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INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA

Grupo de Estratigrafia Teórica e Aplicada

__________________________________________________________________________________________________________________________________ Prof. Dr. Michael Holz

Departamento de Geofísica – Instituto de Geociências da UFBA - Grupo de Estratigrafia Teórica e Aplicada – (71) - 3283-8509

ESTRATIGRAFIA DE SEQÜÊNCIAS – UM RESUMÃO

(PRA ESTUDAR PRA PROVA...)

VERSÃO 3.0 – SETEMBRO DE 2013

(11 Figs, 2 Tabs)

Michael Holz

IGEO-UFBA





1. INTRODUÇÃO

Desde o abandono da concepção gradualista na geologia sedimentar e o advento da concepção da

sedimentação episódica, ainda na década de oitenta (Hsü, 1982; Dott, 1982), os geocientistas sabem que o

registro sedimentar é pontuado, em todas as escalas, por hiatos de erosão e não-deposição, e que os

eventos de grande magnitude (tais como enchentes e tempestades), também conhecidos como episódicos,

predominam na coluna estratigráfica com a sua assinatura, em detrimento do registro dos processos do dia-

a-dia (eventos de fundo).

Existem hiatos de várias ordens de grandeza: de minutos ou horas (escala de estratificação das

rochas sedimentares), de dezenas a centenas de milhares de anos (truncamentos e erosões em uma

seqüência tempestítica) e de milhões de anos entre uma seqüência deposicional e outra. Estes últimos são

causados pelos períodos de erosão e não-deposição, durante a fase de reorganização tectônica de uma bacia

devido, por exemplo, ao levantamento de arcos estruturais ou o deslocamento do depocentro. Um pacote de

rocha de metros de espessura pode ser produto de um processo que não durou mais que algumas poucas

horas (como uma corrente de turbide z depositando areia), enquanto que uma camada de poucos

centímetros pode representar uma deposição de dezenas de milhares de anos de duração (por exemplo as

lamas de mar profundo, formando as chamadas seções condensadas).

2. A "NOVA ESTRATIGRAFIA”

A base paradigmática da geologia sedimentar mudou porque a Estratigrafia tem passado por

decisiva modificação nos seus modelos e pensamentos, desde o advento do conceito da sedimentação

episódica. No sentido de Kuhn (1989), pode-se falar em revolução científica: o modelo estratigráfico

anterior, fortemente embasado na Estratigrafia formal e descritiva da chamada "trindade santa" Lito-Bio-

Crono-Estratigrafia, tem, nos últimos vinte anos, dado lugar a um modelo mais dinâmico, prático (no sentido

de ferramenta de trabalho) e universalmente aplicável, desde a escala de camada até a de seqüência

deposicional.

Este modelo ou paradigma é o da Estratigrafia de Seqüências, cujo embrião foi constituído pelos

trabalhos de pesquisadores da Exxon Research Company na década de setenta (Payton, 1977) e,

sobremaneira, desenvolvida no final dos anos oitenta e noventa (Wilgus et alii, 1988; Emery & Myers,

1996).

A Estratigrafia clássica tinha como objetivo central descrever e empilhar as rochas de uma área de

estudo, sem maiores preocupações com a gênese dos estratos ou com o mecanismo controlador da

deposição. Embora as grandes descontinuidades do registro sedimentar estivessem mapeadas e o caráter





episódico e cíclico da sedimentação fosse conhecido (Sloss et alii, 1949; Wheeler, 1958), a Estratigrafia se

movia dentro do paradigma do empilhamento e da denominação (nomenclatura formal). Uma bacia era bem

conhecida se tivesse um padrão de empilhamento definido e formalmente denominado, não importando se

para cada região estudada diversas colunas estratigráficas existissem, algumas às vezes tão diferentes que

chegavam a ser antagônicas.

Já o cerne da Estratigrafia de Seqüências é entender o papel de cada fator que influi na

sedimentação (clima, tectônica, eustasia) e tem, portanto, c omo objetivo estudar e compreender o

mecanismo e as causas da ciclicidade na gênese das seqüências deposicionais (vide revisão em Holz, 1998).

É a ferramenta que consegue estudar os hiatos deposicionais e trazer entendimento sobre sua gênese e

magnitude temporal.

A metodologia básica desta nova maneira de fazer Estratigraf ia continua tendo como pedra

fundamental a litofácies, mas a maneira de agrupar e empilha r associações faciológicas difere

fundamentalmente em relação aos procedimentos tradicionais da "Estratigrafia de Bolo de Camadas". Uma

seqüência é gerada ao longo de um ciclo de variação relativa do nível de base (de origem tectônica,

eustática ou ambas), compreendida entre duas sucessivas quedas.

Assim, é o papel do nível de base e seu comportamento que controlam o padrão de empilhamento

dos sedimentos e, conseqüentemente, dos fósseis. Acima do nível de base, erosão e transporte dominam,

enquanto que abaixo do nível de base o sedimento pode acumular e ficar preservado.

Naquelas bacias sedimentares em conexão com os oceanos, o nível de base é controlado pelo

conjunto eustasia+tectônica, enquanto nas bacias endorréicas (aquelas sem contato com o oceano, como foi

o caso de muitas bacias durante a existência do Pangea), o conjunto clima+tectônica controla a variação do

nível de base (a Bacia do Paraná, durante o Triássico, constitui um excelente exemplo).

Em palavras simples, o que acontece é o seguinte: em fases de nível de base alto, existe muito

espaço para ser preenchido pelo sedimento suprido, e nas fases de nível de base baixo o contrário ocorre: o

sedimento preenche facilmente o espaço disponível. As conseqüências dessas situações antagônicas são as

transgressões e regressões.

No primeiro caso (nível de base alto ou aumentando), o sedimento não chega a se distribuir por toda

a bacia, ficando confinado nos ambientes continentais (rios, lagos) e junto à linha de costa. Se o nível de

base continua subindo (= aumentando o espaço disponível para o sedimento ocupar), a linha de costa vai se

retrair gradativamente, registrando-se uma transgressão.





No segundo caso (nível de base baixo ou caindo), o espaço disponível é rapidamente preenchido pelo

sedimento, e a continuada chegada de sedimentos produzidos na área-fonte irá causar uma regressão

(Figura 1).

Figura 1 - O nível de base controla o es paço disponível para o sedimen to: (A) se o espaço é reduzido , o sedimento prograda e uma regre ssão se verifica. (B) Se o esp aço é grande, ocorre retrograd ação do sedimento e transgressão. Esse é o princípio básico e fundamental que rege toda a sedimentação em uma bacia.

Considerando-se agora um ciclo completo de queda e posterior subida do nível de base, regressões e

transgressões irão se suceder em uma ordem determinada e previsível. Na fase de queda do nível de base,

a diminuição do espaço é muito acentuada, a ponto de não existir, na maioria dos casos, nenhum espaço

para o sedimento depositar, havendo apenas erosão. No caso das bacias conectadas com o nível do mar,

deve-se imaginar uma queda eustática acentuada, que recue o nível do mar dezenas de metros na vertical.

Com isso, as áreas outrora costeiras e marinhas irão ficar expostas e sujeitas à erosão. Nesta época,

primeiro verifica-se um forte deslocamento dos sistemas parálicos em direção à linha de costa recuada, em

um movimento que se denomina “regressão forçada”. Na medida que a erosão da região exposta se espraia,

forma-se uma discordância, materializada pela superfície erosiva e pela superposição de sedimentos

continentais sobre os sedimentos costeiros e marinhos anteriormente depositados. Esta discordância forma o

limite de uma nova seqüência deposicional.

Terminada a queda, inicia-se a subida do nível de base, primeiro lenta, depois cada vez mais

rapidamente. Com essa subida, incrementa-se também o espaço disponível. Primeiramente o espaço criado

é facilmente preenchido pelo sedimento, mas, na medida que a subida do nível de base acelera, é criado

mais espaço do que pode ser preenchido pelo sedimento disponível, e a transgressão inicia. A partir do ápice

do ciclo de aceleração (no meio do limbo de subida da curva), a criação de espaço desacelera de novo.





Nessa fase, o sedimento começa novamente a “ganhar” do espaço criado, preenchendo-o cada vez mais

eficientemente, instaurando uma regressão. Passado a época do ápice da subida do nível de base, este vai

cair de novo aceleradamente, e uma nova fase de regressão forçada e de formação de discordância irá ser

gerada (Figura 2).

Desta forma, todo o sedimento contido entre as duas discordâncias forma um pacote geneticamente

vinculado chamado de seqüência deposicional. Esse é o motivo porque se denomina a moderna estratigrafia

pelo rótulo de Estratigrafia de Seqüências.

As fases de nível baixo, de transgressão, de nível alto e de regressão forçada geram associações de

fácies e sistemas deposicionais diferentes e característicos, agrupados nos chamados tratos de sistemas

geométricos. A fase inicial de queda do nível de base gera o chamado trato de sistemas regressivo. Durante

a fase principal de queda do nível de base a discordância limítrofe da seqüência deposicional é gerada.

Depois segue a fase de nível baixo, gerando sedimentos regressivos a fracamente transgressivos, agrupados

no chamado trato de sistemas de nível baixo. A fase transgressiva do ciclo gera o trato de sistemas

transgressivo, enquanto que a fase regressiva do final do ciclo gera sedimentos do chamado trato de nível

alto (Figura 2).

Figura 2 - Ciclo de variação do nível de base e regime sedimentar durante cada fase de desenvolvimento de uma seqüência deposicional. O ciclo envolve regressão normal (no final da subida do nível de base), regressão forçada (durante a fase de queda do nível de base), uma nova fase de regressão normal (durante a fase de nível de base baixo), e uma fase de transgressão (durante a subida do nível de base). Essas quatro fases levam ao desenvolvimento dos respectivos tratos de sistemas: TSRF – Trato de sistemas de regressão forçada, TSNB – Trato de sistemas de nível baixo, TST – tratos de sistemas transgressivo, TSNA – Trato de sistemas de nível alto.

As variações do nível de base, como mostrada na curva da Figura 2, duram de centenas de milhares

a milhões de anos e envolvem uma centena de metros de variação vertical e são compostos por ciclos de

subida e descida menores que compõem o ciclo maior. A estratigrafia de seqüências procura reconhecer





essas variações menores, que formam as chamadas parasseqüências, que são pacotes sedimentares

marcados por uma pequena subida (i.e., uma superfície de inundação, depositando fácies marinhas) seguido

por uma fase regressiva (i.e., uma pequena queda do nível de base, marcada por fácies cada vez mais

costeiras) (Figura 3).

Desse modo, cada seqüência deposicional é composta por um certo número de parasseqüências. Nas

fases regressivas do ciclo deposicional, as parasseqüências são progradantes, isto é, se empilham de um

modo que denota um claro avanço do sedimento para dentro da bacia. Já nas fases transgressivas, o

contrário ocorre: as parasseqüências se empilham de modo dito retrogradante, denotando o recuo da linha

de costa em direção ao continente. É a análise do padrão de empilhamento das parasseqüências que

permite ao estratígrafo definir o que está acontecendo na bacia e definir os tratos de sistemas. Esta é uma

ferramenta básica para a análise estratigráfica.

Figura 3 – Uma progradação normal (A) é seguida por um pulso transgressivo (B), que cobre grande parte da área costeira com sedimentos de offshore. Após o evento transgressivo, a progradação normal continua (C). Desta forma, geram-se pacotes de sedimentos delimitados por superfícies de inundação - as paraseqüências (modificado de Van Wagoner et al., 1991)

Um conjunto de paraseqüências pode ser progradacional, retrogradacional ou ainda agradacional, quando o

espaço criado é equivalente ao aporte sedimentar (Fig. 4) Esse padrão de permite interpretar os tratos de

sistemas geométricos conforme comentado acima (vide Fig. 2).

Os padrões de empilhamento das paraseqüências em cada trato de sistemas é resumido na tabela 1.





Figura 4- padrões de empilhamento das paraseqüências (cf.Van Wagoner et al. , 1991)

Trato de sistemas Sigla Movimento da linha de costa

Padrão de empilhamento das paraseqüências

Nível Alto (TSNA) regressão normal agradacional a progradacional (primeiro agradacional, depois cada vez mais fortemente progradacional)

Regressão forçada (TSRF) regressão forçada fortemente progradacional

Nível baixo (TSNB) regressão normal progradacional a agradacional (no início é fortemente progradacional, e no final é mais agradacional)

Nível transgressivo (TST) transgressão retrogradacional

Tabela 1 – Características dos tratos de sistemas

Para resumir tudo: o esquema de desenvolvimento de cada trato de sistemas dentro de uma

seqüencia deposicional é resumido nas figuras seguintes (Fig. 5 a 8)





Figura 5 – Trato de sistemas de nível alto - TSNA (cf. Coe, 2005)





Figura 6 – Trato de sistemas de regressão forçada – TSR (cf. Coe, 2005)





Figura 7 – Trato de sistemas de nível baixo - TSNB (cf. Coe, 2005)





Figura 8 – Trato de sistemas transgressivo - TST (cf. Coe, 2005)





Um resumo pra lajudar na hora de estudar para a prova de estratigrafia é mostrado na figura 9, abaixo...

Figura 9– Resumo do esquema básico de uma seqüência deposicional suas superfícies estratigráficas e tratos de sistemas geométricos (Holz, 2012). Use esse esquema para se lembrar da ordem daos tratos e das superfícies, mas lembre que os tratos não se desenvolvem por toda extensão da bacia

A figura seguinte (Fig. 10) resume graficamente a sucessão dos tratos de sistemas e seus controles

estratigráficos. Lembre que a parte de baixo (2.“rate of base level change”) é matematicamente a derivada

da curva de cima, e que nessa representação a taxa de sedimentação é uma área constante (barra

amarela), já que no modelo da E.S. o aporte sedimentar é considerado constante. Nessa representação

podemos visualizar graficamente porque ocorre regressão e transgressão.

Por exemplo: no momento que a taxa de criação de espaço fica maior que a taxa de aporte sedimentar (veja

flecha azul), a transgressão inicia.





Figura 10 – Variações do nível de base e transgressões/regressões (cf. Catuneanu, 2005)





Hierarquia O registro sedimentar é tratado como cíclico e hierarquicamente organizado. De modo geral, aceita-se o

esquema conforme resumido na tabela abaixo, embora os valores (duração) variem conforme o autor.

O importante é lembrar que:

1 - há uma hierarquia nos ciclos sedimentares;

2 - que cada grau hierárquico tem uma causa específica.

Ordem Registro geológico Duração em anos Causa quem estuda...

1a Bacia - Preenchimento 50 a 200 milhões Tectônica global

2 a Megaseqüências 5 – 50 milhões.

3 a Seqüência deposicional 0,1 a 5 milhões

Tectônica e Eustasia

4 a Paraseqüência (tb. Seqüências de alta freqüência) 10 a 100 mil ano

5 a Paraseqüência 1 a 10 mil anos

Ciclos climáticos (Milancovitch)

Estratigrafia

6 a Sistema deposicional

7 a Elemento arquietônico e sucessão/associação de fácies

desde décadas até milhares de anos

8 a Fácies horas/dias/anos...

mudanças alo e autocíclicas no ambiente deposicional

Sedimentologia

Cabe lembrar também que esse esquema hierárquico baseado puramente na suposta duração dos

ciclos não é aceito por unanimidade. Como relata Holz (2012), surgiu nas últimas décadas uma concepção

diferente sobre a hierarquização dos ciclos sedimentares, originalmente apresentado por Embry (1995) e

discutido por Catuneanu (2002). Essa concepção não considera o tempo envolvido na formação do ciclo,

mas a magnitude das mudanças do nível de base e a extensão do respectivo limite de seqüências. Para

classificar a hierarquia de um limite de seqüencias, o autor elencou alguns atributos, tais como a extensão

da discordância em área; a intensidade de mudança do regime sedimentar acima e abaixo da discordância,

e a grau de mudança do regime tectônico, entre outros. Embry (1995) originalmente propôs esse esquema

hierárquico para as suas seqüências T-R (uma concepção diferente de seqüências que discutiremos no

próximo capítulo) por achar que tais características refletem a magnitude da mudança do nível de base. O

autor criou um esquema onde as unidades de primeira ordem são delimitadas por discordâncias subaéreas

associadas à significativas deformações, enquanto que a ordem de mais baixa hierarquia seriam superfícies

transgressivas de expressão apenas local dentro da bacia.





Figura 11 – Hierarquia dos ciclos sedimentares (cf. Coe, 2005)





3. REFERÊNCIAS

CATUNEANU, O. 2002. Sequence stratigraphy of clastic systems: concepts, merits, and pitfalls. Journal of African Earth Sciences, 35 (1): 1-43.

CATUNEANU, O. 2006. Principles of sequence stratigraphy. Elsevier, Amsterdam. 375p. COE, A.L. ed. 2005. The sedimentary record of sea-level change. Cambridge University Press, Cambridge.

287p.

DOTT, R.H., Jr. 1983. 1982 SEPM Presidential Address: Episodic Sedimentation - How normal is average ?

How rare is rare ? Does it matter ? Journal of Sedimentary Petrology, 53(1): 5-23.

EMBRY, A. 1995. Sequence boundaries and sequence hierarchies: problems and proposals. Norwegian

Petroleum Society Special Publications, 5: 1-11.

EMERY, D. & MYERS, K.J. 1996. Sequence stratigraphy. Blackwell, Oxford. 297p.

HOLZ, 1998. Um breve histór ico de conceitos fundamentais da estratigrafia moderna: seqüências depocionais e seus fatores controladores. Pesquisas em Geociências, 25(1):3-26.

HOLZ, M. 20102 – Estratigrafia de Sequencias – histórico, princípios e aplicações. Editora Interciencia, Rio

de Janeiro. 276p.

HSÜ, K.J. 1983. Actualistic Catastrophism. Address of the retiring President of the International Association

of Sedimentologists. Sedimentology, 30:3-9.

KUHN, T.S. 1989. A estrutura das revoluções científicas. Editora Perspectiva. 257p.

PAYTON, C.P. (Ed.). 1977. Seismic stratigraphy - applications to hydrocarbon exploration. American

Association of Petroleum Geologists Memoir 26. 516p.

VAN WAGONER, J.C.; MITCHUM, R.M.; CAMPION, K.M. & RAHMANIAN, V.D. 1991. Siliciclastic Sequence

Stratigraphy In Well Logs, Cores And Outcrops: Cencepts For High-Resolution Correlation Of Time And

Facies. American Association Of Petroleum Geologists Methods In Exploration Series, 7, 55p.

WILGUS, B.S.; KENDALL, C.G. ST. C.; POSAMENTIER, H.W.; ROSS, C.A. & VAN WAGONER, J.C. (Eds.) 1988.

Sea-level changes: an integrated approach. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special

Publication, 42:109-124.

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