SISMO-ESTRATIGRAFIA DO HOLOCENO NA BAÍA DE GUANABARA: PORÇÃO AO NORTE DA ILHA DO GOVERNADOR

Marcelo Sperle Dias1; Marcello V. R. Carnevale1; Gilberto T. M. Dias2, Luciana Bispo1 & Maurizio Bonardi3

1Depto. Oceanografia, UERJ(sperle@uerj.br); 2LAGEMAR, UFF; 3 Universidade de Ca’Foscari de Veneza, Itália.

Abstract. The Ganabara Bay is a tropical embayment with 377 Km2 located in Rio de Janeiro State, Southeast Brazil. It´s classified as a partially startified estuary driven mainly by tidal currents. The Guanabara Bay´s geologyis characterized by Proterozoic granites and gneiss folded during the Cenozoic and eroded since then. This stratigraphy is not well known but a number of works related the sedimentation to the Pleistocene. However, by using high resolution seismics –2-16 kHz and long-corer samples we could examine in detail an area of 4 km2, among the latitudes 22o 45' 34 '' and 22o 46' 39 '' South and longitudes 43o 11' 43 '' and 43o 12' 43 '' West, close to Governador Island, in the north of Guanabara Bay. The sismo-stratigraphic analysis constrained by the stratigraphy reveals it sedimentation during the Holocene. This work discusses those data and may contributed for a better understanding of the Holocene transgression.

Palavras-chave: Sismo-estratigrafia, Holoceno, Baía de Guanabara.1. Introdução

A Baía de Guanabara está localizada no litoral do estado do Rio de Janeiro, na região metropolitana da cidade do Rio de Janeiro, entre as coordenadas 22O 40’ e 23O

00’ Sul de latitude e 43O 00’ e 43O 20’ Oeste de longitude (fig.1). Sua origem geomorfológica está ligada a Transgressão Guanabarina (Amador 1980) que se iniciou a 16000 AP com a inundação de um vale fluvial Pleistocênico (Amador 1997). A região que abriga a baía esta inserida em um conjunto de depressões Terciárias que deram origem a chamada Baixada Fluminense ou Rifte da Guanabara que está sobre rochas pré-cambrianas constituídas essencialmente por gnaisses, migmatitos e granitos. (Almeida 1976; Asmus & Ferrari 1978; Ferrari 1990).

Utilizando-se da sísmica rasa de alta resolução juntamente com métodos de sondagem direta através da coleta de testemunhos (long-core), este trabalho tem por objetivo a investigação sismo-

estratigráfica do Holoceno na Baía de Guanabara em uma porção ao norte da Ilha do Governador (fig. 1).

O presente trabalho vem sendo desenvolvido no âmbito do Projeto TAGUBAR (Tangencial Aeration & Recovery in Guanabara Bay) em convênio celebrado entre o Departamento de Oceanografia e Hidrologia/UERJ e a Universidade de Ca’Foscari de Veneza, Itália.

2. Métodos e Técnicas

Para obtenção dos dados geofísicos foi utilizado o sistema GEOSTAR Full-Spectrum da EDGETECH, Inc., o qual opera com ondas acústicas em freqüência modulada na faixa de 2-16 kHz, composto por um registrador digital integrado a um sistema emissor (fonte-receptor) do tipo rebocado (tow-fish SB-216).

Os dados brutos obtidos no levantamento sísmico foram processados no software EdgeTech Discover – Sub-Bottom

3.27, onde sofreram as reduções necessárias a fim de gerar os perfis sísmicos. Estes perfis foram interpretados sismo-estratigraficamente (Vail et. al. 1977) a partir do mapeamento de seqüências sedimentares com base em seus padrões de eco-caráter, que são dependentes da impedância acústica dos sedimentos (Damuth 1975; Damuth & Hayes 1977). Nesta etapa, os dados sísmicos foram parametrizados pelos testemunhos coletados, cujas análises granulométricas foram realizadas no Laboratório de Oceanografia Geológica da UERJ, segundo metodologia de Suguio (1973), com posterior tratamento estatístico (Shepard 1954).

Após esta fase, os perfis sísmicos foram georeferenciados e mapas de isópacas e contorno estrutural do embasamento foram gerados.

3. Resultados

A interpretação sismo-estratigráfica resultou na diferenciação de 6 tipos de ecocarater, que permitiram mapear além do fundo e do embasamento acústico, mais cinco horizontes acústicos, que resultam em seis camadas sedimentares como mostrado na figura 2. Foi verificado também, a ocorrência de paleocanais de drenagem, associados ao contorno estrutural do embasamento acústico.

A figura 2 mostra ainda a localização do ponto de sondagem no perfil sísmico bem como a profundidade das amostras recuperadas. Os testemunhos foram coletados a partir do fundo submarino, de metro em metro, atingindo a profundidade de 10m, que resultaram em 11 amostragens, denominadas como: amostras 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 e 10. Os principais resultados das análises granulométricas, texturais e estatísticas realizadas segundo Shepard (1954) encontram-se na tabela 1.

4. Discussões

Através da sísmica rasa de alta resolução foi possível determinar a estratigrafia do Holoceno na região noroeste da Baía de Guanabara com a determinação de 6 camadas sedimentares como mostrado na figura 2.

A camada 6 é caracterizada pelas amostras 0 e 1, que foram classificadas como lama, possuindo teor de matéria orgânica variando entre 13 e 18%. Estes valores percentuais de matéria orgânica podem estar produzindo gás no sedimento, oriundo de sua decomposição, e que nos perfis geram manchas escuras, impedindo a propagação do sinal acústico (Garcia-Garcia et al. 1999; Baptista Neto et al. 1996). Estas manchas escuras foram associadas ao ecocarater 6.

As amostras 4, 5, e 6, correspondentes a camada 4, foram classificadas como lama e possuem a mesma distribuição percentual de silte grosso, silte médio e silte fino, correspondendo assim, a uma única camada estratigráfica, o que é compatível com a interpretação sismo-estratigráfica.

A amostra 7 é caracterizada pelo aumento do percentual de silte grosso e diminuição do percentual de silte médio na amostra, enquanto que a fração de silte fino permanece a mesma, quando comparado com as amostras anteriores (4, 5 e 6). Ainda nesta amostra (7), as primeiras frações de areia muito finas surgem nos resultados, na ordem de 6%. Embora, pouco significativas, estas não foram encontradas nas sequências anteriores. Esta amostra esta no interior da camada 3 que é caracterizada por uma mudança significativa do padrão de ecocaráter em relação a anterior (camada 4). Esta mudança na característica do ecocarater da camada 3 é causada pela presença desta areia na sequência.

A camada 2 engloba as amostras 8 e 9. Verificando os resultados destas amostras,

notou-se a mesma distribuição entre as frações granulométricas de silte grosso e silte médio, ou seja, elas possuem a mesma característica de distribuição para estas duas frações. Nota-se ainda, um percentual significativo de silte muito fino para a amostra 8, além da presença de areia muito fina para esta mesma amostra (em torno de 6%). Na amostra 9, o percentual desta areia sobe para 8,3%. Sendo assim, as amostras supracitadas são compatíveis com a formação de uma única camada estratigráfica (2).

A amostra 10 apresentou o maior percentual de areia fina encontrada nos testemunhos, em torno de 25%, sendo então caracterizada como lama arenosa. Os resultados da análise macroscópica (tabela 2) realizada nesta fração de areias sugerem uma origem marinha transgressiva (Suguio 1973). Esta amostra esta situada no topo da camada 1, que é caracterizada por um ecocaráter muito escuro, estando depositada sobre o embasamento.

Levantamento realizado por Oliveira (2000), nas proximidades da Ilha de Paquetá, com o sistema Raytheon modelo RTT 1000A com frequência de 3,5 kHz, encontrou em seus perfis um refletor com a mesma característica de ecocaráter descrita acima, estando este refletor na mesma faixa de profundidade de ocorrência e depositado sobre o embasamento cristalino. Provavelmente esta convergência de características é provocada pela mesma suíte mineralógica. Oliveira (op cit.) infere através das descrições realizadas por Amador (1997) que este eco seria produzido por areias fluviais Pleistocênicas e estariam soterradas sob um pacote sedimentar de lamas Holocênicas.

No entanto, a amostragem realizada nesta seqüência, revelou conter areias de origem marinha transgressivas, conforme mostram os resultados da tabela 2.

5. Conclusões

A utilização da sísmica rasa de alta resolução demonstrou ser bastante útil na investigação estratigrafia ao longo do Holoceno, no interior da Baía de Guanabara.

Pôde-se verificar pelos perfis sísmicos a estratificação sedimentar ocorrida a partir da inundação provocada pela Transgressão Guanabarina (Amador 1980). Esta estratificação pôde ser comprovada pelos diferentes tipos de ecocaráter encontrados nos perfis sísmicos, juntamente com os resultados das análises realizadas nos testemunhos. Estes revelaram 7 horizontes sísmicos perfazendo seis camadas sedimentares. Foram ainda, identificados o embasamento cristalino, além de paleocanais de drenagem.

Outros perfis sísmicos e testemunhos (long-core), realizados na área de estudo aguardam análise, e seus resultados certamente contribuirão de forma a enriquecer o conhecimento do paleo-ambiente da região.

6. Referências

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AMADOR, E.S.. 1980. Assoreamento da Baia de Guanabara - Taxas de sedimentação. Anais da Academia Brasileira de Ciências 52(4): 723-742.

AMADOR, E. S.. 1997. Baía de Guanabara e Ecossistemas Periféricos: Homem e Natureza. Rio de Janeiro, Reproarte Gráfica e Editora. 539p.

ASMUS & FERRARI. 1978. ASMUS, H. E. & FERRARI, A. L. (1978). Hipótese sobre a causa do tectonismo cenozóico na região sudeste do Brasil. In: Projeto REMAC. Aspectos estruturais da margem continental leste e sudeste do

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BAPTISTA NETO, J.A.. SILVA, M.A.M. & FIGUEIREDO, JR. A.G. 1996. Sísmica de alta freqüência e o padrão de distribuição de sedimentos na Enseada de Jurujuba (Baía de Guanabara) - RJ/Brasil. Revista Brasileira de Geofísica, 14(1): 51-57.

DAMUTH, J. E.. 1975. Echo character of the western equatorial Atlantic floor and its relationship to the dispersal and distribution of terrigenous sediments, Marine Geology, 18: 17 - 45.

DAMUTH, J. E. & HAYES, D. E.. 1977 – Echo character of the east brazilian continental margin and its relationship to sedimentary processes, Marine Geology, 24: 73 - 95.

FERRARI, A. L.. 1990. A Geologia do “Rift” da Guanabara (RJ) na sua Porção Centro-ocidental e sua Relação com o Embasamento Pré-Cambriano. XXXVI Congresso Brasileiro de Geologia. Natal/RN. 2858-2872 pp.

GARCIA-GARCIA, A.; VILAS, F. & GARCIA-GIL, S.. 1999. A seeping sea-floor in a Ria enviroment: Ria de Vigo (NW Spain). Eviromental Geology. 38 (4): 296-300.

OLIVEIRA, V. L.. 2000. Assoreamento na Ilha de Paquetá (RJ). Dissertação de Mestrado. Universidade Federal Fluminense, 40 pp.

SUGUIO, K.. 1973. Introdução a sedimentologia, Ed. Edgard Blücher LTDA, 317 p.

VAIL, P. R.; MITCHUM, R. M. Jr.; TODD, R. G.; WIDMIER, J. M.; THOMPSON, S.; SANGREE, J. B.; BUBB, J. N. & HATLELID, W. G.. 1977. Seismic Stratigraphy and Global Changes of Sea Level. In: C. E. Payton, org.: Seismic Stratigraphy – Applications to Hydrocarbon Exploration. AAPG Memoir 26, pp 49 – 212.

SHEPARD, F.P; Moore, D. G. 1954. Sedimentary environment differentiated by coarse-fraction studies. Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geologists, v.38, p.1772-1802,.

Tabela 1– Resumo dos resultados das análises texturais e estatísticas realizadas segundo Shepard (1954) dos testemunhos coletados. (SR – sem recuperação).

Amostra % Cascalho

% Areia

% Silte

% Argila

Classificação Textural

Classificação Curtose Selecionamento %Matéria

Orgânica%

Carbonato

0 0.00 1.62 95.52 2.85 lama Muito Leptocúrtica Mod bem selecionada 13.02 15.02

1 0.00 0.14 97.04 2.82 lama Leptocúrtica Mod bem selecionada 18.36 9.512 SR SR SR SR SR SR SR SR SR

3 SR SR SR SR SR SR SR SR SR4 0.00 0.40 98.29 1.31 lama Leptocúrtica Mod. bem Selecionada 5.07 11.18

5 0.00 0.57 97.53 1.91 lama leptocúrtica Mod bem selecionada 3.27 9.846 0.00 1.13 97.31 1.56 lama leptocúrtica Mod bem selecionada 3.49 11.94

7 0.00 5.70 92.35 1.94 lama platicúrtica pobrem selecionada 2.93 8.008 0.00 6.04 92.66 1.29 lama mesocúrtica pobrem selecionada 2.39 7.18

9 0.00 8.25 89.76 1.99 lama leptocúrtica mod selecionada 3.04 7.3810 0.00 25.50 71.71 2.80 lama com areia muito leptocúrtica muito pobremente selec 2.57 11.39

Tabela 2 – Resultados das análises macroscópicas realizadas na fração grossa (areias muito finas) da amostra 10 referentes a sua composição, grau de esfericidade segundo Rittenhouse, (1943, apud Suguio 1973) e grau de

arredondamento segundo Russel, Taylor & Pettijohn, (1967, apud Suguio 1973). Os resultados sugerem uma origem marinha transgressivas para estes sedimentos (Suguio 1973).

Amostra % Quartzo

leitoso

% Quartzo

transparente

% Quartzo

branco

%

Mica

%

Feldspato

Grau de

esfericidade

Grau de

arredondamento

10 50 30 15 5 0 Boa esfericidade

(classif. 83).

Sub-arredondado

(0,25 - 0,40).

.

I. do Governador

I

Figura 1 – Localização da área de estudo com o posicionamento do perfil sísmico (AA’). Porção ao norte da Ilha do

Governador, na Baía de Guanabara/RJ.

Figura 2 – Em (A): Perfil sísmico contendo todos os diferentes tipos de ecocarater (em vermelho) encontrados neste

trabalho. É mostrado também, o mapeamento de paleocanais de drenagem (em azul). Em (B): a interpretação sismo-

estratigráfica realizada levando-se em consideração a parametrização dos tipos de ecocarater juntamente com os

resultados das analises granulométricas, texturais e estatísticas realizadas nas amostras. É mostrado a posição onde

ocorreu o ponto de sondagem.

A

B