A importância da estratigrafia mecânica no desenvolvimento de falhas e juntas em contexto de bacias sedimentares: contribuição de modelos experimentais

Abstract

A modelagem física analógica é atualmente uma ferramenta cada vez mais utilizada para melhorar o entendimento da formação e desenvolvimento das estruturas geológicas. O impulso dado na utilização dessa ferramenta deve-se, principalmente (mas não exclusivamente), à indústria do petróleo, onde a análise estrutural é importante para a definição da geometria das estruturas que possam constituir armadilhas para o hidrocarboneto. O presente trabalho analisa a nucleação de falhas e juntas, em função do contraste reológico de materiais analógicos, durante um evento distensional em bacias sedimentares. Influência de outros fatores, como espessura das camadas e seu posicionamento na estratigrafia, também foram analisados. Os materiais utilizados para simular uma estratigrafia mecânica foram pó de gesso (sulfato de cálcio semi-hidratado), microesferas de vidro e areia quartzosa. O monitoramento dos experimentos foi feito utilizando-se o PIV (Particle Image Velocimetry), instrumento que mostra a movimentação das partículas a cada instante deformacional. Como resultados, observaram-se diferenças na nucleação e desenvolvimento das falhas nas camadas de diferente comportamento reológico. As camadas de pó de gesso comportam-se de modo mais competente, permitindo a geração de um número maior de juntas, e as falhas apresentam mergulho mais elevado do que quando atravessam as camadas menos competentes de areia quartzosa. De forma geral, os experimentos podem ser interpretados como análogos da deformação frágil em rochas carbonáticas intercaladas em sequências siliciclásticas ou ricas em argilominerais, gerando armadilhas estruturais capazes de influenciar na migração e/ou armazenamento de fluidos, tais como hidrocarbonetos ou mesmo água subterrânea.

Análise Da Reativação De Falhas Normais Através Da Modelagem Física Com O Uso Do Particle Image Velocimetry.

“…Na Série II, independente do contraste reológico presente, a reativação das falhas em D2 foi relativamente limitada. Este número limitado de reativações também é reportado em outros trabalhos na literatura (Buchanan & McClay, 1990;Brun & Nalpas, 1996;Koopman et al, 1987;Panien et al, 2005e Ventisette et al, 2006. A reativação de falhas normais com ângulo α superior a 45 0 , como no caso da Série IB, contrasta com a interpretação de Brun & Nalpas (1996) e Panien et al (2005) para quem as falhas normais são reativadas apenas se o ângulo α for menor que 45º, caso contrário a deformação seria acomodada por falhas reversas.…”

“…Este número limitado de reativações também é reportado em outros trabalhos na literatura (Buchanan & McClay, 1990;Brun & Nalpas, 1996;Koopman et al, 1987;Panien et al, 2005e Ventisette et al, 2006. A reativação de falhas normais com ângulo α superior a 45 0 , como no caso da Série IB, contrasta com a interpretação de Brun & Nalpas (1996) e Panien et al (2005) para quem as falhas normais são reativadas apenas se o ângulo α for menor que 45º, caso contrário a deformação seria acomodada por falhas reversas. Diferentemente dos autores supracitados, e em acordo com nossos resultados, os dados apresentados por Ventisette et al (2006) mostram que a reativação de falhas normais ocorre independentemente do valor do ângulo α. Durante o evento compressional D2 de nossos experimentos, diferentes padrões estruturais foram gerados, tais como, falhas normais total ou parcialmente reativadas, reativação de segmentos de falhas normais como resultado de coalisão com falha reversa, rotação de segmentos de falhas (com ou sem inversão cinemática) (Figura 20).…”

“…Os experimentos da Série II foram muito similares àqueles construídos por Panien et al (2005) que utilizando materiais com reologia diferente mostraram que, dependendo do material utilizado, o ângulo de mergulho dos empurrões pode variar entre 23º a 39º. Nos experimentos da Série IIA, onde utilizamos apenas a areia, a arquitetura final do modelo mostra falhas normais completamente reativadas e a presença de empurrões e retroempurrões que seccionam a porção basal da estrutura grabenforme.…”

“…Estes estudos permitiram melhor compreensão da evolução geométrica e cinemática de falhas em ambiente frágil, dentro do contexto de inversão de bacias. A utilização de diferentes materiais granulares para o preenchimento de uma estrutura grabenforme, estabelecendo contraste reológico entre eles, mostra que esta descontinuidade favorece a reativação das falhas da borda e controlam a localização e o mergulho da falha reversa principal, que produz a extrusão mecânica do material (Panien et al, 2005).…”

“…Os modelos analógicos também abordam o papel de camadas dúcteis no processo de inversão tectônica (Dubois et al, 2002;Nalpas et al, 1995;Panien et al, 2005;Ventisette et al, 2006). Nesses modelos uma camada de silicone é posicionada ora na base do modelo, ora entre as camadas de areia, ou em ambas as posições, para investigar o efeito da separação do embasamento cristalino da cobertura sedimentar, bem como o papel da orientação das falhas em relação aos campos de tensão atuantes durante a inversão.…”