Victor Sacek.

O entendimento da dinâmica formadora de bacias sedimentares ao longo de margens continentais e sua evolução tectono-sedimentar é fundamental para a análise de risco exploratório na indústria do petróleo. Devido a complexidade dos diferentes processos geológicos envolvidos neste estudo, uma forma natural de explorar a evolução geodinâmica dessas margens é através de modelos numéricos. O presente projeto objetiva utilizar códigos numéricos termo-mecânicos que reproduzem o comportamento reológico da crosta e manto terrestre no tempo geológico para simular a formação e evolução de margens divergentes, como as margens brasileiras e respectivas margens conjugadas africanas. Nessas simulações, pretende-se levar em consideração diferentes eventos tectônicos em um mesmo cenário, avaliando-se o papel de estruturas litosféricas herdadas. O presente código numérico, desenvolvido no Departamento de Geofísica do IAG/USP, também considera a interação tectono-sedimentar, permitindo avaliar a estrutura térmica e reológica durante o aporte sedimentar nas bacias sedimentares. Os resultados numéricos serão confrontados com vínculos geológicos e geofísicos, como dados termocronológicos, dados de poços, sísmica, sismologia e métodos potenciais. Com este projeto, pretende-se contribuir para o entendimento da evolução geológica de fronteiras exploratórias, como as porções distais da margem hiperestirada da bacia de Santos, fornecendo informações sobre o padrão de estiramento litosférico, fluxo térmico e taxa de subsidência das bacias sedimentares ao longo do tempo geológico, aspectos fundamentais na avaliação do potencial petrolífero em bacias sedimentares.

Nas últimas décadas, diferentes modelos foram propostos para explicar como a atual bacia hidrográfica do rio Amazonas foi formada concomitantemente ao soerguimento da cordilheira andina. Porém, com poucas exceções, esses modelos são essencialmente qualitativos, sem uma base física para verificar sua viabilidade, ou muito simplificados, ignorando-se processos importantes no modelo. O objetivo do presente projeto é estudar quantitativamente a evolução da bacia de drenagem da Amazônia utilizando modelos computacionais complexos que integram o clima, processos superficiais de erosão e sedimentação e a dinâmica interna da Terra. Dados geológicos e geofísicos serão utilizados para verificar se os experimentos numéricos podem reproduzir adequadamente a evolução da paisagem e o preenchimento sedimentar das bacias interiores e marginais. Este trabalho pode gerar importantes vínculos para a evolução paleogeográfica, paleoclimática e impacto sobre biodiversidade no norte da América do Sul durante a formação da cordilheira dos Andes.

A litosfera continental rígida atua como uma camada reologicamente resistente, que dificilmente pode ser distendida e quebrada exclusivamente pelos esforços relacionados à Tectônica de Placas. Desta maneira, processos ou fatores adicionais que levem ao enfraquecimento reológico da litosfera ou a concentração de deformação na mesma, são necessários para que o processo de quebra seja efetivo. Dentre estes fatores estão incluídos, por exemplo: i) o efeito químico e termal de plumas; ii) fusão sub-litosférica e transporte de magma; iii) concentração da deformação com propagação de riftes; iv) zonas herdadas de litosfera reologicamente fracas; e v) deformação direcional (strike slip) acompanhada de distensão crustal. O Nordeste do Brasil (Província Borborema) constitui uma área geologicamente singular para a investigação dos dois últimos processos relacionados a abertura do Atlântico Equatorial. O Sistema Rifte Equatorial (SREq) representa uma área típica de sistemas distensionais dominados por deformação direcional, além de uma penetrativa trama deformacional orogênica pré-rift que pode ter influenciado as deformações subsequentes relacionadas ao desenvolvimento do SREq durante o Cretáceo. Um grande tema ainda pendente de resolução trata-se da inconsistência do encaixe das margens conjugadas do NE do Brasil e Nigéria, que mostram um excesso de massa levando a uma sobreposição do encaixe. Uma das soluções para o problema pode estar na absorção das tensões que governam a deformação intraplaca e movimento de blocos menores ao longo de zonas de concentração de deformação. Este projeto visa investigar o papel da herança de zonas litosfericas reologicamente enfraquecidas e seus efeitos no controle e desenvolvimento de zonas distensionais e formação de bacias sedimentares associadas à reativações deste sistema no Nordeste do Brasil e no âmbito do SREq. Para esse objetivo a proposta visa a aplicação conjunta e multidisciplinar de técnicas modernas de abordagem geológica para o entendimento da formação orogênica do Sistema Cisalhante Borborema, bem como sua reativação e deformação intraplaca resultante da abertura do Oceano Atlantico Equatorial.

Diversas observações geológicas e geofísicas mostram que a superfície terrestre é perturbada dinamicamente por processos convectivos no manto que criam uma componente denominada de topografia dinâmica, que influencia a história de subsidência das bacias sedimentares e a evolução do padrão de denudação dos continentes. No contexto de margens divergentes, esta componente topográfica se sobrepõe a outros fatores como o efeito do estiramento litosférico durante o rifte continental e a variação secular da estrutura térmica da litosfera na fase pós-rifte, gerando uma complexa e dinâmica evolução das margens que difere expressivamente do conceito de margem "passiva". Neste projeto pretende-se explorar a interação entre a dinâmica do manto e os processos superficiais de erosão e sedimentação através de modelos numéricos que descrevam adequadamente o comportamento físico/geológico de cada processo com o intuito de quantificar a sua influência na evolução de margens continentais. Pretende-se também avaliar como a geometria tridimensional da margem afeta a história térmica da litosfera e a evolução das bacias marginais, desse modo contribuindo para o entendimento da evolução das margens continentais, em especial as margens divergentes do Atlântico Sul.

O bioma amazônico abriga a maior diversidade de espécies da Terra e constitui importante elemento do ciclo do carbono, com capacidade para influenciar o clima global. A floresta amazônica é crucial para a produção e distribuição da umidade atmosférica na América do Sul, além de sustentar a maior bacia hidrográfica do mundo, a qual conecta as montanhas andinas com o oceano Atlântico equatorial. A evolução geológica, climática e biológica da Amazônia representa um dos grandes temas da Ciência contemporânea, pois é fundamental para compreender a origem da biodiversidade tropical e os efeitos das mudanças climáticas e da evolução da paisagem física sobre a biota, tanto em relação às mudanças ocorridas no passado quanto às projetadas para o futuro. Destaca-se ainda que durante o Mesozoico, a região amazônica integrou a Província Magmática do Atlântico Central (PMAC), um dos maiores eventos magmáticos já ocorridos na Terra, o qual teria impactado a composição da atmosfera e induzido a extinção biótica em massa do limite Triássico/Jurássico. A história da Amazônia e sua relevância global motivam o "Trans-Amazon Drilling Project" (TADP, Projeto de Perfuração Transamzônica), iniciativa internacional de pesquisa que visa responder às seguintes questões: (1) Como a história climática e geológica do Cenozoico, incluindo o soerguimento dos Andes, a formação do rio Amazonas e a expansão do oceano Atlântico influenciaram a origem da floresta amazônica e sua biodiversidade incomparável? (2) Qual a origem do complexo de sils da PMAC na Amazônia e como isto afetou a composição da atmosfera e os processos que levaram à extinção em massa do limite Triássico/Jurássico? Estas questões podem ser respondidas somente por meio de perfurações para acessar a história cenozoica da Amazônia registrada em sedimentos de áreas continentais e oceânicas, assim como os sils da PMAC e suas rochas sedimentares encaixantes. O TADP representa o mais amplo programa de pesquisa já organizado para estudar a origem e evolução da Amazônia. O TADP é planejado e executado no âmbito do International Continental Scientific Drilling Program (ICDP), abrange pesquisadores de 12 países e visa a realização de perfurações para coleta de testemunhos de sedimentos e rochas em localidades ao longo de um perfil entre o foreland andino e a margem atlântica, que representará cerca de 10% da circunferência terrestre equatorial. Ao longo desta seção equatorial, serão amostrados de forma inédita e sistemática: (1) o registro estratigráfico do Cenozoico, que compreende sucessões sedimentares com 370 a 2000 m de espessura nas localidades selecionadas para perfuração (bacias do Acre, Solimões, Amazonas e Marajó), e (2) as rochas magmáticas da PMAC e rochas sedimentares hospedeiras, subjacentes às sequências cenozoicas em grande parte da Amazônia brasileira. Esta será a primeira vez que os estratos sedimentares do Cenozoico da Amazônia serão perfurados e amostrados de forma contínua por meio de testemunhos para propósitos científicos. Este projeto permitirá a realização de análises sistemáticas da história geológica e climática da Amazônia desde o início do Cenozoico, período considerado chave para entender a iniciação e consolidação da floresta neotropical e da bacia hidrográfica amazônica. Assim, este projeto trará avanços científicos de grande relevância, pois possibilitará compreender a origem e as transformações da floresta amazônica e da bacia hidrográfica do rio Amazonas, elementos fundamentais do sistema climático global.

A orogenia andina teve um grande impacto na evolução da bacia hidrográfica do rio Amazonas, modificando o clima na América do Sul e o fluxo de sedimentos para as bacias sedimentares interiores marginais. Adicionalmente, a dinâmica dos processos superficiais de erosão e deposição esculpiu continuamente a paisagem e guiou o padrão de drenagem no continente. Portanto, a correta interpretação da evolução geológica do norte da América do Sul durante o Cenozóico depende não apenas da dinâmica interior do planeta, mas também do acoplamento da geodinâmica da Terra com a erosão dos continentes, a deposição nas bacias sedimentares e a interação com o clima em evolução. Devido à grande complexidade dos diferentes processos envolvidos na evolução geológica da Amazônia, o uso de modelos numéricos é uma maneira natural de tratar esse problema. O objetivo deste projeto é estudar a formação e evolução da bacia hidrográfica do rio Amazonas com base em cenários numéricos, levando-se em consideração os processos superficiais, juntamente com processos geodinâmicos, como soerguimento andino, flexura da litosfera e convecção mantélica. Com este modelo numérico acoplado, pretende-se testar diferentes mecanismos propostos nas últimas décadas para explicar a formação do atual sistema de drenagem, bem como o momento para o(s) evento(s) de reorganização de drenagem. Este projeto pretende contribuir para a discussão sobre evolução estratigráfica, condições paleoclimáticas e impactos na biodiversidade da Amazônia.

A observação direta dos processos geodinâmicos é naturalmente limitada já que tais processos são muito lentos e profundos no Planeta Terra. Nas últimas décadas, modelos numéricos têm sido amplamente utilizados na comunidade geocientífica mundial para testar e gerar novas hipóteses sobre a evolução geodinâmica da crosta e manto terrestres, permitindo simular o comportamento deformacional das rochas ao longo da escala de tempo geológica. Este projeto visa, principalmente, utilizar modelos numéricos para testar cenários geodinâmicos do processo de rifteamento do Atlântico Sul entre a placa sul-americana e africana durante o Cretáceo, que indicam que o rifteamento continental seguiu preferencialmente a litosfera orogênica dos orógenos Brasilianos-Pan Africanos Neoproterozoicos. Nossos modelos computacionais 2-D e 3-D irão testar variações reológicas entre litosferas orogênicas e cratônicas e o papel de grandes zonas de cisalhamento litosféricas durante o processo de rifteamento continental. O exemplo geodinâmico natural a ser testado é a margem continental conjugada da porção central do Atlântico Sul, a qual tem uma importante história termo-mecânica herdada do Orógeno Araçuaí-West Congo, circundado pela litosfera cratônica dos crátons do São Francisco e Congo durante o Neoproterozoico. Os resultados obtidos com essa pesquisa serão de grande importância para o entendimento do comportamento da litosfera continental sob extensão durante a geração de bacias sedimentares de margem continental. Além disso, trará implicações para a configuração da litosfera continental durante o Neoproterozoico e, consequentemente, para os modelos paleogeográficos do Supercontinente Gondwana.

Muitas observações geológicas e geofísicas mostram que a superfície terrestre é perturbada dinamicamente por processos convectivos no manto que criam uma componente expressiva da topografia, denominada de topografia dinâmica, que influencia a história de subsidência das bacias sedimentares e a evolução do padrão de denudação dos continentes. Porém, apesar de sua importância, poucos trabalhos apresentam o estudo da interação dos processos superficiais e da dinâmica convectiva do manto de forma acoplada. Neste projeto pretende-se explorar a interação entre a dinâmica do manto e os processos superficiais de erosão e sedimentação através de modelos numéricos que descrevam adequadamente o comportamento físico/geológico de cada processo com o intuito de quantificar a sua influência na evolução de margens continentais. Pretende-se também avaliar como a geometria tridimensional da margem afeta a história térmica da litosfera e a evolução das bacias marginais, desse modo contribuindo para o entendimento da evolução das margens continentais, em especial as margens divergentes do Atlântico Sul. A primeira etapa do projeto será dedicada para unificar os códigos computacionais que simulam a dinâmica do manto e os processos superficiais. Após a validação do modelo acoplado, serão realizados testes de sensibilidade para os diferentes parâmetros físicos e geométricos do modelo, avaliando-se a influência de cada fator na evolução da margem continental. Dados geofísicos e geológicos como gravimetria, tomografia sísmica, termocronologia e estratigrafia, serão usados como vínculos para os modelos numéricos.

Desenvolver uma ferramenta numérica para simulação da evolução termo-mecânica da litosfera em um ambiente extensional.