APLICAÇÃO DO RADAR DE PENETRAÇÃO SUBTERRÂNEA NA CARACTERIZAÇÃO EM SUBSUPERFÍCIE DE DEPÓSITOS DA FORMAÇÃO BARREIRAS PETROBRAS/E&P-EXP/IABS/PS

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1 APLICAÇÃO DO RADAR DE PENETRAÇÃO SUBTERRÂNEA NA CARACTERIZAÇÃO EM SUBSUPERFÍCIE DE DEPÓSITOS DA FORMAÇÃO BARREIRAS Paula de Freitas Santos 1 ; Claudio Limeira Mello 1 ; Rute Maria Oliveira de Morais 1,2 ; Carolina da Silva Ribeiro 1 1 Depto. Geologia, UFRJ 2 PETROBRAS/E&P-EXP/IABS/PS Abstract. This paper presents a subsurface study of Barreiras Formation deposits, comparing radar sections, drill cores profiles and outcrops. The investigations were carried out in two sites (Quissamã/RJ and Ubu/ES) where the Barreiras Formation deposits present distinct characteristics concerning to thickness and weathering. Three radar facies were identified and correlated to three distinct geologic units: (i) Barreiras Formation deposits are associated with a reflection pattern of continuous wavy and cross-stratified reflectors showing a concave upward geometry; (ii) post-barreiras deposits are associated with a reflection pattern of continuous parallel (sometimes irregular) reflectors, following the ground surface; (iii) the basement rocks are represented by a reflection pattern marked by convex upward hyperboles, or strong inclined, parallel reflectors (sometimes x-crossed). The geophysical signature of the Barreiras Formation deposits reflects the predominant faciologic pattern, which is characterized by finning-up sandy packages interbedded with thin layers of mud. Palavras-chave: Formação Barreiras; GPR; fácies de radar 1. Introdução No sudeste do Brasil, os sedimentos atribuídos à Formação Barreiras, que se estendem desde o litoral norte do Espírito Santo até a Região dos Lagos, no Rio de Janeiro, foram muito pouco estudados. No Estado do Espírito Santo, estes depósitos foram investigados por Amador e Dias (1978), Amador (1982) e Tamara (1995). No Estado do Rio de Janeiro, os sedimentos Barreiras foram estudados por Morais (2001), que os interpretou como relacionados a um ambiente fluvial entrelaçado, com a participação de fluxos gravitacionais e, mais restritamente em Búzios, como uma deposição sob influência de leques aluviais dominados por fluxos gravitacionais. Como contribuição aos estudos em desenvolvimento sobre a Formação Barreiras no sudeste do Brasil, o presente trabalho teve como objetivo realizar uma investigação em subsuperfície destes depósitos, associando-se seções de reflexão por ondas de radar com perfis litológicos obtidos em furos de sondagens, e correlacionando-se estes dados a descrições de afloramentos. 2. Métodos e Técnicas Os dados aqui apresentados correspondem a levantamentos efetuados nas regiões de Quissamã (RJ) e Ubu (ES). Estas áreas foram escolhidas por apresentarem depósitos com características distintas, do ponto de vista da espessura e do grau de alteração/ferruginização. Estas características foram descritas em afloramentos, possibilitando a correlação entre os materiais aflorantes e os materiais obtidos nos furos de sondagens. A aquisição dos dados geofísicos foi feita com o uso do sistema de GPR pulseekko IV, pertencente ao Depto. de Geologia/UFRJ. Foram utilizadas antenas de 50 MHz, sendo realizado, pelo modo de reflexão, caminhamento contínuo ao longo das linhas de prospecção, com um espaçamento de 2 m entre as antenas e intervalo de amostragem a cada 0,5 m.

2 Para o cálculo das velocidades de transmissão das ondas de radar em subsuperfície, foi utilizado o modo CMP, no qual as antenas de 50 MHz foram afastadas de 40 cm em 40 cm, até atingirem um afastamento de 20 m. De acordo com a necessidade específica de cada linha, foi efetuado o levantamento topográfico, utilizando-se trena e nível, de forma a permitir a correção da superfície do terreno. As linhas de GPR (radargramas) foram interpretadas utilizando-se overlays, sendo delineadas as principais feições de radar (radarfácies). Assim como ocorre com os levantamentos sísmicos, o GPR é um sistema de prospecção geofísica que fornece uma imagem contínua dos estratos em subsuperfície (radargrama), baseada nos padrões de reflexão que estes apresentam. Como os dois métodos proporcionam seus resultados de forma muito parecida, a interpretação dos radargramas foi feita aplicando-se os princípios da sismoestratigrafia. Os principais aspectos analisados foram: as terminações dos refletores; as configurações dos refletores; e as formas externas das unidades de radar. Com base na interpretação dos radargramas e de acordo com os padrões de reflexão de radar identificados, foram selecionados pontos para a realização de furos de sondagens. Estes furos tiveram como objetivo a descrição dos materiais em subsuperfície e sua correlação com os respectivos padrões de reflexão. Para a realização das sondagens, foi utilizado um trado mecânico pertencente ao Núcleo de Estudos do Quaternário e Tecnógeno (NEQUAT) Depto. de Geografia/UFRJ. O material em subsuperfície foi descrito quanto à granulometria, cor, seleção dos grãos e arredondamento. Os furos de sondagem foram finalizados ao atingir o embasamento ou quando o lençol freático impedia a recuperação do material. 3. Resultados Através da interpretação dos radargramas, pôde-se individualizar três fácies de radar. Cada uma delas foi associada a um conjunto litológico distinto Fácies de Radar - Fácies de Radar I: padrão de refletores ondulados, mais ou menos contínuos, de aspecto entrecruzado, com geometria côncava para cima (figura 1). Relaciona-se a pacotes granodecrescentes constituídos por areias finas a grossas, avermelhadas, intercalados por sedimentos argilosos com grânulos (lamitos). Na base das areias, ocorre uma maior quantidade de cascalhos finos. Estes materiais constituem depósitos da Formação Barreiras. - Fácies de Radar II: padrão de refletores contínuos, paralelos, às vezes pouco irregulares (figura 1), que acompanham a superfície do terreno. Relaciona-se a areias finas argilosas, castanho-amareladas e com cascalhos subarredondados na base. Corresponde a depósitos pós-barreiras. - Fácies de Radar III: padrão de refletores marcado por feições de hipérboles, convexas para cima, ou refletores fortemente inclinados, paralelos, às vezes cruzados em X (figura 1). Os materiais aos quais esta fácies de radar está associada são argilosos, muito micáceos, bastante mosqueados e com presença de crosta de ferro, correspondendo às rochas do embasamento cristalino alteradas Radargramas, Seções Estratigráficas e Perfis de Sondagens Localidade Fazenda Trindade (Quissamã, RJ) Na seção estudada na região de Quissamã (RJ), foram identificadas três unidades de radar, cada uma delas caracterizada por uma das fácies de radar

3 anteriormente descritas (figura 1). Em um trecho exposto da encosta onde foi realizado o levantamento da seção geofísica, foi possível a visualização direta dos materiais investigados em subsuperfície (figura 2), permitindo documentar parte das relações estratigráficas sugeridas no radargrama. Ao longo da linha de prospecção geofísica, foram realizados, ainda, dois furos de sondagens, atravessando as três unidades de radar presentes (figura 1). A unidade de radar I, caracterizada por refletores da fácies de radar I, ocorre em quase toda a extensão da seção geofísica. É delimitada no topo por terminações discordantes com a unidade de radar II, sugerindo um truncamento erosivo. Na seção exposta, fica evidente a relação de contato entre as unidades de radar I (depósitos da Formação Barreiras) e III (rochas do embasamento alteradas), assinalado no radargrama por um refletor bem marcado na base da fácies de radar I. Nas sondagens efetuadas, a unidade de radar I é descrita como depósitos arenosos constituídos por ciclos granodecrescentes, com espessuras em torno de 2 a 3 m, compostos por areias finas a muito grossas, com presença de níveis de cascalhos e camadas lamosas intercaladas. A unidade de radar II corresponde a refletores contínuos da fácies de radar II, que acompanham a superfície do terreno. Esta unidade corresponde a depósitos pós- Barreiras, apresentando características distintas nas duas sondagens realizadas. Na sondagem S1 (figura 1), efetuada em uma situação de baixa encosta, e na seção exposta, esta unidade de radar associa-se a materiais areno-argilosos, com níveis de cascalhos, cuja distribuição sugere uma origem coluvial. Na sondagem S2 (figura 1), realizada próximo ao topo da colina, esta unidade associa-se a materiais litologicamente semelhantes aos depósitos subjacentes da Formação Barreiras, dos quais estão limitados por um nível de cascalhos de quartzo e fragmentos de crosta ferruginosa. A unidade de radar III, caracterizada por refletores da fácies de radar III, está exposta na superfície do terreno em um trecho da parte inicial da seção, onde estão aflorando rochas do embasamento cristalino alteradas. Localidade Ubu (ES) A seção geofísica estudada na região de Ubu (ES) figura 3 exibe padrões de refletores da fácies de radar I mais bem definidos. São mais contínuos e fortemente marcados em relação à mesma fácies de radar na seção estudada em Quissamã, associando-se, igualmente, a depósitos da Formação Barreiras. Dois furos de sondagens foram realizados na linha de investigação geofísica, atravessando a unidade de radar presente (figura 3). Estes perfis mostram pacotes de camadas de areias finas a grossas, com alguma matriz argilosa (atribuída à alteração de grãos de feldspatos), esbranquiçadas a amareladas, intercalados a camadas de lamitos esbranquiçados a acizentados, com grânulos dispersos. A seção exposta no local onde foi realizado a levantamento geofísico exibe, predominantemente, pacotes de camadas tabulares de areias muito grossas, feldspáticas, esbranquiçadas a avermelhadas, com estratificações cruzadas acanaladas (figura 4). As camadas arenosas estão intercaladas por camadas de argilitos acinzentados. Correlacionando-se as descrições dos furos de sondagens à descrição da seção exposta da Formação Barreiras, nota-se grande semelhança, mostrando uma continuidade em subsuperfície do padrão deposicional aflorante. 4. Conclusões A técnica de prospecção por reflexão de ondas de radar (GPR) empregada neste estudo, com antenas de freqüência igual a 50MHz, forneceu

4 resultados satisfatórios, permitindo a obtenção de imagens contínuas e de boa resolução. Através da interpretação dos radargramas, pôde-se individualizar três fácies de radar, cujos padrões de reflexão puderam ser associados às principais unidades geológicas reconhecidas nas áreas de estudo. A assinatura geofísica dos depósitos da Formação Barreiras corresponde a um padrão de refletores ondulados, mais ou menos contínuos, de aspecto entrecruzado, com geometria côncava para cima (fácies de radar I descrita neste trabalho). Este padrão reflete o caráter faciológico predominante nas localidades estudadas, caracterizado por pacotes arenosos granodecrescentes, com estruturas entrecruzadas bem destacadas. Os intervalos lamosos associam-se a um padrão de refletores mais tabulares. Os trabalhos realizados na região de Quissamã apresentaram informações mais completas do ponto de vista da relação estratigráfica dos depósitos da Formação Barreiras com o embasamento cristalino e depósitos pós-barreiras. A seção geofísica investigada na localidade de Ubu apresentou padrões de reflexão da fácies de radar I mais bem definidos, o que pode ser interpretado como devido ao menor grau de alteração por pedogênese e ferruginização dos depósitos da Formação Barreiras nesta localidade. do norte do Espírito Santo. An Acad Bras Cienc 50(1):121 MORAIS, R.M.O Estudo Faciológico da Formação Barreiras na região entre Maricá e Barra de Itabapoana, estado do Rio de Janeiro, 113p. (Dissertação de Mestrado, Depto. Geologia IGEO/UFRJ). TAMARA, G Contribuição ao Estudo do Grupo Barreiras na Região Metropolitana de Vitória (ES). Rio de Janeiro, 73p. (Dissertação de Mestrado, Depto. Geologia - IGEO/UFRJ). 5. Referências AMADOR, E.S Depósitos relacionados à Formação inferior do Grupo Barreiras no Estado do Espírito Santo. In: SBG, Congresso Brasileiro de Geologia, 32, Salvador, Anais, 4: AMADOR, E.S. e DIAS, G.T.M Considerações preliminares sobre depósitos do Terciário Superior

5 Figura 1: Localidade Fazenda Trindade (Quissamã, RJ) - a) radargrama de reflexão; b) unidades de radar interpretadas; c) perfil litológico da sondagem S1; d) perfil litológico da sondagem S2. Figura 2: Localidade Fazenda Trindade (Quissamã, RJ) seção exposta em trecho da encosta onde foi realizado o levantamento da seção geofísica (vide localização na figura 1).

6 Figura 3: Localidade Ubu (ES) - a) radargrama de reflexão; b) unidades de radar interpretadas. S1 e S2 correspondem aos perfis litológicos dos furos de sondagens. Figura 4: Localidade Ubu (ES) - a) seção exposta; b) perfil litológico.

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