – Universidade Federal Rural da Amazônia U.F.R.N – Universidade Federal do Rio Grande do Norte

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Capítulo 1 – Introdução

Relatório de Graduação – Departamento de Geologia da UFRN

Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN Damasceno, M.B 1

1.

INTRODUÇÃO

1.1 Apresentação

Este relatório com o título de “Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN” apresenta o produto final da disciplina Rela-tório de Graduação (GLG0001), um dos requisitos necessários para a conclusão do Curso de Graduação em Geologia, do Departamento de Geologia (DG) no Centro de Ciências Exatas e da Terra (CCET) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Este relatório foi realizado com apoio financeiro do Projeto de Recursos Humanos da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), no seu polo PRH-22, e PETROBRAS. Também recebeu apoio técnico e financeiro do Laboratório de Análises Estratigráficas/Grupo de Estudos de Análogos a Reservatórios Petrolíferos (LAE/GEA), vinculado ao Departamento de Geologia (DG).

1.2 Relevância

Parte significativa dos reservatórios de petróleo do mundo são encontrados em rochas reservatórios siliclásticas. Dentre essas últimas, os arenitos são os mais comuns reservatórios de petróleo no Brasil, principalmente os turbidíticos (DELLA FÁVERA, 2001). Também são encontrados importantes reservatórios de origem eólica, na Bacia do Amazonas, do Solimões e do Recôncavo-Tucano.

Muitas vezes as informações sobre os reservatórios conhecidos são escassas, ou pontuais, restringindo-se aos testemunhos de sondagem, amostras de calha e perfis. Mesmo as seções sísmicas oferecendo uma ampla cobertura lateral, na maioria dos casos, padecem de baixa resolução. Desta forma, tem-se utilizado de afloramentos análogos a reservatórios como a alternativa mais viável para extrair parâmetros qualitativos e quan-titativos (SOUZA 2013). Com as informações obtidas nos afloramentos análogos é pos-sível também elaborar modelos virtuais 3D que podem ser úteis aos engenheiros e geólo-gos de reservatório.

Autores como McMechan et al. (1998), Van Dam e Schlager (2000), Loucks et al. (2004) e Guidry et al. (2007) utilizam o Ground Penetrating Radar (GPR) para ima-gear e caracterizar em 3D as geometrias de afloramentos análogos a reservatórios petro-líferos.

Os afloramentos análogos correspondem a grandes exposições de áreas rochosas em superfície, de tal forma que permitem a sua caracterização tridimensional, e assim,

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Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 2 proporcionam aos geocientistas a chance de melhor caracterizar os aspectos espaciais e geométricos de sistemas semelhantes aos encontrados nos reservatórios em subsuperfície (SOUZA, 2013). O estudo neste tipo de afloramento pode, quando associado a outros dados geológicos e geofísicos, como perfis e amostras de poços, perfis sísmicos, testemu-nhos de sondagem, etc, propiciar a determinação da distribuição espacial das proprieda-des petrofísicas que controlam as acumulações de hidrocarbonetos em uma escala de de-talhe, que muitas vezes não pode ser obtida através da interpretação sísmica (MCME-CHAN et al. 1997). Portanto, quando aliados a informações estratigráficas e sedimento-lógicas, os dados de GPR fornecem acurados modelos geológicos de reservatórios análo-gos, que contribuem na realização de simulações numéricas, auxiliando na previsão do comportamento dos campos e também no desenvolvimento de modelos de fluxo de flui-dos dentro flui-dos reservatórios (MCMECHAN op. cit.).

1.3 Objetivos

Este trabalho tem como objetivo geral à obtenção de dados indiretos, de sistemas eólicos, situados na Praia de Pitangui, município de Ceará-Mirim/RN, com o método ge-ofísico GPR. Tendo como objetivos específicos a representação de geometrias internas deposicionais, desse sistema eólico. E também a montagem de um arcabouço cronoestra-tigráfico do campo de dunas estudado.

1.4 Localização e vias de acesso

A área estudada está localizada na porção leste, litoral oriental, do Estado do Rio Grande do Norte (RN), inserida no contexto de sedimentos e rochas quaternárias (dunas, rochas praiais/beachrocks, terraços marinhos e aluvionares e coberturas arenosas diver-sas). Está inserida no município de Ceará-Mirim (RN), entre as praias de Pitangui e Ja-cumã. Partindo de Natal/RN, o acesso à área pode ser feito através da BR-101, sentido norte e depois pela estrada de Pitangui, continuando pela RN-306, seguindo para norte (Figura 1.1). As coordenadas dos vértices da área que abrange a duna estudadasão: V1 -

252585 m E, 9381631 m S; V2 - 249889 m E, 9381631 m S; V3 - 249889 m E, 9378928

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Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN

Damasceno, M.B 3 Figura 1.1 – Mapa Geológico e de localização da área em estudo (dados SIG/RN CPRM, 2006).

V1

V2

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Capítulo 2 – Geologia Regional

Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 4

2. GEOLOGIA REGIONAL

2.1

Introdução

Segundo Vital et al. (2006) a zona sedimentar costeira do Estado do Rio Grande do Norte possui uma extensão de 410 km de costa, constituída predominantemente por praias arenosas (72%) e falésias ativas da Formação Barreiras (26%), subdividida em dois setores distintos, em função da direção preferencial da linha de costa: o Litoral Oriental, de direção Norte-Sul, e o Litoral Setentrional, de direção Leste-Oeste.

Geomorfologicamente, a área estudada está incluída na “Região Nordestina” ou “Litoral das Barreiras” de Silveira (1964), caracterizada pela constante presença dos depósitos sedimentares da Formação Barreiras. A planície, os tabuleiros costeiros, arenitos de praia (beachrocks) e os campos de dunas são apresentados por Vital et al. (2006) como os elementos de relevo predominantes em todo o litoral. O litoral Oriental, a norte de Natal, apresenta um relevo mais plano (Figura 2.1), sem desníveis pronunciados e falésias vivas, predominando as praias extensas e os campos de dunas parabólicas controladas pela vegetação.

Figura 2.1 – Mapa de relevo da faixa costeira do RN, a norte de Natal, área de abrangência do trabalho. O

relevo se mostra relativamente plano sem desníveis pronunciados e falésias vivas, ocorrendo mais comumente praias extensas e campos de dunas. Fonte: SIG/RN CPRM, 2006.

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O arcabouço estratigráfico da área pode ser sintetizado pelas unidades litoestratigráficas Grupo Barreiras e Formação Potengi; além dos sedimentos que compõem os campos de dunas (Figura 2.2). Sotopostas a estes depósitos encontram-se as rochas sedimentares de idade cretácea ligadas à Bacia Potiguar. Nesta região da zona costeira do Rio Grande do Norte as rochas sedimentares e sedimentos repousam, em não conformidade, sobre as rochas do embasamento Pré-Cambriano (BARRETO et al. 2004).

2.2 Grupo Barreiras

As rochas do Grupo Barreiras se constituem no último registro sedimentar Terciário do Nordeste do Brasil, ainda como registro da história da abertura do Atlântico Sul e representadas pela sequência sedimentar ao longo de mais de 4.000 km do litoral (BEZERRA, 2001).

Moraes Rego (1930) denominou originalmente de Série Barreiras as camadas de argila de cores variegadas, com leitos de areias inconsistentes e concreções ferruginosas que ocorrem desde o vale do rio Amazonas até a costa norte, nordeste e leste brasileira.Alheiros et al. (1988) usa a denominação de Formação Barreiras, do mesmo modo que a concepção original até o

Figura 2.2 – Mapa geológico da faixa costeira do RN, a norte de Natal, que compreende a área de abrangência

deste trabalho. O arcabouço estratigráfico da área se apresenta na forma de depósitos de sedimentos recentes, depósitos de dunas inativas (paleodunas), rochas da Formação Potengi, não representáveis na escala do mapa, e rochas pertencentes ao Grupo Barreiras. Fonte: SIG/RN CPRM, 2006.

(22)

Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 6 momento do estudo, concluindo ser a mais adequada, à luz das informações obtidas na época. Jardim de Sá (1998), Bizzi et al. (2001) e Santos et al. (2002) trazem a concepção de Grupo Barreiras. Entretanto, Bigarella e Andrade (1964) foram os que pioneiramente apresentaram a proposta de subdivisão do Barreiras, passando a usar a denominação Grupo, subdividindo-o em Formação Guararapes (inferior) e Riacho Morno (superior). Posteriormente, Mabesoone (1967) subdividiu o Grupo Barreiras nas Formações Serra do Martins, Guararapes e Macaíba, superpostas pelas unidades edafo-estratigráficas Riacho Morno e Potengi.

A sedimentação do Grupo Barreiras está relacionada a superfícies de aplainamentos, originadas pela separação do continente africano e sul-americano e sofrendo interferências das mudanças climáticas muito intensas no Cenozoico. Sua gênese está associada a diferentes ciclos de erosão e deposição, por conseguinte, a sucessivas superfícies de aplainamentos, originadas por pulsos tectônicos e climáticos (NUNES e SILVA, 2011). As rochas desse grupo ocorrem ao longo de uma faixa próxima ao litoral potiguar em forma de tabuleiros, por vezes constituindo falésias litorâneas, e recobrindo indistintamente litotipos do embasamento Pré-Cambriano e do Grupo Apodi da Bacia Potiguar (ANGELIM et al. 2006).

As mesmas rochas foram interpretadas por Moura (2004), na região de Tibau do Sul/RN, como prováveis depósitos de leques aluviais. Amaral et al. (2008) cita que essa formação, na área de estudo, compreende rochas sedimentares siliciclásticas de origem fluvial. Alheiros et. al. (1998) e Alheiros e Lima-Filho (1991) estudando a região entre o RN e Pernambuco apontaram que as rochas sedimentares da Formação Barreiras teriam sido depositadas em um ambiente fluvial entrelaçado, associado a leques aluviais e a depósitos litorâneos. Menezes et. al. (1998) estudando afloramentos em Canguaretama/RN os interpretou como um sistema fluvial meandrante com influência estuarina. Araújo et. al. (2005), estudando a região da Barreira do Inferno/RN, atribui a essas rochas um sistema deposicional fluvial meandrante, com identificação de supostos depósitos de canal fluvial e de planície de inundação, optando enquadrar o sistema fluvial interpretado como um meandrante de granulometria grossa. Entretanto, estes autores não descartam a possibilidade de se encontrar elementos que pudessem levar à interpretação de eventuais sistemas parálicos.

Acerca da idade, Arai (2006), com estudos palinológicos, têm posicionado a parte inferior do Barreiras no Mioceno inferior a médio (cerca de 16 Ma), e tendo sua sedimentação ligada a subida eustática ocorrida entre o Eomioceno e o Mesomioceno. Entretanto, a ausência de fósseis no Grupo Barreiras impede uma certeza na atribuição desta idade.

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Salim et al. (1975), Mabesoone et al. (1972) e Suguio et al. (1986) com base em dados palinológicos, radiométricos e paleomagnéticos, atribuem um intervalo de sedimentação situado entre o Paleógeno (Oligoceno) e o Neógeno, podendo chegar até o Pleistoceno.

Os registros dessas rochas presentes na área de estudo são representados predominantes por arenitos variegados, pouco coesos (fraca diagênese) a bastante endurecidos (fácies ricas em cimentação por óxido de ferro) (AMARAL op. cit.). Segundo Amaral (op. cit.), o Grupo Barreiras aflora no leito do rio Pratagi, situado a norte da área de estudo.

2.3 Formação Potengi

Mabesoone (1967) apresenta uma subdivisão para o Grupo Barreiras nas Formações Serra do Martins, Guararapes e Macaíba, superpostas pelas unidades edafo-estratigráficas Riacho Morno e Potengi.

A Formação Potengi corresponde à unidade proposta por Campos e Silva (1996) apud Tabosa (2000), caracterizada como rochas sobrepostos estratigraficamente ao Grupo Barreiras e abaixo das dunas. Esta unidade era considera como a parte superior do Grupo Barreiras (MABESOONE et al. 1972), posteriormente Vilaça et al. (1986) e Nogueira et al. (1990) individualizaram a Formação Potengi, separando-a do Grupo Barreiras, descrevendo-a como rochas compostas por sedimentos areno-quartzosos, com pouca argila, grânulos de limonita e coloração amarelo-avermelhada, tornando-se mais escura em direção ao litoral, sendo essa variação de cor relacionada à intensificação do processo de laterização.

Angelim et. al. (2006) mostraram que a unidade pode ser cartografada de modo restrito na região litorânea centro-norte do Rio Grande do Norte, entre as cidades de Macau e Galinhos. Entretanto, a unidade ocorre ao longo do litoral estudado, capeando de forma discordante as rochas do Grupo Barreiras. O contato destes litotipos com o Grupo Barreiras dá-se por meio de uma discordância erosional ou através de uma discordância angular, denotada pelo basculamento ou dobramento dos estratos subjacentes (SOUSA, 2002). Sousa (op. cit.) reconheceu esta formação na região de Icapuí (CE), e sugere, a partir da existência de estratificações cruzadas tabulares de grande porte e de uma bimodalidade textural observada entre alguns dos planos de estratificação, uma deposição associada a um sistema eólico.

Na área de estudo, essa unidade estratigráfica se expressa como arenitos fino a médios, de coloração creme a avermelhado, com icnofósseis, podendo apresentar estratificações cruzadas de grande porte em alguns afloramentos (Figura 2.3 B), entretanto, não são característica obrigatória das rochas dessa formação (Figura 2.3 A e C).

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Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 8 2.4 Depósitos eólicos litorâneos

Os depósitos eólicos estudados pertencem a um campo de dunas fixado pela vegetação, sob a forma de cordões relativamente finos e alongados, dispostos obliquamente à linha de costa, em aproximadamente 40 graus. Os corredores de vento (dunas de deflação) são frequentemente encontrados neste campo de dunas e em outros campos do litoral potiguar. Apresentam-se alongados na direção SE-NW, indicando o sentido predominante de atuação dos ventos (MOURA et al. 2006).

Segundo Barreto et al. (2004) no litoral do RN existem dunas ativas, com um domínio, e inativas, com três domínios distintos. Para caracterizar as dunas inativas o referido autor usou critérios morfológicos, sedimentológicos e biológicos. Os critérios morfológicos incluem a possível modificação dos ângulos de inclinação de barlavento e sotavento, a presença de ravinas e leques de areia, o grau de dissecação e a tendência para a redução da altura da duna e obliteração das formas deposicionais originais. Os critérios sedimentológicos baseiam-se na presença de siltes e argilas pedogenéticas e no grau de seleção da areia. Os critérios biológicos envolvem a presença e a densidade da cobertura vegetal.

Figura 2.3 – Depósitos da Formação Potengi vistos em detalhe (A), mostrando arenito fino a médio de cor

creme, com icnofósseis e sem estrutura aparente. Ou um afloramento de maior porte mostrando que a unidade pode possuir estratificações cruzadas de grande porte (B). Em (C) também um afloramento de grande porte sem estrutura aparente.

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2.4.1 – Dunas móveis

São constituídas por areias esbranquiçadas de granulometria fina a média, bem selecionadas, com grãos arredondados. São do tipo barcana, barcanóide e parabólica formando campos de dunas e interdunas atuais. Elas se superpõem às dunas inativas/paleodunas num processo migratório para NW (ANGELIM et.al. 2006).

O contato entre os depósitos eólicos de dunas inativas e dunas móveis é abrupto, separando dunas de diferentes texturas e colorações (BARRETO et. al. 2004). Estes autores consideram o primeiro domínio como sendo correspondente ao das dunas ativas (DA), caracterizado pela predominância de formas barcanas isoladas e dunas com cristas barcanóides, associadas a frentes parabólicas transgressivas, com pouca ou nenhuma vegetação.

2.4.2 Dunas inativas

ANGELIM et.al. (2006) mostram que os depósitos de dunas inativas são constituídos por areias esbranquiçadas, de granulação fina a média, bem selecionadas, maturas, com estruturas de grain fall e estratificações cruzadas de baixo ângulo, formando dunas tipo barcana, barcanóide e parabólica,originando-se por processos eólicos de tração, saltação e suspensão subaérea, representando as fácies de dunas e interdunas de planície costeira, sendo recobertas por dunas móveis.

Barreto et. al. (2004) identificaram pelo menos quatro domínios de dunas eólicas no estado, dos quais três domínios são de dunas inativas. O primeiro domínio das dunas inativas corresponde às formas nítidas (DIn). São dunas parabólicas compostas, vegetadas e com morfologia nítida nas imagens de sensores remotos. Inclui ainda dunas parabólicas ativas, parcialmente vegetadas e com migração lenta. O segundo domínio apresentado pelos autores é o das dunas inativas com formas tênues (DIt), sendo constituído predominantemente de dunas do tipo parabólica compostas e simples, além de longitudinais, estas últimas correspondentes possivelmente a rastros lineares residuais de dunas parabólicas. O terceiro domínio é o dos lençóis de areia (LA), correspondendo a formas mais tênues ou dissipadas que os demais.

Portanto, a área de trabalho apresenta litotipos do Grupo Barreiras sobrepostos pelas rochas da Formação Potengi. Essas rochas são recobertas pelas coberturas arenosas diversas, no caso as dunas aqui estudadas.

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Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 10

Figura 2.4 – Vista de dunas inativas fixas por vegetação encontradas na área de estudo. Apresentam vegetação

densa, coloração esbranquiçada, podendo ser classificada no domínio das dunas inativas com formas tênues (DIt) de Barreto et. al. (2004).

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Capítulo 3 – Fundamentação Teórica

Damasceno, M.B 11

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

3.1 Sistemas de dunas eólicas costeiras

Sistemas deposicionais eólicos são domínios fisiogeográficos de sedimentação em que os ventos são os principais agentes geológicos, sendo esses processos eólicos mais expressivos em desertos, mas também atuam como importante agente geológico nas áreas costeiras (GIANNINI et al. 2008).

O vento é um eficiente meio de transporte e deposição de partículas, também sendo um eficiente agente selecionador de grãos, mas ineficiente em causar erosão signi-ficativa, quando não está transportando partículas em suspensão (Reineck e Singh, 1980).

Segundo Wilson (1972) são atribuídas três hierarquias distintas para as formas de leito eólicas: marcas onduladas, dunas e draas.

As marcas onduladas (ripples) são formas de leito originadas pela movimentação dos grãos de areia ou grânulos por saltação e rastejamento superficial ao longo do subs-trato (FRYBERGER e SCHENK, 1981), sendo geradas em eventos de curta duração (ho-ras ou dias) (LANCASTER, 1988).

As dunas eólicas podem ser descritas como formas de leito onduladas, controladas por mudanças sazonais na direção e magnitude dos ventos em períodos de 10 a 100 anos (LANCASTER op. cit.). São quase sempre assimétricas, com uma face relevo mais suave, denominada de barlavento (5º a 15º), e uma face de maior inclinação 20º a 35º) chamada de sotavento (Figura 3.1), produzidas pelo transporte e deposição de partículas pelo vento (KOCUREK et al. 1992). Uma das morfologias básicas dessas acumulações de areias são os chamados campos de dunas (dune field). Esses campos de dunas são grandes massas individuais de areia em movimento, constituídas por dunas eólicas simples e/ou compos-tas, entre as quais pode haver áreas interdunas (GIANNINI op. cit.).

Os draas correspondem a formas de leito que apresentam em seu dorso ou na face frontal dunas superpostas migrantes, com comprimento de onda entre 300 e 5500 m e altura de até 500 m (KOCUREK, 1981), sofrendo modificações apenas quando há altera-ções no regime geomorfológico como um todo, com um tempo de reconstituição de 1.000 a 100.000 anos (LANCASTER op. cit.).

As dunas são corpos maiores que as marcas onduladas e menores que os draas, podendo mostrar superposição de marcas onduladas, com comprimento de onda centimé-trico a decimécentimé-trico. Dentro dessa hierarquia, as dunas são tidas ainda como formas

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ondu-Capítulo 3 – Fundamentação Teórica

ladas altas e íngremes o bastante para desenvolver avalanchas de areia no flanco de sota-vento. As formas submétricas a métricas sem face de avalancha podem ser chamadas de megaripples (TAÍRA e SCHOLLE, 1979) ou protodunas (KOCUREK op cit.).

Em áreas costeiras úmidas, onde a possibilidade das dunas serem vegetadas é maior, é utilizado o termo campo de dunas móveis para se referir especialmente aos gran-des campos de dunas em que a presença de vegetação é irrelevante do ponto de vista da sedimentação. Quando as dunas estão posicionadas obliquamente a costa e os campos avançam continente adentro são então denominadas de campos de dunas transgressivos (GIANNINI op cit.).

Usando as características morfológicas observadas em sensores remotos McKee, (1979) elaborou um modelo para descrever os tipos de dunas e seus fatores controladores. Os tipos de dunas mais ocorrentes tanto em desertos como em áreas costeiras úmidas, são as acumulações transversais ao sentido de fluxo eólico principal, sendo elas as dunas transversais, barcanóides e barcanas. As dunas transversais possuem crista aproximada-mente retilínea, com orientação ortogonal ao vento efetivo, pouco variável ao longo de sua extensão. As barcanóides e barcanas são formas de leito eólicas influenciadas por desvios do vento em relação ao azimute principal. As dunas alongadas, com duas direções de faces de avalancha alternadas ao longo do comprimento, são chamadas lineares ou longitudinais, sendo exclusivas de ambientes desérticos. As formas de dunas em estrela se formam pela ocorrência de ventos com sentidos de fluxo variados. As dunas reversas são formadas através da alternância de fluxos eólicos opostos. As parabólicas e blowouts,

Figura 3.1 – Esquema das partes presentes em uma duna típica. A direção incidente do vento (flecha

azul) influencia diretamente no comportamento das estruturas de uma duna. A face de barlavento é aquela na qual o vento incide. A face de sotavento é aquela na qual ocorre as avalanchas de areia e migração da duna.

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que são elípticas em planta tendo uma escavação central em forma de prato, são contro-ladas por estabilização parcial, aliada a existência de vegetação e/ou nível freático alto, por isso tendo ocorrência quase exclusiva em áreas úmidas. Também controladas por ve-getação e/ou umidade são as dunas dômicas, caracterizadas pela forma circular ou elíptica em planta, sem face de avalanchas evidentes (McKee, 1979) (Figura 3.2).

Já as áreas de interdunas podem ser definidas como zonas onde atuam, predomi-nantemente, processos erosivos e não eólicos, estes dominantemente deposicionais (MCKEE 1979 e 1983). Langford (1989) apontou a oscilação do nível freático como es-sencial na dinâmica sedimentar das interdunas. McKee (1982) identificou interdunas se-cas e úmidas, no Deserto da Namíbia, além de seis tipos principais de depósitos: depósitos deflacionares residuais, areias vegetadas, areias com estratificações cruzadas truncadas, areias maciças com ou sem microondulações, depósitos lacustres e Sabkhas ou playas.

3.2 Tipos básicos de sistemas deposicionais eólicos

Kocurek e Havholm (1993) classificaram os sistemas eólicos a partir dos fatores que provocam sua estabilização, em secos, úmidos e estabilizados. O principal fator de classificação é a posição do nível freático e sua franja de capilaridade em relação à super-fície deposicional. Para os sistemas eólicos secos, os autores mostraram que possuem

Figura 3.2 – Representação esquemática mostrando alguns tipos básicos de dunas e sua relação com a

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nível freático e franja de capilaridade abaixo da superfície deposicional, com disponibili-dade de areia para o transporte. Esses sistemas podem variar desde dunas isoladas que migram sobre um substrato deflacionar até mares de areia dominados por campos de du-nas. No primeiro caso as dunas estão separadas por amplas planícies interdudu-nas. No se-gundo caso, a escassez de água leva a incoesão dos sedimentos, inclusive nas planícies interdunas, sendo suscetíveis à erosão e redeposição. O fim da acumulação nos sistemas eólicos secos pode ocorrer devido à queda de aporte sedimentar ou o depósito atingiu tal altura que não haja mais condição para desaceleração do vento.

Nos sistemas eólicos úmidos o nível freático e sua franja de capilaridade encon-tram-se aflorantes ou próximos da superfície. A presença de água próxima à superfície em ambientes costeiros é controlada pelo comportamento da água subterrânea, que sofre influências não só do clima, mas também da taxa de subsidência e da variação do nível do mar. Com mais água presente no sistema o potencial erosivo é diminuído além da quantidade de sedimentos que podem ser transportados pelo vento. Sendo assim, os fato-res aerodinâmicos não serão os únicos controladofato-res dos mecanismos fato-responsáveis pela dinâmica das formas de leito e estabilização do sistema. A redução do potencial erosivo vai favorecer a preservação de depósitos interdunas nestes sistemas, ou mesmo o apare-cimento de sabkhas e outras associações de fácies subaquosas (Kocurek e Havholm op. cit.).

O terceiro sistema é chamado sistema eólico estabilizado. Esse é caracterizado pela ação de fatores estabilizadores que atuam simultaneamente ao transporte, deposição e acumulação de sedimentos, sem afetar o sistema como um todo. Os fatores são tipica-mente de caráter local e incluem vegetação, cimentação, filmes de lama e depósitos resi-duais de cascalho. Esses sistemas parecem na verdade representar mais um estágio de desenvolvimento do que propriamente uma classe de sistema eólico (Kocurek e Havholm op. cit.).

Acerca das planícies interdunas, quando são assoreadas por areia eólica, chamam-se depressões interdunas. No registro das mesmas cada duna é soterrada pela duna subchamam-se- subse-quente, rapidamente, sem erosão significativa. Decorrente disso são raros os registros es-tratigráficos em meio a sistemas eólicos secos (DONATTI et al. 2001; DONATTI, 2002).

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3.3 Processos e produtos eólicos

Um passo importante para o entendimento dos processos e produtos eólicos é a análise da interação entre vento e o substrato arenoso de modo a conhecer os mecanismos de deposição coletiva dominada por tração, decantação ou fluxo gravitacional incoesivo ou coesivo. É importante também a análise da dinâmica de dunas e o entendimento das estruturas sedimentares de escala maior (GIANNINI et. al. 2008).

Uma característica distintiva de areias depositadas por vento é a bimodalidade granulométrica bem definida, ocorrendo em linhas paralelas de grãos (BAGNOLD, 1941; FOLK, 1968 apud TAIRA e SCHOLLE, 1979; GLENNIE, 1970). Todavia a petrotrama bimodal não é exclusiva de depósitos eólicos. Os exemplos de bimodalidade mais evi-dentes em ambientes eólicos ocorrem em ondulações sem face de avalancha (TAIRA e SCHOLLE, 1979) típicas de interdunas de lençóis de areia.

3.3.1 Estruturas associadas em escala de duna

Estão tipicamente associadas às dunas estruturas sedimentares como, por exem-plo, estratificações cruzadas e superfícies de truncamento (GIANNINI et. al. 2008). As estratificações cruzadas ligadas a sistemas eólicos são classicamente identificadas pela sua inclinação, podendo ser elevada. Isso está ligado ao ângulo natural de repouso de areia no ar, e o grande porte das séries, em espessura e extensão (GIANNINI op. cit.). Entretanto essas feições não são, isoladamente, exclusivas nem obrigatórias de depósitos eólicos. A eficiência da utilização desses critérios é melhor atingida quando são utilizadas combinadas entre si ou com estruturas menores típicas de ambiente eólico, como as mar-cas onduladas, entre outros (GIANNINI op. cit.).

A distinção do tipo de dunas, em termos da geometria, que gera determinada es-tratificação é algo complicado. Como regra geral, a identificação segura da geometria da duna pressupõe caracterização detalhada da geometria das estratificações (GIANNINI op. cit.).

Nas dunas transversais clássicas, os flancos de sotavento, de direção e mergulho pouco variáveis refletem-se na geometria planar das estratificações cruzadas (Figura 3.3A) e na distribuição unimodal de azimutes de mergulho (MCKEE, 1979). Vão ser ge-radas geometrias subtabular, cuneiforme ou sigmoide de parte das séries de estratificações cruzadas (MCKEE op. cit.).

Nas formas barcanas ou barcanóides, devido a sinuosidade da crista o azimute de mergulho varia de até 120° ao longo da face de sotavento. A resultante são estratificações

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cruzadas acanaladas (Figura 3.3C), séries lenticulares (GIANNINI op. cit.). Em seção ortogonal a direção do vento aparece o padrão festonado típico (Figura 3.3B) (BROOK-FIELD, 1977).

Nas dunas lineares (seif), a alternância de duas direções principais de ventos do-minantes, com até 120° de diferença de azimute, se reflete na atitude espacial das faces de avalancha (Bagnold, 1941; MCKEE e TIBBITTS, 1964). As séries de estratificações cruzadas, subtabulares a cuneiforme, apresentam padrão entrelaçado na crista, com su-perfícies de truncamento em forma de letra Z (MCKEE e TIBBITTS, op. cit.).

As dunas parabólicas são as mais expressivas e lembradas quando se trata de du-nas vegetadas, isso talvez ligado a grande expressão geomorfológica. Sua existência é melhor indicada no registro pelos rastros lineares deixados por sua passagem do que por suas estruturas (MCKEE op. cit.). Podem ser confundidas com outras feições eólicas cos-teiras que podem exibir formas parabólicas, como frentes ou lobos deposicionais de cam-pos de dunas transgressivos. As estruturas internas de lobos são basicamente de estratifi-cações cruzadas com rumo de mergulho das faces de avalancha variável até 120°. Nas

Figura 3.3 – Esquema mostrando alguns tipos de estratificações cruzadas possíveis de serem

observa-das. É possível ver em A que nas dunas transversais clássicas, os flancos de sotavento, de direção e mergulho são pouco variáveis, refletindo geometria planar das estratificações. Em B e C, é visível que nas formas barcanas ou barcanóides, a sinuosidade da crista e a variação do azimute de mergulho, reflete estratificações cruzadas acanaladas. Em seção ortogonal a direção do vento aparece o padrão festonado. Adaptado de GIANNINI, 2008.

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partes laterais e frontal do lobo, encontram-se estratificações cruzadas aproximadamente planares (MCKEE op. cit.).

Outras estruturas importantes encontradas nas dunas são as superfícies limitantes. Autores como Stokes (1961, 1968), Phoenix (1963), McKee (1966) e Thompson (1969) descreveram essas estruturas como superfícies planares ou convexas para cima, eventu-almente demarcadas por uma linha de rudáceos ou por cimentação ferruginosa. Stokes (1968) mostra a gênese dessas estruturas como planos gerados pela interceptação da su-perfície deposicional pelo lençol freático, através do efeito combinado de elevação do nível da água e de aumento da relação erosão/deposição. Entretanto Brookfield (1977) mostrou que o modelo de Stokes (1968) não era aplicável e nem explicava todos os casos. Então propôs um mecanismo alternativo de formação destas superfícies, reconhecendo três ordens de superfícies limitantes em depósitos eólicos (Figura 3.4).

Este mecanismo seria o cavalgamento de draas, onde os planos de cavalgamento seriam as superfícies de 1ª ordem, sendo essas planares ou planos de acamamento conve-xos, as quais cortam estratificações cruzadas ou outros tipos de estruturas de dunas. Kocu-rek (1981, 1988) propôs alterações ao modelo de Brookfield (1977) e sugeriu que as su-perfícies de 1ª ordem também podem formar-se através da migração de interdunas sobre dunas, mostrando que essas superfícies não indicam necessariamente a existência de draas.

Em escala menor existem as superfícies de 2ª ordem (BROOKFIELD 1977; KOCUREK 1988), caracterizadas pelo mergulho suave para sotavento e pela posição en-tre sucessões submétricas de estratificações cruzadas tabulares. Segundo Kocurek (1988),

Figura 3.4 – Esquema de hierarquização das superfícies limitantes proposto por Brookfield (1997). As

superfícies de 1ª ordem estariam ligadas a cavalgamento de draas. As de 2ª ordem ligadas ao cavalga-mento de dunas. As de 3ª ordem ligadas a superfícies de reativação. Adaptado de Araújo (2005).

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as superfícies de 2ª ordem implicam na existência de draas, correspondendo a migração de dunas sobre superfícies de draas, desse modo em dunas simples cavalgantes essas superfícies são ausentes, e as de 3ª ordem podem ser truncadas diretamente pelas de 1ª ordem.

Segundo Brookfield (1977) superfícies de 3ª ordem são planares ou curvas, porém em escala de séries de laminas cruzadas. Elas truncam as laminações cruzadas abaixo e são concordantemente transgredidas pelas laminações acima. Constituem, assim, super-fícies de reativação.

Kocurek (1996) alerta para o fato de que os critérios adotados por Brookfield (1977) podem suscitar dúvidas quanto à definição das superfícies limitantes, uma vez que superfícies de 2ª e 3ª ordens em seções paralelas à migração das formas de leito são simi-lares e o esquema hierárquico não contribuiria para a determinação das superfícies. Dessa forma, Kocurek (op. cit.) propõem uma classificação genética e definiu três tipos princi-pais de superfícies formadas pela migração e cavalgamento de dunas eólicas: superfícies de reativação, de superposição e de interdunas, as quais equivalem as superfícies de 3ª, 2ª e 1ª ordem, respectivamente. Assim, o cavalgamento de dunas simples produz sets sim-ples de estratificações cruzadas entre duas superfícies de 1ª ordem, as quais correspondem a pavimentos de migração de uma área interdunar. Em draas, as três ordens podem estar presentes, desde que a superfície da megaduna seja coberta por formas superimpostas (Figura 3.5).

Essas estruturas foram de suma importância para se alcançar os objetivos propos-tos por estes trabalhos. Então, foram observadas as estruturas das estratificações cruzadas de grande porte e as superfícies limitantes, as quais foram devidamente hierarquizadas.

Figura 3.5 – Esquema de alterações proposto por Kocurek (1996) para as superfícies limitantes

con-forme propôs Brookfield (1977). No caso, para Kocurek (1996) as superfícies de 1ª ordem estão ligadas a depósitos de interdunas, as de 2ª ordem ligadas a migração de dunas sobre dunas e as de 3ª ordem a superfícies de reativação na sedimentação da duna. Adaptado de Araújo (2005).

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Capítulo 4 – Metodologia

4. METOLOGIA

4.1 Introdução

O objetivo principal desse trabalho foi o de caracterizar as geometrias internas das dunas da região de Pitangui/RN, para montar o seu arcabouço cronoestratigráfico. A metodologia em-pregada neste trabalho foi elaborada em função da infraestrutura oferecida no Laboratório de Análises Estratigráficas (LAE) e dos objetivos propostos neste trabalho (Figura 4.1).

Para tanto, foram utilizadas técnicas estratigráficas e geofísicas auxiliadas por técnicas topográficas. As geometrias internas das dunas foram caracterizadas com o auxílio do Radar de Penetração do Solo (Ground Penetrating Radar - GPR). As correções topográficas e o georre-ferenciamento das seções GPR foram feitas com o auxílio de um Sistema de Posicionamento Global Geodésico (GPS).

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Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 20 A etapa da caracterização das secções GPR é, geralmente, auxiliada pelos mesmos con-ceitos da estratigrafia sísmica (ARAÚJO, 2006).No caso deste trabalho foram observadas as terminações dos refletores para identificar e delimitar as superfícies limitantes.

Dentre os conceitos utilizados no trabalho estão os de onlap, downlap, toplap e trunca-tion (ou truncamento erosivo).

Este trabalho foi dividido em três etapas diferentes que consistiram da etapa: Pré-campo, de Campo e Pós-campo (Figura 4.1).

4.2 Etapa Pré-campo

Esta etapa foi iniciada com uma revisão bibliográfica, que se estendeu no decorrer das etapas posteriores, auxiliando e servindo de base para o trabalho aqui desenvolvido.

A seleção da área de estudo foi realizada com o uso de imagens de satélites fornecidas pelo software Google Earth, acompanhadas por visitas ao campo, antes das aquisições. A área está inserida em uma região de campo de dunas costeiras, situada nas proximidades da praia de Pitangui, município de Extremoz/RN. Foi escolhida devido à relativa escassez de trabalhos ge-ológicos produzidos acerca do litoral oriental do RN. Visando também a aplicação e avaliação da viabilidade da metodologia empregada para caracterização do arcabouço cronoestratigráfico da duna e enriquecimento do conhecimento geológico da região.

Nessa mesma fase foram locadas as posições das seções geofísicas que seriam adquiri-das na etapa posterior (Figura 4.2). Essas seções foram posicionaadquiri-das na direção NW-SE, ou seja, longitudinalmente ao sentido preferencial dos ventos e de migração das dunas, visando enxergar as geometrias internas, que são formadas nas dunas quando as mesmas migram im-pulsionadas pelos ventos. Ainda, foram locadas em porções que se esperava serem predomi-nantemente constituídas por dunas, visto que o campo de dunas também possui afloramentos da Formação Potengi. Também foram locadas seções transversais ortogonais as seções longi-tudinais (Figura 4.2)

A metodologia empregada foi escolhida também nessa fase e corresponde a comumente utilizada no LAE. Assim, foi determinada a frequência central da antena a ser utilizada. A fre-quência não poderia ser muito elevada, porque se ganharia em resolução, mas se perderia em profundidade de investigação. Nem poderia ser muito baixa, porque ser ganharia em profundi-dade de investigação, mas se perderia resolução. Portanto, optou-se pela antena de frequência central de 200 MHz, por apresentar uma profundidade de investigação e resolução mais ade-quadas ao trabalho.

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4.3 Etapa de campo

O objetivo dessa etapa de trabalho era contribuir para o conhecimento geológico da re-gião a partir da aplicação da metodologia proposta por esse trabalho. Para atingir esses objetivos foi feita a aquisição de dados geológicos e geofísicos. O método utilizado para obter os dados geofísicos foi o GPR, auxiliado pelo GPS. Tais levantamentos tinham o objetivo de obter dados suficientes para a caracterização das geometrias internas da duna escolhida. O uso dessas tec-nologias será abordado abaixo.

4.3.1 Radar de Penetração do Solo (GPR)

O GPR trata-se de um método geofísico, que fornecem informações sobre as proprieda-des físicas do subsolo sem a necessidade de uma ação invasiva, como escavações, trincheiras, sondagens, dentre outros.

Os métodos geofísicos são classificados em dois grupos: métodos ativos e passivos. Os primeiros medem a resposta de um alvo em subsuperfície após a estimulação artificial por meio de energia eletromagnética, elétrica e sísmica. Por sua vez, os métodos passivos consistem na medição de campos ou propriedades naturais da terra - gravimétricos, magnéticos e radiométri-cos (ANNAN,1992).

Figura 4.2 – Vista da área de trabalho com o a disposição, em planta das seções de GPR, constituídas por duas

seções longitudinais principais e quatro seções transversais. Mostra também as bases de GPS implantadas na área afim de auxiliar no levantamento geofísico.

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Imageamento com GPR de Geometrias Internas de Dunas Eólicas, no Litoral Oriental do RN 22 No método GPR as principais propriedades e relações eletromagnéticas que influenciam são a permissividade dielétrica, constante dielétrica, condutividade elétrica e a permeabilidade magnética (ANNAN, op. cit.). Assim, o GPR é um método geofísico ativo, pois emite pulsos de ondas, eletromagnético, pois essas ondas são eletromagnéticas, que produz imagens de alta resolução de estruturas e feições rasas presentes em subsuperfície (ANNAN e DAVIS, 1997). O princípio do método está na geração e emissão de pulsos de ondas eletromagnéticas com alta frequência (16 MHz a 2.6 GHz) e duração de nanosegundos (10-9 s) (ANNAN, 2001).

Quando o pulso de onda eletromagnético emitido pelo equipamento atinge meios com diferentes propriedades eletromagnéticas, a velocidade de propagação muda. Assim, parte da energia é refletida, sendo captada na antena receptora, e a outra parte sofre refração, continu-ando a se propagar em subsuperfície até encontrar outra região de contraste, ou ser totalmente absorvida pelo meio (ANNAN, 2001).

A escolha da frequência da antena a ser utilizada é função dos objetivos do levanta-mento. Quanto maior a frequência central da antena, menor a profundidade de investigação e melhor será a resolução espacial, e quanto menor a frequência, maior a profundidade de inves-tigação, porém, menor será a resolução (ANNAN, 1992).

O tempo decorrido entre a emissão do pulso da onda eletromagnética por uma antena transmissora até o momento em que é registrado o retorno por uma antena receptora, após atin-gir o alvo, ou algum outro obstáculo, e retornar a superfície, é denominado de tempo duplo. O mesmo é registrado e armazenado por uma unidade de controle, registrando também a intensi-dade do sinal refletido (ANNAN 2001).

A emissão de um pulso é chamada de Scan e após a transmissão da onda a unidade de controle inicia uma contagem de tempo, chamada Range, em nanosegundos, durante a qual irá amostrar (Sample) um número fixo de vezes um mesmo ponto e será captado pela antena re-ceptora (ANNAN op. cit.). Esse registro em cada ponto é chamado de traço. O conjunto de uma sequência de amostragens retratando uma superfície alvo em comum é o que é denominado de refletor (ANNAN, op. cit.).

O produto final do levantamento é chamado de Radargrama, este é representado de duas formas: Wiggle Trace (traços não interpolados) e Linescan (Figura 4.2). Para a área das geoci-ências o mais utilizado é o último citado, consistindo da interpolação de um conjunto de traços associados a uma determinada paleta de cores (ANNAN, 2003).

No radargrama o eixo horizontal representa a distância percorrida pelo sistema GPR ao longo da aquisição, e o eixo vertical o tempo duplo de propagação do pulso eletromagnético.

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No processamento é possível, a partir da análise do campo de velocidades do meio, converter as informações de tempo em profundidade (ANNAN op. cit.).

Neste trabalho optou-se pela utilização de uma antena com frequência de 200 MHz, constituída de uma antena transmissora e uma receptora (Figura 4.2). A aquisição foi feita em modo contínuo, sendo controlada a emissão de um Scan por uma distância predeterminada e informada a unidade de controle, no caso 2 cm, sendo esta distância controlada com auxílio de um odômetro acoplado a antena (Figura 4.2). Então, a cada 2 cm percorridos pelo odômetro era emitido um Scan.

A janela de amostragem (range) escolhida foi a de 400 ns, e o número de amostragens feitas (sample) de 2048, atribuindo uma constante dielétrica de 3,5, constante essa dentro do intervalo (3-5) proposto por Annan (2001) para a areia seca.

Foram adquiridos dois perfis no sentido longitudinal da duna, denominadas na unidade de controle de LG1e LG3, sendo estas divididas em seções menores demarcadas com auxílio de piquetes, denominadas de LG1P1, LG1P2 e assim por diante. Também foram adquiridas linhas perpendiculares as principais, denominadas de TRANS_03, TRANS_04, TRANS_05 e TRANS-06. Essas tinham por objetivo o detalhamento de porções da duna.

Figura 4.3 – Vista da área de trabalho com o a disposição do equipamento como exemplo de aquisição de um

perfil GPR com afastamento contínuo, com sistema SIR-3000 e antena de 200 MHz e seu respectivo produto. Adaptado de Souza, 2013.