terça-feira, 30 de julho de 2013

Conceitos e ferramentas modernas no estudo de rochas sedimentares (Introdução a Estratigrafia)


A revolução geológica que começou na década de 1960 com o desenvolvimento da tectônica de placas foi de grande impacto na evolução da sedimentologia e estratigrafia como disciplinas e nos métodos de estudos de rochas sedimentares. Estas mudanças têm sido tão profundas que podem ser consideradas como uma nova ciência. Miall (1990) categorizou essas mudanças em sete preceitos fundamentais:
-          Refinamentos na cronoestratigrafia, o estudo da idade absoluta das rochas, e a integração de dados radiométricos, magnetoestratigráficos e bioestratigráficos.
-          Evolução da sedimentologia através do estudo de fácies e modelos de fácies dentro de uma ciência que é capaz de explanar sobre a origem das rochas.
-          Desenvolvimento dos conceitos de sistemas deposicionais, um conjunto completo de ambientes e seus produtos sedimentares, formulados com base na lei de fácies de Walther e nos conceitos de sequências estratigráficas
-          Evolução de técnicas modernas de estratigrafia sísmica
-          Revitalização de interesses em todas as formas de ciclos estratigráficos e ciclicidade
-          Surgimento de poderosas técnicas para simulação numérica e modelamento computacional de evolução de bacias sedimentares
-          Surgimento de uma classificação de modelos de bacias, caracterizadas pelos padrões estruturais e geometrias estratigráficas e estilos paleogeográficos.
   Estas mudanças com ênfase na sedimentologia e estratigrafia têm resultado no desenvolvimento de muitos avanços de ferramentas e técnicas para o estudo de rochas sedimentares. Os geocientistas dos dias de hoje têm acesso a uma variedade de técnicas sedimentológicas e estratigráficas que incluem os métodos clássicos estabelecidos ao longo do tempo, e sofisticadas técnicas modernas. Métodos de estudos de campo incluem técnicas de levantamentos de seções estratigráficas e mapeamentos de campo, tão importantes como as mais sofisticadas técnicas de levantamentos magnéticos e sísmicos. Amostras de rochas e de fósseis podem ser coletadas em afloramentos de superfície, ou em testemunhos de sondagens retirados de formações de subsuperfícies. Características das formações de sub-superfice, tais como espessura de camadas, porosidade e litologia, podem ser avaliadas por técnicas avançadas de perfilagens. Em laboratório, sedimentólogos e estratigráfos têm acesso a uma variedade de ferramentas para análise química e isotópica de minerais e rochas, para o exame de minerais, fósseis, e textura de rochas, para determinar a idade das rochas.

• Aplicação dos estudos de sedimentologia e estratigrafia.
Estudos sedimentológicos e estratigráficos estão dirigidos para a compreensão da origem e da evolução da terra através do tempo. Como era a terra a 100, 500 ou 2000 Ma? Onde estavam os continentes em relação aos oceânos? Onde estavam as montanhas e as linhas de costa em várias ocasiões no passado? Podem sedimentólogos e estratígrafos obter respostas para tais questões? Todos os materiais da terra são importantes para a sua compreensão. As rochas sedimentares e os fósseis registram particularidades importantes a cerca de paleogeografia, paleoclimatologia, ambientes deposicionais, formas de vida e composição dos oceânos. Os fósseis em rocha sedimentares contribuem na determinação da idade relativa das rochas.

Paleogeografia e análise ambiental.
Paleogeografia é o estudo e a descrição da geografia física do passado geológico. Ela inclui a reconstrução histórica de padrões da superfície da terra, ou de uma dada área em um tempo particular do passado geológico, além de estabelecer as sucessivas mudanças no padrão geográfico através do tempo. É a ciência que nos apresenta como a superfície da terra tem mudado com o tempo. Paleogeografia envolve, entre outras coisas, a interpretação de mudanças relativas de continentes e oceânos. Na escala global, um grande passo tem sido dado para as interpretações das mudanças de posições relativas, de massas continentais antigas pelo princípio de espalhamento oceânico, mecanismo da tectônica de placas. Em uma pequena escala regional, geólogos podem estudar as características das rochas sedimentares antigas, e das relações estratigráficas dessas rochas, podendo assim, reconstruir condições de abientes sedimentares antigos e ecológicos. Estes estudos levam o profissional a fixar a posição aproximada de linhas de costas em vários tempos do passado geológico e mapear avanços e recuos do oceano através do tempo geológico. Interpretações de ambientes deposicionais antigos envolvem o estudo das texturas, estruturas, fósseis e outras propriedades das rochas sedimentares com bases para se deduzir processos e condições ambientais antigas. Paleoecologia, a ciência de relações entre organismos antigos e seus ambientes, é uma parte da análise ambiental.
A paleogeografia também envolve interpretações de posições relativas de bacias oceânicas maiores e soerguimento das áreas fontes dos sedimentos. Elevações continentais desaparecidas no tempo geológico podem ser deduzidas a partir dos sedimentos originados dessas montanhas que se depositaram em bacias sedimentares adjacentes. Como exemplo, podem ser citadas as cadeias de montanhas originadas pela orogênese Brasiliana no Brasil-central, que forneceram sedimentos para a bacia de sedimentação neoproterozóica do Grupo Bambuí. Estas cadeias montanhosas estão muito longe dos nossos dias, mas a postulação de sua existência é feita com base nos minerais, fragmentos de rocha, e estruturas sedimentares preservadas nos sedimentos depositados nas bacias adjacentes. A composição das rochas sedimentares é usada como elemento para que os geólogos reconstituam a composição aproximada da antiga cadeia de montanha. Padrões regionais da distribuição do tamanho dos grãos e das paleocorrentes indicam a fonte dos sedimentos e consequentemente a localização da cadeia de montanha que forneceu os sedimentos..

Paleoclimatologia.
Paleoclimatologia é o estudo de climas antigos. A análise paleoclimática é baseada na identificação de indicadores paleoclimáticos nas rochas sedimentares. Esses indicadores incluem as rochas pobremente selecionadas como os tilitos glaciais, os fósseis que determinam condições climáticas de vida, a exemplo dos corais que indicam um clima quente. Litologias que significam deposição sob determinadas condições climáticas são exemplificadas por arenitos de origem eólica e depósitos de evaporitos que indicam a existência de um clima árido com forte evaporação. Camadas de carvão sugerem condições climáticas com a existência de áreas alagadas ou pantanosas. Estes exemplos têm a intenção de mostrar como a análise climática depende da análise das rochas sedimentares e de seus minerais, texturas e fósseis.
A evolução da atmosfera terrestre está baseada na composição de certos tipos de rochas sedimentares. Por exemplo, diferenças no grau de oxidação dos minerais de ferro entre rochas antigas precambrianas e as mais jovens podem indicar altrações na quantidade de oxigênio atmosférico da época. Isótopos de oxigênio (18O/16O) em carbonatos marinhos dão informações sobre a temperatura dos oceânos que levam os cientistas a identificar episódios glaciais e interglaciais.

• Aplicação na industria.
Muitos dos princípios da sedimentologia e da estratigrafia têm aplicação prática. Todas as ocorrências de óleo, gás e carvão do mundo ocorrem em rochas sedimentares. O sucesso da exploração de óleo e gás necessitam de geólogos com bom conhecimento das características sedimentológicas e das relações estratigráficas de subsuperfície para que se identifiquem condições favoráveis de reservatório e trapeamento de petróleo (Fig. 1). O conhecimento sobre propriedades das rochas sedimentares, tais como, porosidade, permeabilidade, geoquímica orgânica, idade, e relações estratigráficas é de fundamental importância na descoberta do petróleo. O avanço do conhecimento da estratigrafia sísmica foi de fundamental importância para a compreensão das relações estratigráficas das rochas.
Sedimentologia e estratigrafia têm também um importante papel na industria mineira. Certos tipos de minérios, incluindo urânio, vanádio, manganês, ferro, chumbo, zinco e cobre podem ocorrer em depósitos sedimentares de um determinado ambiente particular, por exemplo, fluvial, recifal ou outros. O conhecimento das características sedimentológicas que determinam um determinado ambiente de sedimentação torna-se extremamente importante na exploração mineral. Exploração de depósitos comerciais de fosfato, sal e gipsita e outros depósitos minerais não metálicos também dependem do conhecimento de ambientes de deposição. Outro exemplo prático dos princípios de sedimentologia e estratigrafia incluem a exploração de águas subterrâneas, que não ocorrem exclusivamente em rochas sedimentares. Problemas de engenharia envolvendo transporte e erosão de massas superficiais são importantes na construção cívil de estradas, portos, cidades etc.
Os princípios da sedimentologia e da estratigrafia também encontram aplicação na geologia ambiental. Estes princípios são aplicados em uma grande variedade de problemas ambientais, desde a problemática da salinidade das águas subterrâneas aos problemas de agregados para materiais de construção, minerais de argila como material para industria de cerâmica, avaliação de depósitos de areia etc.