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Aferição múltipla de modelos geológico - estruturais por meio da modelagem física analógica e da modelagem estrutural tridimensional : um exemplo do Quadrilátero Ferrífero.
(2005) Gomes, Caroline Janette Souza; Silva, Reginaldo Gomes da; Danderfer Filho, André; Almeida, João Felipe Savio di; Pessôa, Maria Verônica
No presente trabalho são apresentados experimentos analógicos e uma modelagem geométrica tridimensional, como ferramentas de aferição múltipla de seções geológico-estruturais. Em um experimento de areia seca foi simulado o modelo tectônico de Silva (1999) para a região centro-sul do Sinclinal Moeda, Quadrilátewro Ferrífero, Minas Gerais, posteriormente reconstruído em um arcabouço tridimensional, digital. A análise bidimensional das seções cortadas no experimento físico confirma o translado para oeste do Complexo Metamórfico Bação, atuando como backstop rígido, durante o processo deformativo. Também endossa o encurtamento da bacia, a inversão de sua borda oriental e a reativação reversa de falhas normais bem como a formação de novas falhas de empurrão. O modelo gráfico tridimensional revelou que o estrangulamento da bacia e a inversão da sua borda leste constituem, na realidade, efeitos desprezíveis, com pouca influência na configuração global da megaestrutura. As interpretações opostas, encontradas neste trabalho, conduziraam tanto a uma reinterpretação do modelo tectônico inicial quanto a uma nova análise das condições de contorno do modelo físico. Ao final, obteve-se um modelo de alta confiabilidade.
A análise do mecanismo de formação de Fault-Bend Folds e Fault-Propagation folds por meio da modelagem física analógica.
(2020) Zanon, Marcela Lopes; Gomes, Caroline Janette Souza; Gomes, Caroline Janette Souza; Danderfer Filho, André; Reis, Humberto Luis Siqueira; Silva, Fernando Cesar Alves da; Gomes, Luiz Cesar Correa
As dobras-falhas são estruturas que comumente ocorrem em cinturões compressivos e são classificadas como: fault-bend fold (dobra associada a uma falha preexistente com trajetória em degrau), fault-propagation fold (dobra formada simultaneamente a uma falha em rampa) e detachment fold (dobra gerada concomitantemente a uma falha horizontal). Por estarem associadas a reservas de óleo e gás, as dobras-falhas já foram alvos de inúmeros estudos analíticos assim como de modelagens matemáticas, ao longo das últimas décadas. Além disto, vários autores empregaram a modelagem física analógica para contribuir ao estudo destas estruturas. No entanto, poucos trabalhos tiveram como enfoque a investigação sistemática dos fatores que condicionam sua formação. Assim, a presente tese teve como objetivo investigar através de modelos físico-analógicos, em caixas de areia, de dimensões decimétricas, as diferentes condições de contorno que influenciam o desenvolvimento de fault-bend folds (FBFs) e fault-propagation folds (FPFs) de ambientes compressivos. Para o estudo das FBFs foram desenvolvidos 107 experimentos, nos quais o material analógico foi montado em camadas horizontais sobre uma falha preexistente com trajetória em degrau. Geraram-se as diferentes condições de contorno variando-se o ângulo de mergulho da rampa preexistente (20º e 30º), a espessura inicial do modelo (de 2 a 6 cm), o atrito basal do patamar inferior (com folhas de papel contact, cartolina e papel lixa, de baixo, intermediário e alto atrito basal, respectivamente) e, em especial, a reologia do material analógico. Esta foi modificada empregando-se tanto materiais homogêneos (areia e microesferas de vidro puros), quanto anisotrópicos (os mesmos produtos intercaladas por horizontes de cristais de micas). Além destes, montaram-se experimentos com um pacote homogêneo sobreposto por outro pacote anisotrópico, separados por uma camada de cristais de mica. A pesquisa das FPFs se fundamentou em 14 experimentos analógicos, dos quais 12 foram analisados através da técnica do Particle Image Velocimetry (PIV). Empregaram-se os mesmos materiais analógicos utilizados para o estudo das FBFs, que foram montados sobre uma folha de cartolina, e se variou a espessura inicial dos modelos (3 e 4 cm). Adicionalmente, introduziu-se uma camada basal de silicone, viscoso, em alguns dos experimentos. Os resultados experimentais permitiram sugerir que o desenvolvimento de ambas as dobrasfalhas depende, sobretudo, da estratigrafia mecânica envolvida. Mode I-FBFs (dobras com ângulo interflanquial maior que 90°) se formaram preferencialmente em microesferas de vidro (material de comportamento friccional elasto-plástico), independente do ângulo da rampa e do atrito basal. Nos experimentos de areia (material analógico mais rúptil), a formação de Mode I-FBFs só ocorreu com o aumento da espessura inicial (até 6 cm), que conduziu ao aumento da tensão normal e/ou da cohesion strength. Nas FPFs, a análise combinada das imagens do PIV e das fotografias dos experimentos mostrou que o desenvolvimento desta dobra-falha envolveu processos de dobramento flexural (induzido pelos horizontes de cristais de micas tanto na areia quanto nas microesferas de vidro) e de espessamento basal. A formação da rampa ocorreu de três formas: a partir da camada basal (por exemplo, dos experimentos de areia com silicone na camada basal), no interior do pacote analógico (como no caso dos modelos de areia com dois pacotes analógicos) ou, nos modelos anisotrópicos de microesferas de vidro, pela combinação destes processos (ou seja, uma rampa nucleada na base e outra no interior das camadas que coalesceram com a deformação progressiva). O presente estudo demonstrou que o importante papel desempenhado pela estratigrafia mecânica na modelagem física de FBFs e FPFs é consistente com os aspectos descritos em sistemas de dobras–falhas da natureza.
Benchmarking analogue models of brittle thrust wedges.
(2016) Schreurs, Guido; Buiter, Susanne J. H.; Boutelier, Jennifer; Burberry, Caroline; Callot, Jean Paul; Cavozzi, Cristian; Cerca, Mariano; Chen, Jian Hong; Cristallini, Ernesto; Cruden, Alexander R.; Cruz, Leonardo; Daniel, Jean Marc; Poian, Gabriela Da; Garcia, Victor H.; Gomes, Caroline Janette Souza; Grall, Céline; Guillot, Yannick; Guzman, Cecilia; Hidayah, Triyani Nur; Hilley, George; Klinkmüller, Matthias; Koyi, Hemin A.; Lu, Chia Yu; Maillot, Bertrand; Meriaux, Catherine; Nilfouroushan, Faramarz; Pan, Chang Chih; Pillot, Daniel; Portillo, Rodrigo; Rosenau, Matthias; Schellart, Wouter P.; Schlische, Roy W.; Take, Andy; Vendeville, Bruno; Vergnaud, Marine; Vettori, Matteo; Wang, Shih Hsien; Withjack, Martha O.; Yagupsky, Daniel; Yamada, Yasuhiro
We performed a quantitative comparison of brittle thrust wedge experiments to evaluate the variability among analogue models and to appraise the reproducibility and limits of model interpretation. Fifteen analogue modeling laboratories participated in this benchmark initiative. Each laboratory received a shipment of the same type of quartz and corundum sand and all laboratories adhered to a stringent model building protocol and used the same type of foil to cover base and sidewalls of the sandbox. Sieve structure, sifting height, filling rate, and details on off-scraping of excess sand followed prescribed procedures. Our analogue benchmark shows that even for simple plane-strain experiments with prescribed stringent model construction techniques, quantitative model results show variability, most notably for surface slope, thrust spacing and number of forward and backthrusts. One of the sources of the variability in model results is related to slight variations in how sand is deposited in the sandbox. Small changes in sifting height, sifting rate, and scraping will result in slightly heterogeneous material bulk densities, which will affect the mechanical properties of the sand, and will result in lateral and vertical differences in peak and boundary friction angles, as well as cohesion values once the model is constructed. Initial variations in basal friction are inferred to play the most important role in causing model variability. Our comparison shows that the human factor plays a decisive role, and even when one modeler repeats the same experiment, quantitative model results still show variability. Our observations highlight the limits of up-scaling quantitative analogue model results to nature or for making comparisons with numerical models. The frictional behavior of sand is highly sensitive to small variations in material state or experimental set-up, and hence, it will remain difficult to scale quantitative results such as number of thrusts, thrust spacing, and pop-up width from model to nature.
Cinemática e geometria de camadas rúpteis e dúcteis sobre um sistema de falhas normais reativado : observações a partir de modelos físicos de caixa de areia.
(2017) Carvalho, Thiago Silva de; Gomes, Caroline Janette Souza; Araújo, Mário Neto Cavalcanti de; Gomes, Caroline Janette Souza; Reis, Humberto Luis Siqueira; Danderfer Filho, André
Este trabalho apresenta modelos analógicos de uma bacia gerada em duas fases de deformação, sendo a primeira, distensiva, e, a segunda, compressional ou extensional, sendo as duas fases separadas por uma seqüência pós-rifte intercalada por uma camada de silicone (análogo do sal). O principal objetivo do presente estudo era analisar por meio de simulações físicas, em caixa de areia, a relação entre a deformação de sequências pós-sal e reativações de estruturas do embasamento (relativas à formação da bacia). De maneira geral, os trabalhos experimentais existentes na literatura analisam as deformações acima de camadas dúcteis (sal) posicionadas diretamente sobre o embasamento, resultantes de uma única fase de extensão. Aqui, em contraste com várias experiências físicas anteriores, a camada de silicone foi intercalada na sequência pós-rifte. Além disto, o intuito do presente estudo era contribuir ao entendimento do papel de uma camada de evaporitos na deformação, uma vez que esta pode mascarar a relação de causa e efeito entre as diferentes fases de deformação. Os modelos físicos foram desenvolvidos com areia seca, colorida artificialmente, e silicone (polydimethylsiloxane), em um aparato experimental consistindo de uma caixa retangular de 40 cm x 35 cm x 20 cm (comprimento x largura x altura), acoplado a um motor elétrico. A primeira fase de deformação (extensional, de 6 cm) era igual para todos os modelos, enquanto, na segunda, variaram-se o regime de deformação e as magnitudes de reativação. Os experimentos análogos revelaram que a reativação por encurtamento, de baixa magnitude, 0,75 cm (12,5 % em relação à primeira fase extensional), não produziu estruturas nas camadas acima do silicone. Somente as reativações positivas iguais ou superiores a 1,5 cm (25 % em relação à primeira fase extensional), revelaram um arqueamento de caráter regional em toda a seção pós-sal além da formação de estruturas de empurrão, retroempurrão e falhas reversas. Os modelos levam a constatação que a princípio, em processos de reativação por encurtamento, só se formam estruturas acima do pacote evaporítico quando a magnitude de deformação é relativamente alta, após 50 % de reativação positiva, sendo essa desacoplada da sequência pré-silicone. Nos modelos de reativação extensional, as pequenas quantidades de reativação (0,5 cm; 8,3% em relação à primeira fase extensional) apenas uma deformação sutil foi detectada. O movimento ocorreu predominante ao longo das falhas da borda do rifte, com reativação intra-rift menor marcada por falhas que se estendem através das camadas de pré-silicone. Nenhuma deformação foi observada nas camadas pós-silicone. O aumento da magnitude de extensão na fase de reativação produziu uma série de falhamentos e dobramentos na seção pós-silicone. Reativações maiores que 1,0 cm (16,6% em relação à primeira fase extensional) produziram uma deformação rúptil fortemente distribuída, com a formação de uma série de grábens e de uma grande monoclinal no centro da bacia. Acima das falhas da borda do rifte, a magnitude da reativação crescente produziu deformação rúptil focalizada associada à formação de dobras forçadas estreitas. Assim, os modelos mostraram que a maior magnitude de reativação extensional produziu o maior acoplamento entre as camadas pré e pós-silicone, confirmando experiências físicas anteriores simulando apenas uma fase extensional.
O Cone do Amazonas, bacia da Foz do Amazonas - uma nova discussão.
(2011) Carvalho, Gil César Rocha de; Gomes, Caroline Janette Souza; Martins Neto, Marcelo Augusto
O Cone do Amazonas, situado na porção profunda da bacia da Foz do Amazonas, Margem Equatorial Brasileira, constitui um dos maiores leques submarinos do mundo. É caracterizado por processos de argilocinese e pela presença de um sistema de falhas distensivo e compressivo conectado entre si por um descolamento basal. Nesse trabalho, re-examinaram-se seis linhas sísmicas de reflexão com o objetivo de contribuir para um melhor conhecimento da tectônica gravitacional, de idade controversa. A análise das feições sismoestratigráficas permitiu individualizar o embasamento acústico e seis seqüências sedimentares. Nas seções sísmicas, reconheceram-se falhas normais com idade decrescente do domínio proximal à região central. Estas falhas são pré- a sin-tectônicas em relação ao processo de deslizamento gravitacional, com raras falhas ativas até o Recente. O descolamento basal tornou-se ativo durante o Mioceno Superior. Sugere-se que isto tenha ocorrido em função de a porção basal da Formação Travosas, paleocênica, ter sofrido uma sobrecarga causada pela deposição do Grupo Pará.
Contribuição ao conhecimento da nappe Chapada-Lavras Novas, no sudeste do Quadrilátero Ferrífero.
(1992) Gomes, Caroline Janette Souza; Santos, Rômulo Procópio dos; Lima, Sirlene Antônia de Abreu
Deformação da cobertura com embasamento envolvido em caixas de areia : estudo de caso da região da Serra da Água Fria (MG), Bacia São Francisco.
(2010) Gomes, Caroline Janette Souza; Danderfer Filho, André; Hercos, Cízia Mara
Modelos experimentais foram empregados para testar uma interpretação tectônica da região da serra da Água Fria, localizada a nordeste da serra do Cabral, na porção leste do Craton São Francisco (MG). Em três experimentos investigou-se o efeito de diferentes materiais analógicos sobre o encurtamento progressivo de uma bacia extensional, constituída por grábens e horsts posicionados sobre um descolamento basal intracrustal. O intuito do estudo era analisar a dupla vergência de falhas reversas sobre o Alto do Boqueirão, um alto do embasamento, e dobras induzidas por falhamentos de polaridade contrária ao sentido do transporte tectônico regional na sequência pós-rifte. O experimento I foi montado somente com areia colorida, simulando o comportamento rúptil, enquanto que nos experimentos II e III introduziu-se na sequência pós-rifte uma anisotropia basal, mediante o uso de microesferas de vidro e cristais de mica, respectivamente. Os experimentos revelaram que a hipótese de que um bloco de embasamento, situado sobre um descolamento intracrustal, possa ter agido inicialmente como um obstáculo à deformação progressiva durante a inversão tectônica, e posteriormente, ao se tornar móvel, como um indenter, é geométrica e cinematicamente viável. Nesta condição, demonstrou-se que o bloco do embasamento induz falhas reversas com dupla vergência na sequência pós-rifte. Além disso, os experimentos revelaram que a introdução de um material incompetente, especialmente de microesferas de vidro, confere à camada de areia sobreposta, uma reologia rúptil-dúctil. A este comportamento atribuiu-se a formação de fault-propagation folds durante a compressão, tais como caracterizadas sobre o bloco móvel do embasamento na região da serra da Água Fria.
A deformação em uma zona de cisalhamento descontinua na borda do complexo metamórfico do Bação, Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais.
(1993) Gomes, Caroline Janette Souza; Eisele, Ronaldo Soares
A borda oeste e noroeste do Complexo Metamórfico do Bação, no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, constitui uma zona de cisalhamento do tipo transcorrente, com movimento levemente oblíquo. Esta zona é composta por augen-gnaisses, proto a blastomiloníticos, com bandamento composicional e variação granulométrica sugerindo deformação descontínua. A zona de cisalhamento estudada é caracterizada por uma foliação vertical a subvertical e lineações de estiramento de quartzo e feldspato, suborizontais. Registrou-se uma deformação progressiva com cisalhamento essencialmente dúctil e de alta magnitude de deformação que decresce durante a transição para a deformação rúptil. Para a definição do sentido de movimento, foram utilizadas estruturas macro e mesoscópicas, tais como: porfiroclastos de feldspato, dobras de arrasto, veios de quartzo tabulares deslocados, veios do tipo en echelon e fraturas Y e P com deslocamento. O levantamento estatístico dessas estruturas indica que domina o movimento sinistral, porém acompanhado por movimento dextral em todas as fases de deformação.
Estruturas primárias em turbiditos do greenstone belt Rio das Velhas, neoarqueano do Cráton São Francisco meridional.
(2007) Seixas, Luís Antônio Rosa; Silva, Rômulo César; Gomes, Luciano; Gomes, Caroline Janette Souza
A preservação das estruturas sedimentares primárias no greenstone belt Rio das Velhas (~ 2,7 Ga - 2,8 Ga) é limitada a uns poucos locais nos quais as rochas metassedimentares foram poupadas de deformação tectônica penetrativa intensa. Entretanto, diferentes pesquisadores consideram que uma parte importante desse cinturão é constituída de rochas metassedimentares de origem turbidítica, como parte de uma associação de litofácies clásticas ressedimentadas. Este trabalho documenta e interpreta estruturas sedimentares primárias em rochas dessa associação, aflorantes no setor sudoeste da Serra do Curral, região oeste do Quadrilátero Ferrífero. A seção foi estudada em um corte de estrada de cerca de 150 m de comprimento, e consiste da delgada interestratificação de camadas de metarenitos e metapelitos, dobrados e com alto a moderado ângulo de mergulho. As estruturas sedimentares identificadas compreendem acamamento gradacional e maciço em metarenitos, laminações paralelas, cruzadas, climbing e convolutas em metarenitos finos, metargilitos maciços ou com laminação plano-paralela, e estruturas em chama, clastos de argilitos do tipo rip-up mud clasts, e deformação sin-sedimentar em precursores inconsolidados. O predomínio de contatos basais planos das camadas de metarenitos sobre os metapelitos, as sequências verticais de estruturas sedimentares que reproduzem os intervalos A a D, ou B ou C a D da sequência de Bouma, alguns intervalos com misturas de metarenitos com clastos de metapelitos ou clastos de metapelitos em metarenitos (rip-up mud clasts), assim como a ausência de metassedimentos mais grossos conglomeráticos, sugerem que a seção estudada representa diferentes fácies de sedimentação turbidítica de leque submarino intermediário a distal.
Evolução estrutural e aspectos petrológicos das ocorrências auríferas de Serrita e Parnamirim, Pernambuco.
(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Marinho, Marcelo de Souza; Gomes, Caroline Janette Souza
Ocorrências filoneanas de Au, Ag e Pb distribuem-se entre os municípios de Serrita e Parnamirim, Pernambuco. Essas ocorrências estão encaixadas em metassedimentos correlacionadas ao Grupo Salgueiro e a quartzo-monzodioritos pertencentes a Suíte Serrita, da Zona Transversal, Província Borborema. Dados meso- e microestruturais, petrológicos e de isótopos de Pb foram utilizados com intuito de compreender o desenvolvimento dos filões de minério no contexto da evolução de suas rochas encaixantes. Foram identificadas quatro fases de deformação nos metassedimentos, que registram a mudança de uma tectônica de baixo ângulo em regime dúctil, na qual está associado o pico metamórfico, para uma tectônica direcional, que marca a transição para o regime frágil-dúctil. Essa deformação foi correlacionada ao Ciclo Brasiliano (640 – 510 Ma). Os quartzo-monzodioritos exibem deformação incipiente e foram interpretados como anteriores a última fase de deformação. Os veios de minério são nitidamente posteriores à terceira fase de deformação e consequentemente ao pico metamórfico na região. A colocação dessas estruturas ocorreu em regime frágil-dúctil e foi controlada por sistemas de fraturas E-W/ESE-WNW e N-S/NNWSSE no metassedimento e NW-SE nos quartzo-monzodioritos. As características morfológicas, estruturais e microestruturais indicam uma evolução distinta dos veios em função de sua rocha encaixante. No metassedimento, os veios registram a evolução da deformação em condições crustais progressivamente mais rasas e, nos quartzo-monzodioritos, possuem deformação incipiente, similar às suas encaixantes. Correlaciona-se o desenvolvimento dos veios aos estágios finais da última fase de deformação, em ambiente direcional. A alteração hidrotermal também é distinta entre os veios. No metassedimento o halo de alteração é imperceptível e, em escala de lâmina, indicado pela carbonatação e subordinadamente por grãos de ouro micrométricos disseminados. Nos quartzo-monzodioritos os halos de alteração são definidos, nas porções proximais, pela sericitização, silicificação e subordinadamente carbonatação e sulfetação. Nas porções distais essas alterações são incipientes e obliteram um estágio anterior de potassificação e fluoritização, provavelmente induzido por fluidos residuais da cristalização magmática. Os veios apresentam três estágios na evolução de seus constituintes. O primeiro estágio está relacionado à cristalização de assembléias de sulfetos, em condições redutoras. O segundo ocorreu em condições mais oxidantes e obliterou parcialmente os minerais pretéritos. O último estágio corresponde à alteração supergênica, na qual formaram-se hidróxidos e argilo-minerais. A composição isotópica de Pb para galenas de veios encaixados no metassedimento e no quartzo-monzodioritos indicam fontes híbridas para os metais.
Experimental models of ‘Basement’ - controlled salients – application to the Proterozoic fold-thrust belt of the Quadrilátero Ferrífero (Minas Gerais, Southeastern Brazil).
(2003) Gomes, Caroline Janette Souza; Pereira Filho, Milton; Braga, Silvia Carolina Martins
Scaled sandbox models are used to simulate the development of ´basement´-controlled, salients. We investigate the controlling factors on the development of closed curvatures in map-view, considering constant both the sand pack thickness and the space between obstacles. These models are compared with the Fundão-Cambotas Fault System in the Proterozoic fold-thrust belt in the Quadrilátero Ferrífero region, along the southeastern margin of the São Francisco craton. In the experiments, a pronounced curvature resulted from the margin-controlled salient process in the presence (i) of a basal ductile detachment, or (ii) of pre-existing structures. The results suggest that the convex-to-the-foreland, west-vergent Fundão-Cambotas Fault System that borders the Archean basement highs and displaced older Transamazonian structures westward, is partly a consequence of interaction of propagating thrusts with obstacles in the foreland
Experimentos físicos com materiais analógicos alternativos aplicados à evolução tectônica neoarqueana do Quadrilátero Ferrífero.
(1997) Gomes, Caroline Janette Souza; Carneiro, Maurício Antônio; Endo, Issamu; Fonseca, Marco Antônio; Santos, Gesner José Ilário dos
Em três experimentos de modelagem física foi testado um modelo transpressional para a tectônica neoarqueana do Quadrilátero Ferrífero. A crosta siálica é simulada em um modelo por areia seca, rúptil, e, nos dois outros, por material viscoso constituído por misturas de silicone e grafite, na proporção 3: l e l: l. Silicone puro modela em todos os experimentos a sequência supracrustal do Supergrupo Rio das Velhas. O estudo discute as implicações das diferentes reologias em cada um dos experimentos que apontam para uma deformação transpressiva no Neoarqueano. Um cisalhamento direcional dextral causa, nos experimentos, o arrasto das linhas de fluxo para a direção NS e em torno do Complexo Metamórfico do Bação, gerando pontos tríplices da foliação na região NW e SE. Obtem-se, nos experimentos, um quadro estrutural muito parecido com aquele observado hoje no domínio do Complexo Metamórfico do Bação, no centro do Quadrilátero Ferrífero.
A falha de João Pinheiro, bacia do São Francisco, MG : sua geração no evento brasiliano e reativação no evento sul-atlântico.
(2020) Rodrigues, Raiza Toledo; Alkmim, Fernando Flecha de; Reis, Humberto Luis Siqueira; Alkmim, Fernando Flecha de; Gomes, Caroline Janette Souza; Valeriano, Claudio de Morisson
A bacia intracratônica do São Francisco, localizada no sudeste brasileiro, hospeda múltiplos ciclos sedimentares mais novos que 1.8 Ga que registram diferentes eventos tectônicos ocorridos entre o Paleoproterozoico e o Mesozoico. Durante a orogenia brasiliana, como consequência da amalgamação do Gondwana ocidental no limite Ediacarano-Cambriano, a porção oeste da bacia foi efetada pelas frentes orogênicas do cinturão de antepaís da Faixa Brasília, que se propagaram em direção a leste deformando as unidades de preenchimento da bacia, em especial as rochas do Grupo Bambuí. Uma das estruturas mais importantes deste cinturão é a falha de empurrão de João Pinheiro que, com direção geral N-S e mergulho para oeste, se extende por cerca de 180 km no oeste de Minas Gerais. Durante a abertura do Oceano Atlântico Sul, ao mesmo tempo em que o riftte cretácico evoluía na margem brasileira, a porção sudoeste da Bacia do São Francisco experimentava também um evento distensional durante o qual formou-se um pequeno rifte intracontinental, o Graben de Abaeté. Durante a evolução deste pequeno graben, houve reativação parcial de estruturas preexistentes, incluindo a falha de João Pinheiro e os elementos estruturais associados ao seu desenvolvimento. Tendo como objetivo maior e principal decifrar a história evolutiva da zona de Falha de João Pinheiro, em especial a sua reativação em regime distensional durante o Cretáceo, realizou-se uma investigação estrutural detalhada na zona da falha, tendo como base dados coletados em campo e interpretação de seções símicas 2D. Os resultados obtidos mostram que a falha de João Pinheiro representa uma das rampas emersas do descolamento basal do cinturão de antepaís da Faixa Brasilia. Sua geometria, expressa em mapa por um par recesso-saliência, foi controlada por variações na profundidade da zona de deslocamento basal que, por sua vez, foi influenciada pela arquitetura do embasamento da bacia do São Francisco na região. Trens de dobras em chevron com alta simetria e direção geral N-S ocorrem em todas as escalas possíveis nas adjacências da falha, sendo responsáveis por grande parte da acomodação do encurtamento na região. Essas estruturas, bem como a falha de João Pinheiro, foram geradas sob um único evento tectônico de caráter compressivo, com eixo de encurtamento principal sub-horizontal e posicionado na direção E-W. O estilo estrutural da região, caracterizado pela franco predomínio de dobras simétricas, é uma das expressões do controle exercido pela estratigrafia mecânica e baixo coeficiente de fricção ao longo da zona de descolamento basal. O Graben de Abaeté, por sua vez, foi formado sob campo de tensões extensional puro, caracterizado por extensão sub-horizontal na direção N55E. Sob este campo de esforços, uma importante interface estratigráfica exposta ao longo da zona da Falha de João Pinheiro foi reativada, dando origem à sua falha de borda. Simultâneamente, flancos de dobras apertadas com direção N-S a NW-SE foram reativadas como falhas normais de pequeno rejeito, produzindo padrão deformacional difuso no Graben de Abaeté. Apesar de falhas normais neoformadas também estarem presentes, a reativação de estruturas herdadas representa o principal mecanismo de acomodação da deformação no graben, controlando, inclusive, a localização dos principais depocentros da bacia e a dispersão de seu preenchimento sedimentar. O estudo em questão demonstrou, portanto, a prolongada influência da herança tectônica na evolução da região, tanto durante o desenvolvimento da Falha de João Pinheiro, no contexto do cinturão de antepaís da Faixa Brasília, com na formação do graben superposto. Nos dois casos, a influência exercida pelas estruturas herdadas foi favorecida pela estratigrafia mecânica das unidades deformadas, de forma a influenciar a localização, partição da deformação e estilo deformacional desses dois sistemas intracontinentais.
Falha de transferência de Caritá : o significado tectônico no rifte do Recôncavo-Tucano-Jatobá, NE Brasil.
(Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2003) Vasconcellos, Dabylson Victor Farias; Gomes, Caroline Janette Souza
A falha de Caritá, localizada na Bacia do Tucano, nordeste do Brasil, representa uma importante estrutura na evolução do Rifte do Recôncavo-Tucano-Jatobá. A partir da análise estrutural detalhada com base, especificamente, em dados de campo, e apoiada em dados de subsuperfície, esta falha revelou-se um exemplo clássico de falha de transferência. O arcabouço estrutural do Rifte do Recôncavo-Tucano-Jatobá, formado sob regime distensional, apresenta dois tipos de falhas transversais: falhas de transferência e as recém-estudadas falhas de alívio. A análise estrutural da Falha de Caritá, desenvolvida ao longo de aproximadamente 50km de afloramentos, expostos no limite oeste do Bloco de Araticum, e no limite leste do Arco de Vaza- Barris, mostrou tratar-se de uma falha de rejeito normal-dextral com direção NW-SE. Toda seqüência rifte é afetada pela zona de falha, que expõe um consistente sistema conjugado de fraturas Riedel e anti-Riedel, de direções N-S e NE-SW, respectivamente. A análise dos paleotensores indica que as orientações de σ e σ13 são, respectivamente, 200° e 290o, e σ vertical, caracterizando um regime transcorrente. 2 Regionalmente, a Falha de Caritá liga dois semigrabens assimétricos opostos, os das bacias do Tucano Central e Norte, evidenciados, respectivamente, pelos baixos de Cícero Dantas e Salgado do Melão. A falha de transferência de Caritá atuou com estreita interação, durante toda a fase rifte, com duas outras estruturas de transferência, representadas pela Falha de Jeremoabo e pelo Arco do Vaza Barris.
Geometry and kinematics of experimental antiformal stacks.
(2000) Gomes, Caroline Janette Souza; Ferreira, Juliano Efigênio
Sandbox experiments with different boundary conditions demonstrate that antiformal stacks result from a forward-breaking thrust sequence. An obstacle blocks forward thrust propagation and transfers the deformation back to the hinterland in a previously formed true duplex. In the hinterland, continued shortening causes faults to merge toward the tectonic transport direction until the older thrusts override the younger thrusts. In experiments using thin sand layers or high basal friction, shortening is accommodated by a cyclic process of thrusting, back rotation of the newly formed thrust combined with strong vertical strain, and nucleation of a new thrust. Continuous deformation produces an antiformal stack through progressive convergence of branch lines.
Glass microbeads in analog models of thrust wedges.
(2017) D’Angelo, Taynara; Gomes, Caroline Janette Souza
Glass microbeads are frequently used in analog physical modeling to simulate weak detachment zones but have been neglected in models of thrust wedges. Microbeads differ from quartz sand in grain shape and in low angle of internal friction. In this study, we compared the structural characteristics of microbeads and sand wedges. To obtain a better picture of their mechanical behavior, we determined the physical and frictional properties of microbeads using polarizing and scanning electron microscopy and ring-shear tests, respectively. We built shortening experiments with different basal frictions and measured the thickness, slope and length of the wedges and also the fault spacings. All the microbeads experiments revealed wedge geometries that were consistent with previous studies that have been performed with sand. However, the deformation features in the microbeads shortened over low to intermediate basal frictions were slightly different. Microbeads produced different fault geometries than sand as well as a different grain flow. In addition, they produced slip on minor faults, which was associated with distributed deformation and gave the microbeads wedges the appearance of disharmonic folds. We concluded that the glass microbeads may be used to simulate relatively competent rocks, like carbonates, which may be characterized by small-scale deformation features.
O Graben de Apodi, região sudoeste da bacia Potiguar, RN, uma Interpretação com base em seções sísmicas e dados de poços.
(2007) Hoerlle, Marcus Roberto; Gomes, Caroline Janette Souza; Matos, Renato Marcos Darros de
A evolução da bacia Potiguar, na Margem Equatorial Brasileira, apesar de constituir objeto de inúmeros estudos continua palco de controvérsias, em especial, no que diz respeito a sua extremidade sudoeste, o Graben de Apodi. Com o intuito de caracterizar a geometria da Falha de Apodi e entender o mecanismo de formação de dobras em suas adjacências, foram analisados seções sísmicas de reflexão e dados de poços. Confeccionaram-se mapas de contorno estrutural da Falha de Apodi e de isópacas da Formação Pendência, sin-tectônica. A análise das seções sísmicas revelou que variações na geometria da Falha de Apodi, que corresponde ao descolamento basal do graben homônimo, ocorrem vinculadas a modificações nas estruturas dos estratos sin-rifte. Os dados sugerem que o alto ângulo e flutuações de mergulho da Falha de Apodi causaram a formação de dobras de arrasto, bem como de sinformes e antiformes nos pacotes pré e sinrifte. Além disso, a distribuição dos depocentros da Formação Pendência, nas proximidades do descolamento basal e a noroeste do Alto de Quixaba, sugere para a Falha de Apodi forte componente normal e vários pulsos de atividade.
Interpretação sísmica e modelagem física do cone do Amazonas, Bacia da Foz do Amazonas, margem equatorial brasileira.
(2008) Carvalho, Gil César Rocha de; Gomes, Caroline Janette Souza
Em águas profundas ocorrem comumente cinturões de dobras e falhas gravitacionais associadas a sistemas distensivos e compressivos, conectados entre si por um detachment basal. Este se forma em camadas dúcteis de evaporitos ou folhelhos, de distribuição regional. Na região da quebra da plataforma continental, de pronunciada declividade, a deposição de espessos pacotes de sedimentos clásticos sobre a camada dúctil, causa desequilíbrio gravitacional e conseqüente deslizamento e deformação dos pacotes sedimentares. O Cone do Amazonas, situado na Bacia da Foz do Amazonas, Margem Equatorial Brasileira, constitui um típico cinturão de dobras e falhas caracterizado por altas taxas de sedimentação e deformação, associado à movimentação de argilas sobrepressurizadas e apresenta boas condições para geração de hidrocarbonetos. O Cone é caracterizado por um espesso pacote sedimentar depositado à partir do Mioceno Médio como conseqüência da mudança da drenagem do Rio Amazonas decorrente da orogenia Andina. O objetivo deste trabalho é o estudo do Cone do Amazonas através da interpretação de seções sísmicas, em escala regional, com intuito de contribuir com o conhecimento da evolução da Bacia da Foz do Amazonas, região do Cone do Amazonas e validá-las, a partir de ensaios de modelagens físicas analógica, focando no comportamento do pacote do Mioceno-Plioceno. Em termos estruturais as interpretações das seções sísmicas mostram que junto à quebra da plataforma carbonática, as falhas lístricas normais, de crescimento, se formaram com pequena distância uma da outra, o que aponta para um desequilíbrio entre a extensão causada pelas falhas e a quantidade de sedimentos trazidos pelo rio Amazonas, isto é a taxa de sedimentação foi maior que a de subsidência. O quadro se inverte no domínio intermediário da bacia, onde as falhas normais formam estruturas anticlinais de crescimento com “rollover” associados e são caracterizadas grandes espessuras sedimentares. No antepaís, o domínio externo da bacia, tem-se falhas reversas e diápiros de argila. Como resultado da interpretação estrutural confeccionou-se uma cela do Cone do Amazonas onde se identifica cada um dos domínios estruturais: extensional, compressivo e diapírico. Em termos sismoestratigráficos seis sequências sedimentares foram identificadas além do embasamento. São elas: a Seqüência Rifte, o Pré-Cone I, Pré-Cone II, Pré-Cone III, Sin-Cone I e Sin- Cone II. Essa nomenclatura foi utilizada para separar os eventos anteriores e posteriores ao estabelecimento do Cone do Amazonas. Para todas as seqüências foram confeccionados mapas de contorno estrutural e isópacas que ajudaram na compreensão e no entendimento dos eventos analisados. Procurou-se identificar padrões geométricos e características importantes dos sinais sísmicos em cada seqüência interpretada. Foram realizados três experimentos de modelagem física onde utilizou-se para a simulação das rochas de comportamento rúptil, areia de quartzo, seca, e, para as camadas dúcteis, de argila, silicone (mastic silicone rebondissant). A caixa de experimentos era constituída por duas placas basais, horizontais, uma delas sendo suspensa durante a deformação, o que permitiu que se simulasse o talude continental, com ângulo de mergulho máximo de 20°. Toda a base foi coberta por uma camada de silicone e outra de areia, cada uma de 0,5 cm de espessura. Durante a deformação, depositou-se progressivamente um pacote de 3,0 cm de areia representando o pacote progradante. A tectônica gravitacional simulada mostrou, no alto do talude, cinco falhas normais sintéticas, caracterizando hemi-grabens. No sentido do interior da bacia, falhas sintéticas e antitéticas, formando um graben simétrico responsável pela maior acomodação dos sedimentos sin-rifte. Na região downslope uma única falha de empurrão acomodou toda a deformação distensiva. Este fato provavelmente resultou da soma dos processos de ‘espalhamento` e ´deslizamento gravitacional´ conforme definido por Rowan et al (2004), e que conduziram à forte injeção de silicone, de baixa viscosidade relativa, ao longo da falha de empurrão. Apesar das simplificações inerentes à modelagem física analógica, adotadas nos experimentos deste trabalho, foi possível concluir, dentre vários pontos, que o experimento 3, simulou com sucesso a tese de que a principal atividade tectônica pode ser relacionada a um processo de deslizamento gravitacional.
Investigating new materials in the context of analog-physical models.
(2013) Gomes, Caroline Janette Souza
To broaden the availability of granular materials that are suitable for the analog modeling of upper crustal deformation, we investigated the mechanical behaviors of pure quartz sand and two sandmixtures (quartz sandepowdered barite and quartz sand mica crystals) using ring-shear tests and simple convergent sandbox experiments. The ring-shear test results indicate that the three materials have similar peak friction angles (between 39.25° and 36.02°), but the magnitude of the shear strain and the shear strength required to cause their failure are different. The differences between the analog models are identified by distinct fault kinematics and different grain flows, which are primarily related to differences in the plastic elasto-frictional rheology. We conclude that the use of the quartzemica mixture, which showed the strongest distributed (plastic) deformation, can improve analog models where different materials are required to simulate crystalline basement (sand) and supracrustal rocks (sand mica mixture). This is a common situation in extension and inversion tectonics, such as, for example, in inversion tectonics, when a granitic basement block acts as a buttress.
O lineamento Piúma : características gerais e história evolutiva no cenário tectônico da Província Mantiqueira Setentrional e margem continental.
(2015) Lourenço, Fernanda Silva; Alkmim, Fernando Flecha de; Araújo, Mário Neto Cavalcanti de; Crósta, Alvaro Penteado; Morais Neto, João Marinho de; Gomes, Caroline Janette Souza
O lineamento Piúma, situado na porção sul do estado do Espírito Santo, está entre as feições morfoestruturais mais proeminentes da província Mantiqueira Setentrional. Constitui uma feição linear regional, de direção N50°W, bem marcada em imagens de sensoriamento remoto e mapas topográficos. Face ao significado tectônico atribuído ao lineamento Piúma na margem sudeste brasileira em trabalhos desenvolvidos dentro da PETROBRAS, os quais o colocaram como novo limite entre as bacias de Campos e Espírito Santo, e sua expressão na área continental adjacente, o presente estudo foi concebido de modo a propiciar o entendimento de suas características gerais e função que desempenha tanto na Província Mantiqueira, como na bacia de Campos. Levado a efeito através trabalhos de detalhe em campo e interpretação de imagens de sensores remotos, dados magnetométricos, gravimétricos e linhas sísmicas, este trabalho pretende constituir também uma contribuição ao estudo de lineamentos de um modo geral. Os dados de sensores remotos associados aos dados obtidos em campo mostram que a família de direção NW-SE representa, de maneira geral, as estruturas rúpteis. O lineamento Piúma se traduz na junção de lineamentos menores orientados na direção N50°W, que se estendem por cerca de 70 km, indo da porção próxima à margem continental até próximo à zona de cisalhamento de Guaçuí, no interior do estado do Espírito Santo. Os resultados indicam que o lineamento Piúma se traduz, em superfície, num sistema de fraturas com orientação preferencial N40°W a N60°W, e que suas estruturas definidoras registram a ação de dois regimes tectônicos distintos: um distensivo com ligeira componente transtrativa e outro transcorrente com importante componente transtrativa. Uma hipótese é que as fraturas orientadas na direção do conjunto Piúma tenham se originado em um regime distensivo e posteriormente tenham sido reativadas em regime transcorrente. A idade absoluta da estrutura não pode ser determinada, mas uma vez que corta todas as estruturas dúcteis expostas na área investigada, e considerando que estas devem ter uma idade máxima ediacarana, pode-se estimar a sua idade máxima também como ediacarana. Prolongando-se o lineamento para o interior da bacia de Campos, ele não encontra expressão nos mapas obtidos com os métodos potenciais. Contudo, a interpretação sísmica mostra que seu prolongamento coincide com um alto do embasamento, ao qual estão associadas falhas normais com blocos abatidos para ENE e WSW. Não é possível afirmar que a estrutura observada na porção onshore tenha continuidade para dentro da bacia de Campos. Contudo, a existência de estruturas com a mesma direção do lineamento é reportada por diversos autores como zonas de transferência, que balizaram a abertura oblíqua da margem continental sudeste brasileira. Não foram encontradas evidências para que o limite atual entre as bacias de Campos e Espírito Santo fosse alterado.