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UNIMONTE
CENTRO UNIVERSITÁRIO MONTE SERRAT
Fernando Valentino de Oliveira
Leandro Escobar Cáprio
Paulo Sérgio Soares
Thiago Paulino Dantas
AMBIENTES LACUSTRES E SUA SEDIMENTAÇÃO
Santos
2009
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Ambientes Lacustres e sua Sedimentação, Manuais, Projetos, Pesquisas de Cultura
Projeto Modular dos alunos do 2° ciclo de petróleo e gás da Unimonte a respeito da sedimentação em ambientes de lagos.
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2010
1 / 27
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UNIMONTE
CENTRO UNIVERSITÁRIO MONTE SERRAT
Fernando Valentino de Oliveira
Leandro Escobar Cáprio
Paulo Sérgio Soares
Thiago Paulino Dantas
AMBIENTES LACUSTRES E SUA SEDIMENTAÇÃO
Santos 2009
Fernando Valentino de Oliveira
Leandro Escobar Cáprio
Paulo Sérgio Soares
Thiago Paulino Dantas
AMBIENTES LACUSTRES E SUA SEDIMENTAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Projeto Modular apresentado ao Centro Universitário Monte Serrat como exigência parcial para a conclusão do Segundo Ciclo do Curso de Tecnologia em Petróleo e Gás
Orientador: Prof.(a). Mariangela Oliveira de Barros
Santos 2009
RESUMO
Lagos são basicamente corpos de água acumulados naturalmente em depressões topográficas e totalmente cercados por terra, eles são estudados pela limnologia.Sua visível importância para alguns sistemas petrolíferos ao redor do mundo acarretou em um aumento significativo dos estudos dos lagos existentes e bacias sedimentares geradas por lagos ancestrais.realizou-se uma pesquisa para melhorar o entendimento sobre os sistemas deposicionais lacustres, sua relação com a formação de rochas geradoras e sua importância na produção de petróleo mundial. A pesquisa foi realizada, principalmente, com base em publicações da área de limnologia, sedimentologia e geologia do petróleo. Também foi desenvolvido um estudo de caso da bacia de Camamu, localizada na margem leste do Brasil, no Estado do Bahia, para especificar sua constituição química e sedimentológica. A importância das bacias de lagos é tão grande para certos sistemas petrolíferos que,em alguns países, chega a representar ate 95% das reservas conhecidas, provando assim que merecem maior atenção por parte dos estudiosos.
Palavras Chave: Lagos. Sedimentação. Limnologia
ABSTRACT
Lakes are basically bodies of water naturally accumulated and completely landlocked in topographic depressions, they are studied by limnology. Their visible importance for some petroleum systems around the world resulted in a significant increase of the current studies of lakes and sedimentary basins generated by ancient lakes. The research was carried out in order to enhance knowledge about the depositional lacustrine systems, their relationship with source rocks and their importance for worldwide oil production. The research was based on publications in the area of limnology, sedimentology and petroleum geology. A case study about Camamu basin, located in lest cost of Brazil, Estate of Bahia, was also developed in order to specific its chemical composition and sedimentary deposits. The importance of lake basins is so great for certain petroleum systems in some countries that they represent up to 95% of know that they deserve grater attention from scholars.
Keywords: Lakes. Sedimentation. Limnology.
CAPÍTULO 1
1.1 – INTRODUÇÃO
Este projeto ira tratar de ambientes lacustres e sua sedimentação, iniciando pelos processos de formação de lagos e sua sedimentação, seguindo por estudos de casos específicos e finalizando com sua relação no sistema petrolífero
1.2 - OBJETIVO
O Objetivo deste projeto é descrever e identificar os tipos de ambientes lacustres, como suas características de profundidade, origem e espessura dos pacotes sedimentares, tipos de matéria orgânica, períodos de seca e chuva, dentre outros fatores importantes para a formação desses ambientes. Este projeto possui também o objetivo de entender o processo gerador de petróleo em ambientes lacustres, além de associá-los às áreas de ocorrência dos fenômenos naturais, sua hidrodinâmica, sedimentação, relacionando tipos de depósitos e os ambientes com o objetivo de ter uma melhor compreensão sobre os sedimentos, suas características favoráveis a formação de rochas geradoras de petróleo, bem como àqueles que não influenciam diretamente, mas colaboram para a formação de lagos através de correntes fluviais e marinhas.
CAPÍTULO 2
2.1 - ORIGEM
2.1.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS LAGOS
De acordo com as definições de Tundisi e Tundisi (2008), lago é o nome genérico dado a toda massa de água que se acumula de forma natural numa depressão topográfica, totalmente cercada por terra. Os lagos podem ser de água doce, salobra ou salgada e variam em forma, tamanho e profundidade. Os de menor superfície são por vezes chamados lagoa, enquanto os maiores - como o Cáspio, por exemplo - recebem o nome de mar (restritos, sem ligação com o oceano). Exibem os mesmos movimentos das águas oceânicas, com ondas, marés e correntes
Carrol e Bohacs (2001), propõem a existência de três tipos de água de água lacustre:
1- Lagos Flúvio-Lacustre que são caracterizados por depósitos de água doce e com matéria orgânica dos tipos I e II. (querogênio) 2- Lacustre Profunda composta por fácies de água doce/salobra e com querogênio dominante do tipo I. 3- Evaporítica constituída por depósitos de água salina e hipersalina e com matéria orgânica dos tipos I e I-S. (querogênio)
Ainda segundo Tundisi e Tundisi, o estudo geomorfológico nos ajuda a entender a origem dos lagos e os processos de formação. Morfologia dos lagos é o estudo de sua forma em relação à gênese do sistema. A morfologia e a morfometria dependem dos processos de formação dos lagos. Lagos naturais tem um tempo de vida curto no ponto de vista geológico, por serem áreas onde predomina o processo de sedimentação, que conseqüentemente os torna cada vez menores e mais rasos. Podem-se encontrar vestígios de datação quanto à sua formação nos sedimentos neles registrados, geralmente dentro de uma bacia hidrográfica. Alguns organismos contidos na estratigrafia dos lagos podem ser fundamentais para a sua datação, tais como diatomáceas, zooplânton e a famosa datação por C14. Os lagos também são designados “Sistemas Lênticos” (origem latim: lentus, significado: lente).
De acordo com Forel (1892), um lago é um corpo de água estacionário, ocupando uma determinada bacia e não conectado com o oceano.
2 – Lagos Vulcânicos
Quando temos concavidades não drenadas naturalmente, podemos obter uma série de lagos vulcânicos, geralmente em regiões com muita atividade tectônica. As lavas com a erupção podem barrar rios, formando assim pequenos lagos. Ex: Lago Kivu (África Central).
3 – Lagos por Movimentação de Terreno
Movimentos de rochas ou de solos em grande proporção resultantes de eventos meteorológicos anormais, como chuva ou tectônicos como terremotos, podem dar origem a lagos por barramento de vales, esses lagos logo se decompõe, devido à rápida erosão da não consolidação.
4 – Lagos Glaciais
Eventos Catastróficos provocam deposição ou corrosão das massas de gelo e degelo. Ex: lagos do distrito de lagos da Inglaterra, lagos da Finlândia e lagos alpinos.
5 – Lagos de Solução
Lagos que são formados através da ação de água de percolação em rochas solúveis. Lagos que são formados pela dissolução de CaCo3. Esses lagos são encontrados nas regiões da península Balcânica e no Estado de Minas Gerais.
6 – Lagos Formados por Atividade Fluvial.
Alguns sedimentos podem obstruir o ciclo de algum rio, que posteriormente ao ser barrado, procura uma rota alternativa, na maioria busca um novo atalho, e acaba isolando o velho caminho, sendo assim ele forma um lago isolado. Os rios que tem no seu ciclo vários pontos de formação em U são mais propícios de ocorrer esse fenômeno. Ex: Rio Amazonas e Rio Paraná.
7 – Lagos Formados por Ação do Vento.
Depressões formadas pelo vento, assim como deposito de Dunas podem ser agentes formadores de lagos. Esses lagos são inconstantes, porque só são capazes de se manterem abastecidos durante o período de cheia ou chuvas, tornando-os grandemente salinos, quando sofrem evaporação. Ocorrem em regiões desérticas da América do Sul e regiões áridas dos EUA.
8 – Lagoas Costeiras
Deposições de material na costa, em regiões onde existem bacias, podem originar lagos costeiros. Onde ocorre muitas vezes uma separação insuficiente, e podemos ter períodos de água salobra e doce no lago.
9 & 10 – Lagos Formados por Organismos e Depósitos de Origem Orgânica
Com o crescimento de plantas e detritos podem ocorrer barramentos em rios e depressões, esse processo juntamente com a possível atividade de castores pode levar a origem de vários pequenos lagos, acumulando muita matéria orgânica: Lagos da região Ártica.
11 – Lagos de Origem Meteorítica
Uma depressão causada pelo impacto de um meteoro, que com o acumulo de água da chuva pode formar um lago. Lagos desse tipo de ocorrência são muito raros no planeta.
2.1.3 - OUTRAS TEORIAS SOBRE LAGOS E LAGOAS
Conforme Esteves (1988), as lagunas e lagoas costeiras têm sua origem vinculada aos processos transgressivos do mar, que ocorreram a partir do Pleistoceno e se prolongaram até os últimos dois mil anos do Holoceno, quando ocorreu o surgimento da grande maioria das lagoas costeiras do Brasil. Na formação das lagoas costeiras, além dos processos marinhos, são evidenciados processos fluviais, eólicos e flúvio-marinho ou uma combinação deles, como o barramento de córregos já existentes, pela formação de dunas dando origem às represas naturais. Segundo Gomes (1998), em conseqüência destes processos são encontrados tanto ecossistemas lacustres de água doce, com alguns apresentando caráter sazonal,
bom exemplo deste tipo de sedimentação é a que se verifica no lago Kara-Boghaz, golfo do mar Cáspio, com 200 km x 130 km de comprimento e com a profundidade de cerca de 10 m). Nele não deságua nenhum rio e se comunica com o mar por um estreito de 200 m de largura, com a profundidade de 6 m. Os sais, principalmente sulfatos, depositam-se nas margens e no fundo do golfo, sobretudo no verão por causa da evaporação intensa e bem menos intensa no inverno quando a água é mais fria, isso porque os sais são menos solúveis na água fria do que na água quente. Existem poucos lagos de sedimentação calcária, encontrando-se os mais conhecidos na Austrália e na Namíbia. Os sedimentos de origem orgânica procedem principalmente nas plantas herbáceas e no plâncton que se depositam após a sua morte. Quando a matéria orgânica se decompõe ao abrigo de ar, evolui por processos de incarbonização tanto para hidrocarbonetos quanto para turfa.
Devido a seu menor tamanho os lagos são mais suscetíveis a mudanças ambientais do que as bacias marinhas, e acabam apresentando variações mais bruscas. Conforme Soreghan & Cohen (1996); fatores tectônicos e climáticos, por exemplo, podem afetar drasticamente os sistemas deposicionais; características físico-químicas da coluna d’água e condições de produção e preservação de matéria orgânica o que podem levar à formação de rochas sedimentares como lamitos (maciças) e folhelhos (em lâminas) (Kelts, 1988).
Os principais fatores que regem a sedimentação em rios e lagos podem ser divididos em físicos, químicos e biológicos. Nos lagos os fatores químicos e/ou biológicos têm um peso tão grande ou até maior do que os físicos (Rust, 1982).
Os sedimentos de origem orgânica procedem principalmente nas plantas herbáceas e no plâncton que se depositam após a sua morte. Quando a matéria orgânica se decompõe ao abrigo de ar, evolui por processos de incarbonização quer para hidrocarbonetos quer para turfa (Tundisi & Tundisi, 2008).
2.2.2 ACUMULAÇÕES DE MATERIAS ORGANICAS EM LAGOS
A quantidade de matéria orgânica preservada num sistema lacustre é basicamente o resultado do balanço entre a biomassa produzida dentro do lago (autóctone) e/ou trazida de sua área de drenagem (alóctone) e a quantidade de biomassa alterada e reciclada na coluna d’água e nos sedimentos. O ciclo do carbono nos sistemas lacustres na verdade é muito complexo, envolvendo a interação entre diversas formas de carbono orgânico e inorgânico particulado e dissolvido. O tipo de matéria orgânica preservada nos depósitos lacustres é controlado por diversos fatores tais como o clima, tamanho e profundidade do lago e topografia de sua área de drenagem (Kelts 1988).
2.2.3 - DINÂMICAS DE ÁREA
Lagos de origem tectônica não devem ser tratados como “pequenos oceanos” (Scholz et al. 1988). O conceito de lagos, normalmente usados no estudo de bacias marinhas é dificultado pelas diferentes taxas de mudança nos fatores que controlam o desenvolvimento das sequências desses ambientes.
No Lago Molawi (África Oriental), por exemplo, Buoniconti & Scholz (2001), propõem que fases de nível de lago baixo correspondem a períodos de menor escoamento superficial e conseqüentemente de retenção de sedimentos nas áreas de drenagem, enquanto que as fases de nível de lago alto estão relacionadas a períodos de maior fluxo de água e aporte sedimentar para o lago. A deposição de lobos turbidíticos ocorreria durante fases de nível de lago alto, ao contrário do que se observa nas bacias marinhas. No que se refere ao equilíbrio do aporte sedimentar, nas bacias em que a subsidência é preponderante, tendem a formarem-se lagos rasos ou pântanos, enquanto que nas bacias em que o último fator prevalece, temos surgimento de lagos profundos. Já com relação ao balanço hidrológico, lagos em que a entrada de sedimento é maior do que a saída (balanço negativo), costumam ser salinos e efêmeros, enquanto lagos em que a saída destes sedimentos é predominante (balanço positivo) são dominados por progradações deltaicas.
Os sistemas lacustres segundo Scholz & Rosendhal (1998), podem ser classificados quanto ao regime hidrológico como abertos e fechados. Os abertos possuem fluxo superficial de água
Serruya & Tilzer (1990) descrevem que mantidas constantes as condições climáticas e a intensidade dos ventos, quanto maior a área superficial do lago, maior é a sua distância “Fetch” percorrida pelo vento e conseqüentemente mais profunda estará a termoclima.
Nos lagos atuais observa-se uma relação direta entre a área do lago e a profundidade da termoclima (Olsen & Palatas 1990).
Como o transporte de oxigênio na água por difusão molecular é pouco eficiente, sua quantidade ao longo da coluna d’água é fortemente controlada pelo padrão de estratificação e circulação da massa d’água. Nos Lagos Meromíticos como a circulação não envolve toda coluna d’água, a camada mais profunda pode permanecer isolada acarretando o desenvolvimento de condições anóxicas permanentes. A atividade dos organismos também influência diretamente o grau de oxigenação. Em lagos com alta produtividade primária, a decomposição da matéria orgânica formada na zona fótica, resulta num grande aumento de consumo de oxigênio no Hipolímnio, que pode se tornar anóxico. Por outro lado, em lagos com baixa produtividade primária podem prevalecer condições óxicas ao longo de toda coluna d’água (Esteves, 1998).
Segundo Katz (1995), a água dos lagos podem variar de doce a hipersalina em função de uma série de fatores. Dentre os quais se destacam a composição das rochas na área de drenagem e o balanço hidrológico do lago. As variações de salinidade ao longo da coluna d’água de um único lago, por sua vez, dependem de sua profundidade e seu padrão de estratificação e circulação. Em lagos rasos a salinidade é geralmente homogênica, enquanto em lagos profundos e estratificados, pode haver um hipolíminio. A salinidade da água é condicionada a abundancia e variedade de organismos dos ecossistemas lacustres, observando-se de modo geral um decréscimo da produtividade primária com o aumento de salinidade.
Katz (1990), e Keltz (1998), e relatam que em alguns casos, organismos adaptados às condições de alta salinidade podem ser favorecidos, como algas verdes do gênero “Dunaliella”, que produzem explosões de produtividade em lagos hipersalinos.
2.3 - ESTUDO DE CASO
BACIA DE CAMAMU
Figura 01: Localização da Bacia de Camamu na margem leste do Brasil, tendo como limite norte a Bacia do Recôncavo e Jacuípe, e limite sul a Bacia de Jequitinhonha. Modelo numérico de terreno gerado a partir da base de dados ETOPO2-GLOBE (2002).
Referências: http://www.portalabpg.org.br/PDPetro/3/trabalhos/IBP0176_05.pdf
A Bacia de Camamu, situada na costa central do Estado da Bahia (figura 01), faz parte do conjunto de bacias da margem leste associadas com a quebra do Gondwana e subseqüente abertura do Oceano Atlântico. Ponte & Asmus (1976), relatam que a bacia lacustre de Camamu teve origem meso-cenozóica e, por toda a margem leste desenvolveu-se um sistema de rifts continentais devido a este esforço de ruptura, gerando nestas bacias um pacote sedimentar fundamental para a formação dos sistemas petrolíferos da margem brasileira.
Dados palinológicos de poços de Bacia de Camamu (Picarelli & Grillo, 1996) integrados a dados obtidos nas bacias do Recôncavo e Tucano (Picarelli et al, 1993) indicam que a passagem do Rio da Serra inferior para o Rio da Serra médio caracteriza-se por uma redução brusca na abundância de conchostráceos, acompanhada pelo aumento na proporção de esporos triletes, indicando uma mudança para um clima mais úmido. O Andar Aratu, por sua vez, é caracterizado pela baixa diversidade palinológica e presença abundante de Classopolis indicando um clima seco. Os andares Buracica e Jiquiá apresentam um aumento relativo na diversidade e na quantidade de esporos de pteridófitas, indicando condições climáticas novamente mais úmidas. O Andar Jiquiá também mostra um aumento da abundância de algas do gênero Botryococcus, sugerindo um clima ainda mais úmido, com um aporte crescente de água doce. Ou seja, em linhas gerais o nível de umidade na região de Camamu e do Recôncavo diminuiu do Rio da Serra ao Aratu, voltando a aumentar do Buracica para o Jiquiá (Picarelli et al, 1993).
Segundo Gonçalves (1997), na formação Rio de contas análises de petrografia orgânica indicam que os pelitos da seção rifte no poço estudado são constituídos essencialmente por matéria orgânica amorfa (maior que 90%), seguidos pelos macerais do grupo da liptinita e pela matéria orgânica lenhosa (traços até 5%). Estes resultados sugerem uma origem predominantemente autóctone (fitoplanctônica e/ou bacteriana), sem aporte significativo de vegetais terrestres. Com relação ao nível de maturação, os dados de índice de coloração de esporos e reflectância da vitrinita determinados através das análises petrográficas e os valores de temperatura máxima (Tmax) medidos pela pirólise indicam que a seção estudada apresenta um baixo grau de evolução térmica.
Conforme verificado por vários autores, a evolução dos riftes e o relevo das áreas próximas a eles exercem um forte controle sobre os tipos de sedimentos depositados na bacia lacustre, o acontecimento dessa evolução torna-se crucial para reconstruções paliolimnológicas. Na bacia de Camamu, estudos estratigráficos e de subsidência mostram que a formação Rio da Serra é caracterizado por intensa atividade das falhas nas bordas do rifte e de rápida subsidência, enquanto que na formação Aratu e Buracica essa atividade assim como a taxa de subsidência foram mais calmas (E. G., Lambiase, 1990; Scholz et al 1998).
Na formação Rio da Serra a bacia de Camamu era um lago profundo, estreito e limitado por falhas, tendo como base neste cenário são propostos modelos distintos de paliolimnologia para as rochas geradoras das formações Morro do Barro e Rio de Contas.
Na formação Morro do Barro por ser o lago mais profundo, de água doce a salobra, sob condições climáticas de aridez crescente, a coluna de água manteve-se estatigrafada, com uma termolina estável e relativamente rasa, deste modo, a maior parte da coluna de água era anóxica, o que favorece a preservação da matéria orgânica, mas desfavorece a produção dela. Dando origem a rochas geradoras com autos índices de hidrogênio, teores de carbono orgânico moderados a altos e matéria orgânica debilitada em ¹³C.
Já as rochas geradoras da formação Rio de Contas, depositaram-se em um lago mais raso e amplo, de água salobra a doce. Com a entrada e circulação de mais água no lago e por ele ser mais iluminado (região fótica), aumentou a quantidade de nutrientes, conseqüentemente sua biomassa, mas por outro lado, com o aumento da oxigenação da coluna de água, pioram as condições de preservação da matéria orgânica, formando rochas geradoras com autos teores de carbono orgânico, índices de hidrogênio moderados a autos e matéria orgânica enriquecida em ¹³C.
Figura 2. Coluna estratigráfica generalizada da Bacia de Camamu. Adaptado de Netto et al. (1994) e Gonçalves et al. (2000)