Utilização de Testemunhador Livre na Região dos Poços de Lama
L. R. Martins1; I. R. Martins1 & R. R. Martins11
South West Atlantic Coastal and Marine Geology Group.
RESUMO
O uso de amostradores e testemunhadores geológicos na obtenção de amostras representativas do piso marinho representa uma etapa essencial nos estudos relativos ao conhecimento da natureza da cobertura sedimentar presente.
Através dos anos, muitos mecanismos de variados tipos, capacidades e desempenhos foram desenvolvidos e utilizados, todos eles empregando meio flutuante adequado, dotado de guincho e cabo.
O desenvolvimento e a colocação em serviço de dispositivo com lançamento e recuperação livre, dispensando a utilização de navio oceanográfico, guincho e cabo de conexão, propiciou o estudo de feições e ou coberturas que requeriam um detalhamento especial.
Alicerçado na experiência adquirida em missões anteriores, os autores realizaram um trabalho específico na área conhecida como poços de lama, localizada na plataforma continental interna do Rio Grande do Sul e do Uruguai, na zona de influência do Rio de La Plata.
O testemunhador Boomerang IM1890, originalmente desenvolvido pela firma Benthos Inc. e atualmente com registro pertencente a Mooring Sytems Inc. (USA), foi usado com sucesso no presente trabalho de detalhamento.
ABSTRACT
The use of geological samplers and corers to collect representative samples from the seafloor represents an important phase in the studies related to the knowledge of the sedimentary cover nature and properties.
Through the years many devices of varied types, capacities and performances were developed, all of them using adequate oceanographic ship, winches and connection cables.
The development and use of a new instrument with free release and recovery promotes the study of features and sediments that demand special detailed work.
Based on previous experience, the authors developed a study in an area known as mud wells along the southern Rio Grande do Sul and Uruguay inner continental shelf, in the area of Rio de La Plata influence.
The Boomerang Corer IM1890, originally developed by Benthos Inc. and actually property of the Mooring Systems Inc. (USA) was successfully used to characterize the muddy sequence of the area.
INTRODUÇÃO
Amostras de sedimentos do piso marinho são obtidas através de um amplo espectro de mecanismos conhecidos como amostradores e testemunhadores. Alguns perfazem objetivos globais de amostragem (mapeamento das litofácies presentes na plataforma continental), outros são desenvolvidos de acordo com as necessidades específicas do estudo a ser realizado (detalhamento da ocorrência de sedimentos economicamente importantes).
Durante os longos anos de experiência adquirida através da obtenção de amostras superficiais e de testemunhos geológicos, os autores tiveram a oportunidade de utilizar, em projetos desenvolvidos pelo Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica – CECO/UFRGS, os mais variados dispositivos disponíveis, bem como de avaliar suas respectivas rentabilidades em termos de qualidade e quantidade do material amostrado.
Em sua grande maioria, os amostradores e testemunhadores utilizados apresentavam como elemento comum uma conexão com o meio flutuante através do uso de um guincho e cabo para recuperação do equipamento e respectivas amostras. Nessa categoria, foram empregados com sucesso, dependendo da natureza do fundo e da quantidade requerida de material para análise, vários dispositivos de trabalho.
Dessa forma, amostradores tipo buscafundo como Dietz-LaFond, Mud-snapper, Chamshell, Orange Peel, Van Veen, Shipeck; tipo caixa como Box sampler, dragas das mais variadas capacidades como Phipps, Gibbs, Underway; testemunhadores por gravidade ou pistão como Phleger, Driscoll e por vibração, como Vibracorer entre outros, foram utilizados com sucesso em estudos desenvolvidos na margem continental e em zonas costeiras (lagunas, deltas, praias, estuários) no decorrer de projetos nacionais e regionais de geologia marinha como PGGM, REMAC, OSNLR/COMEMIR e COMAR.
Mais recentemente, foram colocados em uso em estudos da mesma natureza outros instrumentos como o Triggered piston corer, Hydrostatic corer, Hammer corer, Rockdrill, Maxicorer, Selcorer (ARDUS et al., 2000)
Kastelot box corer (GRIFFITHS & THORPE, 1996).
Durante os anos de utilização de primeiro grupo de equipamentos, coube à firma Benthos Inc. (Falmouth, Massachussets, USA) num estudo conjunto com o Woods Hole Oceanographic Institution (Cap Cod, Massachussets, USA), inovar de forma substancial as técnicas de obtenção de testemunhos geológicos. Foi projetado, construído e colocado no mercado o testemunhador Boomerang para ser usado em trabalhos específicos e de detalhamento preciso como em canais alimentadores de canyons e outros vales submarinos, em antigas linhas de praia, em vales fluviais afogados, em altos topográficos e em outras feições (BENTHOS, 1973. A partir de março de 2002, o Boomerang passou a ser propriedade da Mooring Systems Inc.-MSI (Cataumet, USA), que continua a oferecer no mercado o testemunhador através de encomenda.
Na plataforma continental do Atlântico Sudoeste o testemunhador Boomerang foi utilizado no Brasil (MARTINS, 1973) e na Argentina (SHN, 1974).
ESTRUTURA E FUNCIONAMENTO DO TESTEMUNHADOR
O testemunhador desse tipo não necessita a utilização de guincho ou cabo para o seu lançamento e/ou recuperação, dispensando qualquer outro tipo de conexão com o meio flutuante. O instrumento liberado pela embarcação assenta por gravidade até o fundo a ser amostrado, obtém o testemunho que retorna e flutua à superfície da água (MOORE, 1961; BOWEN & SACHS, 1964; SACHS & RAYMOND, 1965).
O peso total do amostrador é de 83 kg, consistindo de uma parte não recuperável de 72 kg e outra recuperável de 11 kg. A parte recuperável consiste de um conjunto flutuador e liner plástico, sendo o primeiro integrado por dois balões de vidro de 25 cm de diâmetro, tendo um poder flutuador de 25 kg e o outro contendo uma lâmpada com capacidade flutuadora de 1,8 kg.
Estes balões suportam a pressão da água até uma profundidade de 6.400 m e a lâmpada contida em um deles, ascende-se a intervalos de 2 segundos por um período de 16
horas. Os dois balões acham-se contidos numa rede de nailon, sendo que o conjunto flutuador e o liner são conectados por uma corda igualmente de nailon.
O liner é constituído por um tubo plástico de 120 cm de comprimento (diâmetro externo de 72 mm e interno de 65 mm), apresentando uma ponta de bronze (retentor do testemunho) prevenindo o fluxo descendente de material quando o conjunto liberado após a amostragem sobe à superfície.
A parte não recuperável consiste de um cilindro metálico (diâmetro externo de 30 cm) e um tubo de aço com lastro de ferro inserido na parte superior. A parte inferior do tubo possui uma ponta de aço que é circundada por um peso deslizante ligado com a alavanca liberadora da parte flutuante, como pode ser observado na Figura 1, montada na base do cilindro e fixada por uma bola de borracha. O tubo plástico do liner se encaixa internamente no tubo de aço.
Figura 1. Conjunto metálico (A) e flutuador (B) do testemunhador, seqüência operacional (C) e detalhes do cortador e conjunto liberador (D).
Todo o conjunto assenta verticalmente a uma velocidade terminal de 450 m por minuto. À profundidade de 10 m, a bola de borracha é comprimida e a alavanca liberadora é mantida numa posição horizontal pelo peso deslizante ao longo do tubo metálico.
Ao impacto com o fundo, o tubo metálico corta o sedimento e o peso deslizante sobe, devido à pressão do fundo, liberando o disparador que se liga com o balão de vidro. Ao subir, o conjunto flutuador (balões de vidro) carrega consigo o tubo plástico contendo o testemunho geológico. A velocidade ascendente é de aproximadamente 75 metros por minuto.
A operação desde a liberação do instrumento até a emersão à superfície, em águas de profundidade de 1.000 m consome tempo aproximado de 15 min.
O testemunhador Boomerang exige, para seu perfeito desempenho, uma profundidade superior à 15 metros. Sua utilização é recomendável em período noturno, sendo que sua utilização durante o dia é condicionada à imediata recuperação do conjunto flutuante, e uso em profundidades moderadas e condições de mar pouco agitado, sendo a utilidade do flash bem menor durante o dia, funcionando melhor a esfera pintada na cor laranja, modificação introduzida por um dos autores da presente nota.
RESULTADOS
Um dos primeiros e mais forte argumento contrário a utilização do testemunhador Boomerang foi o custo unitário de cada lançamento (perda da parte descartável) e a obtenção de um testemunho curto. Sendo constituído por dois conjuntos básicos, sendo um descartável e outro flutuante com impossibilidade de reutilização do primeiro, tornava oneroso o custo total da operação.
Com o advento da participação dos centros de pesquisa em geologia marinha do Brasil, do Uruguai e da Argentina em programas globais a partir de 1986 (OSNLR-COMEMIR, COMAR, e ASOS especialmente) e a necessidade de enriquecer os modelos evolutivos construídos para a margem continental do Atlântico Sudoeste, com dados adicionais sobre certas feições consideradas
importantes, optou-se pela utilização de certos mecanismos especiais na obtenção dessas informações.
Com o apoio do consórcio GloMap (Sea Floor Research), trinta conjuntos foram disponibilizados para uso na área piloto ASOS/COMAR. (Cabo Frio – Península Valdés). A área trabalhada em missão efetuada em 1999 foi a litofácies lamosa ocorrente na região conhecida como poços de lama (pozos de fango, mud wells), (Fig. 2).
Uma das vantagens apresentada pelo testemunhador Boomerang dispensando a utilização de navio oceanográfico, foi usufruída nesse trabalho com o uso de barco pesqueiro.
Os lançamentos efetuados no presente estudo foram realizados em sua maioria durante a noite. Para fins de teste de localização e recuperação, quatro liberações do equipamento foram feitas durante o dia, com boa recuperação.
Os testemunhadores utilizados (23 ao todo) foram lançados seguindo um perfil tomado ao longo do eixo maior do corpo lamoso (Perfil A) e três transversais (Perfis B, C e D), em condições de mar calmo. Com exceção de um não localizado, todos os demais conjuntos flutuantes foram recuperados. A rentabilidade em termos de coluna sedimentar amostrada foi excelente, variando de 85 a 97% (Tab. 1) de material sedimentar para estudo, não apresentando perturbações decorrentes da etapa desde o fundo até a chegada ao convés.
A área trabalhada situada na plataforma interna entre o banco de La Plata e a linha de costa, está representada por um conjunto de antigos canais do Rio de La PLata, que se estende pela plataforma interna do Uruguai e sul do Rio Grande do Sul (BUTLER, 1970; MARTINS et al. 1967; URIEN & OTTMAN, 1971; URIEN & EWING, 1974).
A caracterização desses paleocanais é perfeitamente identificável nos perfis sísmicos perpendiculares à linha de costa, obtidos durante a realização de várias missões na área pesquisada (URIEN & EWING, 1974). Os perfis de sísmica de reflexão, mostram uma série de canais embricados soterrados, migrantes em direção oeste provavelmente como resultado da elevação do nível do mar. Correntes de marés e descarga fluvial estão presentes.
Figura 2. Perfil longitudinal e perfis transversais da região dos poços de lama utilizados no lançamento do testemunhador Boomerang.
Tabela 1. Relação entre os perfis executados com o material amostrado.
PERFIS PROFUNDIDADES RECUPERAÇÃO SEDIMENTO
Perfil A 185 km 25-60 m 85-97 cm Siltes argilosos Perfil B 30 km 35-50 m 93-95 cm Siltes arenosos Areias silticas Perfil C 40 km 30-50 m 85-98 cm Siltes arenosos Areias silticas Perfil D 65 km 28-50 m 86-97 cm Siltes argilosos Areias silticas c/ conchas Sob o ponto de vista sedimentológico, a
cobertura sedimentar é de origem fluvio-estuarina fornecida pelo Rio de La Plata e vinculada à antiga planície costeira pleistocênica e aos níveis de estabilização do nível do mar, desenvolvidos durante a transgressão holocênica.
O conjunto sedimentar foi caracterizado como fácies Platina proximal e distal por MARTINS (1978). A primeira é um depósito marinho que recebe suprimento fluvial, com taxa de sedimentação acentuada e reduzido desenvolvimento biogênico. A seqüência predominantemente lamosa apresenta algumas laminações arenosas. Próximo ao banco La Plata, a lama fluvio-estuarina mistura-se com fragmentos de conchas. Esse ambiente de predominância lamosa estende-se pela plataforma uruguaia. A quantidade expressiva de finos é devida especialmente a ação das águas salgadas sobre os sólidos em suspensão através da floculação.
A segunda (distal) cobre uma área que se estende do Uruguai ao sul do Rio Grande do Sul.
O transporte produzido pela descarga fluvial e reforçado pelas correntes de vazante apresentando transporte diferente, com ação de correntes semi-permanentes (marés, ventos) como agentes de mobilização dos sedimentos em suspensão.
A seqüência predominantemente lamosa, com interlaminações de areia fina a muito fina, favoreceu o desempenho do testemunhador Boomerang, conforme revela sua capacidade de recuperação do material sedimentar (Tab. 1).
A cobertura pelítica da plataforma interna, sua morfologia peculiar, relações com
os sedimentos arenosos nearshore, banco La Plata e com o posicionamento evolutivo, conforme os estudos sedimentológicos, batimétricos e sísmicos, revelam ser a região de primordial importância na interpretação da história evolutiva do Pleistosceno/Holoceno, especialmente quanto aos episódios vinculados ao deságüe do Rio de La Plata, conforme desenvolvido por estudos anteriores (MARTINS et al., 1967; URIEN & MOUZO, 1968; URIEN & OTTMANN, 1971; URIEN & EWING, 1974; URIEN et al., 1979, 80; MARTINS & URIEN, 1979; MARTINS et al., 1996).
O estudo ora desenvolvido constitui nova contribuição para o entendimento da área de influência do Rio de La Plata, bem como auferiu o desempenho de um sistema de testemunhagem pouco utilizado em nosso meio, em razão do custo elevado do testemunho obtido.
Segundo URIEN et al. (1992) a sedimentação lamosa na área está diretamente relacionada ao deságüe fluvial moderno e pretérito, sendo representada por componentes de granulometria menor de 0,062 mm (silte e argila), com sua distribuição em área bastante subordinada ao predomínio arenoso da plataforma de Buenos Aires (Argentina), do Uruguai e do Rio Grande do Sul (Brasil). No entanto se constitui num importante componente na análise do modelo sedimentar da área. Dada a posição atual do nível do mar e a magnitude do aporte fluvial, grande parte da carga em suspensão dos rios fica trapeada nos estuários, baías, lagunas e planos de marés, ambientes costeiros presentes na área acima indicada. Tais sedimentos lamosos chegam a desenvolver espessuras superiores a 5 m (MARTINS & URIEN, 2004).
CONCLUSÕES
A utilização do testemunhador Boomerang em trabalhos de geologia marinha na plataforma continental do Atlântico Sudoeste, mais especificamente na região conhecida como poços de lama, apresentou um desempenho satisfatório em termos de obtenção de material sedimentar, destinado a uma melhor caracterização faciológica da região pesquisada.
De uma maneira geral, o perfil de desempenho do testemunhador pode ser resumindo da seguinte forma:
a) rápido e de fácil utilização, dispensando além do guincho oceanográfico, cabo para recuperação ou qualquer outra conexão com o meio flutuante;
b) não requer o uso de um meio flutuante específico para trabalhos oceanográficos, podendo ser lançado a partir de uma lancha ou barco pesqueiro;
c) dispensa a realização de uma estação de testemuhagem com parada do meio flutuante, podendo ser trabalhado com o barco em movimento;
d) uma das esferas do conjunto flutuador, quando pintada na coloração laranja, permite uma localização apropriada tornando o equipamento de utilidade para trabalhos diurnos, enquanto a presença do flash materializa esse labor bastante eficaz durante a noite;
e) acentuado percentual de recuperação do material sedimentar testemunhado, com um referencial não inferior a 85%;
f) redução acentuada na perturbação da coluna sedimentar obtida, com manutenção das propriedades do sedimento, inexistindo traços de perda de material mais fino, revelado quando da abertura por corte do liner plástico;
g) o desempenho indicado acima nas etapas de lançamento do equipamento, obtenção e recuperação do material do piso marinho amostrado, torna os testemunhos extremamente confiáveis para o processamento laboratorial e sua conseqüente interpretação;
h) a recuperação do equipamento com condições de mar calmo pode ser considerado muito boa, mas decai quando tais parâmetros se tornam adversos;
i) o equipamento utilizado confirmou sua utilidade na obtenção de informações sobre feições específicas, consideradas de importância na melhor compreensão das diferentes feições e fácies sedimentares associadas, presentes na margem continental, justificando o custo de sua operação;
j) no caso específico da região dos poços de lama, feição considerada saliente no estudo da evolução geológica Quaternária da área de influência do Rio de La Plata, as informações obtidas detalharam, através da obtenção de novos dados, a seqüência lamosa presente. Siglas utilizadas no texto:
PGGM – Programa de Geologia e Geofísica Marinha;
REMAC – Reconhecimento Global da Margem Continental Brasileira;
OSNLR – Programme on Ocean Science in relation to Non Living Resources (IOC/UNESCO);
COMEMIR – Continental Margin Environments and Mineral Resources (OSNLR Subprogram);
COMAR – South West Atlantic Coastal and Marine Geology Group (Brasil, Uruguai, Argentina);
ASOS – Programa Atlântico Sul Ocidental Superior.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
ARDUS, D. A.; SKINNER, A. & KUDRASS, H. R. 2000. Geological Techniques. In: P.J. Cook & C.M Charleton (eds.) Continental Shelf Limits. The Scientific and Legal Interface. Oxford University Press: 214-229. New York, USA.
BENTHOS Inc. 1973. Instruction Manual of Boomerang Corer (Free Corer). Benthos Inc., 30p. Falmouth, USA.
BOWEN, V. T. & SACHS, P. L. 1964. The Free Corer. Oceanus, vol. XI (2), Cape Code, USA.
BUTLER, L. W. 1970. Shallow Structure of the Continental Margin, Southern Brazil and Uruguay. Geological Society of America, Bulletin vol. 81 (4): 1079-1096, Tulsa, USA.
GRIFFITHS, G. & THORPE, S. A. 1996. Marine Instrumentation. In: C.P. Summerhayes & S.A. Thorpe (eds) Oceanography: 280-300, Mason Publishing Ltd., London, United Kingdon.
MARTINS, L. R.; URIEN, C. M. & EICHLER, B.B. 1967. Distribuição dos Sedimentos Modernos da Plataforma Continental Brasileira e Uruguaia, Congresso Brasileiro de Geologia, 21º, Anais: 29-43, Curitiba, Brasil.
MARTINS, L. R. 1973. Amostragem e Testemunhagem em Geologia Marinha no Brasil. Notas e Estudos, 1:12-44, Porto Alegre, Brasil.
MARTINS, L. R. 1978. Operação GEOMAR IV. Geologia Marinha. Diretoria de Hidrografia e Navegação, Boletim DG32-IV: 1-19, Rio de Janeiro, Brasil.
MARTINS, L. R. & URIEN, C. M. 1979. Evolução Paleogeográfica. In: L.R. Martins & C. M. Urien (eds) Atlas Sedimentológico da Plataforma Continental do Rio Grande do Sul, vol. 02. CECO/UFRGS, Série Mapas 02, Carta 10, Porto Alegre, Brasil.
MARTINS, L. R.; URIEN, C. M.; CORRÊA, I. C. S. & MARTINS, I. R. 1996. Late Quaternary Processes along Rio Grande do Sul Continental Shelf. Notas Técnicas 9: 62-68, Porto Alegre, Brasil.
MARTINS, L. R. & URIEN, C. M. 2004. Areias da Plataforma e a Erosão Costeira.Gravel, vol 2: 4-24, Porto Alegre, Brasil.
MOORE, D. G. 1961. The Free Corer, Sediment Sampling without Wire and Winch. Journal
of Sedimentary Petrology, vol. 31 (4): 627-630, Tulsa, USA.
SACHS, P. L. & RAYMOND, S. O. 1965. A new Unattached Sediment Sampler. Journal Marine Research, vol. 23: 44-53.
SERVICIO DE HIDROGRAFIA NAVAL. 1974. Sedimentologia de la Plataforma Continental Argentina. Texturas. H.669/1, Atlas, 24 cartas e nota explicativa, Buenos Airs, Argentina.
URIEN, C. M. & MOUZO, F. 1968. Algunos Aspectos Morfológicos de la Plataforma Continetal en las proximidades del Rio de La Plata. Servicio de Hidrografia Naval, Boletim vol. 4 (4): 8, Buenos Aires, Argentina.
URIEN, C.M. & OTTMANN, F. 1971. Historie del Rio de La Plata au Quaternarie. Quaternária 14: 51-59, Roma, Itália.
URIEN, C. M. & EWING, M. 1974. Recent Sediments and Environment of Southern Brazil, Uruguay, Buenos Aires, and Rio Negro. Continental Shelf. In: C.A. Burk, C.L. Drake (eds). The Geology of Continental Margin: 157-177, Springer-Verlag, New York, USA.
URIEN, C. M.; MARTINS, L. R. & MARTINS, I. R. 1979. Modelos Deposicionales en la Plataforma Continental del Rio Grande do Sul, Uruguay y Buenos Aires. Congresso Geológico Argentino, 7º, Actas, Tomo II: 639-658, Neuquen, Argentina.
URIEN, C. M.; MARTINS, L. R. & MARTINS, I. R. 1980. Evolução Geológica do Quaternário do Litoral Atlântico Uruguaio, Plataforma Continental e Regiões vizinhas. Notas Técnicas 3: 7-43, Porto Alegre, Brasil.
URIEN, C. M.; MARTINS, L. R. & MARTINS, I. R. 1992. Sedimentos da Plataforma Continental Argentina entre a área de influência do Rio de La Plata e a península Valdés. Pesquisas, Série Mapas, 15 nota explicativa 13p., 10 mapas, Porto Alegre, Brasil.
