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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE ASTRONOMIA, GEOFÍSICA E CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA EDGARD LENK CATELANI Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da Formação Corumbataí, Permiano da Bacia do Paraná SÃO PAULO 2010

Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

INSTITUTO DE ASTRONOMIA, GEOFÍSICA E CIÊNCIAS ATMOSFÉRICAS

DEPARTAMENTO DE GEOFÍSICA

EDGARD LENK CATELANI

Anisotropia magnética e de forma de diques clástico s da Formação Corumbataí, Permiano da Bacia do Paraná

SÃO PAULO

2010

Page 2: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

EDGARD LENK CATELANI

Anisotropia magnética e de forma de diques clástico s da Formação Corumbataí, Permiano da Bacia do Paraná

Dissertação apresentada ao Instituto de Astronomia,

Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade

de São Paulo para obtenção do grau de Mestre em

Ciências Geofísicas.

Área de Concentração: Geofísica

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Ivan Ferreira da

Trindade

SÃO PAULO

2010

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Nome: CATELANI, Edgard Lenk

Título: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da Formação Corumbataí, Permiano da Bacia do Paraná

Dissertação apresentada ao Instituto de Astronomia,

Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São

Paulo para a obtenção do título de Mestre em Geofísica.

Aprovado em:

Banca Examinadora: Prof. Doutor: ______________________ Instituição: _______________________ Julgamento: ______________________ Assinatura: _______________________ Prof. Doutor: ______________________ Instituição: _______________________ Julgamento: ______________________ Assinatura: _______________________ Prof. Doutor: ______________________ Instituição: _______________________ Julgamento: ______________________ Assinatura: _______________________ Prof. Doutor: ______________________ Instituição: _______________________ Julgamento: ______________________ Assinatura: _______________________

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A minha avó Irene Hedwing Lenk

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AGRADECIMENTOS

Quando um projeto se inicia, esperamos obter bons resultados com a pesquisa

realizada. Mas tão importante quanto obter êxito em um projeto, são as trocas de

experiências durante seu desenvolvimento. Seja em circunstâncias ocasionais, como numa

conversa entre aulas, palestras ou aquele cafezinho que, por muitas vezes, resolve

problemas até então insolúveis, seja pela interação diária com colegas e professores, que

torna a rotina de estudos e pesquisas muito mais dinâmica e produtiva. Como um trabalho

de pesquisa sempre reflete um esforço coletivo, gostaria de agradecer aqui todos aqueles

que colaboraram com este trabalho, em maior ou menor grau. Em especial, gostaria de

agradecer aos colegas do Laboratório de Paleomagnetismo, Grasiane, Elder, Gelvam,

Franklin, Jairo e Dani, pela ajuda e companhia.

Ao meu orientador Prof. Dr, Ricardo Ivan Ferreira da Trindade que sempre me indicou

um norte (magnético), mesmo que às vezes tenham ocorrido algumas reversões, fazendo o

meu aprendizado neste período de mestrado ser mais efetivo e, também, por seu

companheirismo.

Ao Prof. Dr. Carlos J. Archanjo pelo auxílio no desenvolvimento do trabalho, tendo a

paciência de explicar o funcionamento dos equipamentos utilizados nas análises de imagem

e pela discussão dos dados, ajuda que foi fundamental para a conclusão deste estudo.

Agradeço também o Prof. David Evans que disponibilizou o seu laboratório na Yale

University (Connecticut, EUA) para o desenvolvimento deste estudo, além da confiança em

mim depositada.

Aos professores do IAG que estão sempre dispostos a ajudar e debater dúvidas.

Agradeço também aos funcionários do IAG, sempre solícitos e agradáveis, tornando o

Instituto um ótimo local de trabalho, em especial a Teca que me emprestou milhares de

vezes a chave da minha.

Agradeço aos técnicos do IAG, mas em especial aos técnicos do Laboratório de

Paleomagnetismo, Maisa, Airton e Giovanni pela ajuda, paciência e estarem sempre

solícitos.Ao IAG, IGc e Yale University pelo uso dos equipamentos essenciais para o

desenvolvimento desta pesquisa e à FAPESP que financiou esta pesquisa, por meio de uma

bolsa de Mestrado.

Por fim, àqueles que são fundamentais. Agradeço a meus pais e toda a minha família

pela presença constante e cooperação em meus estudos e, principalmente, a minha esposa

Ana Luísa Patrício Campos de Oliveira Lenk Catelani (ufa!) pela compreensão e dedicação

durante todos os meus anos de USP.

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ABSTRACT

The fabric of clastic dikes from the Corumbataí Formation (Permian of the Paraná

Basin) was studied through the techniques of anisotropy of magnetic susceptibility (AMS),

anisotropy of remanence (ARM) and shape preferred orientation of grains (SPO) with the aim

of inferring their internal fabric, their origin (active injection or passive filling of fractures) and

the effects of post-depositional compaction. Dikes from five different outcrops in São Paulo

State were sampled: (i) Rodovia dos Bandeirantes (km 161,5) close to Limeira city, (ii)

Batovi, (iii) Santa Luzia, (iv) Torre de Pedra and (v) Piracicaba. The clastic dikes in these

outcrops show thickness between 5 cm and 70 cm and intrude red to purple claystones and

siltstones. They are stratigraphically confined and sometimes present evidence of sediment

extrusion in the top. Their occurrence is strongly controlled by the Jacutinga shear zone that

cut across the northeastern sector of the Paraná basin.

The AMS fabric in the dikes is usually oblate and the magnetic foliation is always

horizontal, defined by the vertical orientation of the minimum anisotropy axis (K3). ARM and

SPO fabrics show similar orientation for a set of dikes (Rodovia dos Bandeirantes, Batovi

and one dike from Santa Luzia). Other dikes, however, show vertical to steeply inclined

foliations defined by ARM and SPO in contrast to the horizontal AMS foliation. Differences

between the AMS and the ARM and SPO fabrics probably result from the contrasting

behavior of the respective markers during compaction (that range between 14% and 36% in

the Rodovia dos Bandeirantes outcrop). The AMS fabric yielded by clayminerals and

hematite rotates faster than magnetite and quartz grains that control the ARM and SPO

fabrics, respectively. Data obtained on the injection dikes of the Corumbataí Formation show

that the use of anisotropy techniques to determine the Genesis of clastic dikes must be done

with utmost care.

Key words: Fabric of clastic dikes, Corumbataí Formation, Shape anisotropy.

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RESUMO

A formação da trama em diques clásticos da Formação Corumbataí (Permiano da

Bacia do Paraná) foi estudada utilizando as técnicas de anisotropia de susceptibilidade

magnética (ASM), anisotropia de remanência magnética (ARM) e análise de anisotropia de

forma (SPO). Essas técnicas foram utilizadas com o intuito de inferir a orientação de fluxo

dos clastos nos diques, discriminar os diferentes modos de formação dessas estruturas

(preenchimento por injeção ou preenchimento passivo), bem como os efeitos de

compactação pós-deposicional. Foram estudados afloramentos cinco afloramentos situados

no interior de São Paulo: (i) Rodovia dos Bandeirantes (km 161,5) próximo à cidade de

Limeira, (ii) Batovi, (iii) Santa Luzia, (iv) Torre de Pedra e (v) Piracicaba. Os diques clásticos

apresentam espessura entre 5 cm e 70 cm e estão encaixados em argilitos e siltitos de

coloração avermelhada, sendo limitados a alguns intervalos estratigráficos e por vezes

apresentam estruturas de extrusão no topo. Sua ocorrência está fortemente controlada pela

Zona de Cisalhamento de Jacutinga, que secciona o embasamento da Bacia em sua porção

nordeste.

A trama magnética dada pela ASM é dominantemente oblata e a foliação é sempre

horizontal, definida por eixos de anisotropia mínima (K3) verticais. A trama encontrada pela

ARM e SPO apresenta resultados semelhantes à de ASM para um conjunto de diques

(Rodovia dos Bandeirantes, Batovi e um dos diques de Santa Luzia), enquanto outro

conjunto mostra resultados contrastantes, com foliação magnética de ARM e foliação de

forma de SPO fortemente inclinada a vertical. O contraste entre a trama de ASM e as tramas

de ARM e de SPO é interpretado como resultado da diferença de comportamento dos

marcadores durante a compactação (estimada entre 14% e 36% no afloramento da Rodovia

dos Bandeirantes). A trama da ASM, dada por argilominerais e, em menor proporção,

hematita sofre rápido alinhamento durante a compactação. As tramas de ARM e SPO,

controladas pelos grãos de magnetita detrítica e quartzo, respectivamente, são mais

robustas e sofrem completa re-orientação somente em parte dos diques. Os dados obtidos

nos diques clásticos da Formação Corumbataí mostram que a utilização de técnicas de

anisotropia para a determinação do modo de preenchimento de diques clásticos deve ser

feita com cuidado.

Palavras-chave: trama em diques clásticos, Formação Corumbataí, Anisotropia de Forma.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 11

2 FORMAÇÃO DE DIQUES CLÁSTICOS ............................................................. 13

2.1 Estruturas de liquefação: abalos sísmicos como gatilhos do processo .... 13

2.2 Critérios para identificação de sismitos .................................................... 15

2.3 Diques clásticos........................................................................................ 17

3 MÉTODOS .................................................................................................. 21

3.1 Anisotropia de susceptibilidade magnética (AMS).................................... 21

3.2 Anisotropia de remanência anisterética (ARM) ........................................ 25

3.3 Anisotropia de forma a partir de análise de imagens ................................ 26

3.4 Mineralogia Magnética ............................................................................. 31

4 CONTEXTO GEOLÓGICO ............................................................................. 37

4.1 A Bacia do Paraná .................................................................................... 37

4.2 Sedimentação e tectônica Permo-Triássica da Bacia do Paraná ............. 41

4.3 Disques clásticos da Formação Corumbataí ............................................ 42

5 AMOSTRAGEM ........................................................................................... 45

5.1 Rodovia dos Bandeirantes ....................................................................... 46

5.2 Torre de Pedra ......................................................................................... 48

5.3 Batovi ....................................................................................................... 49

5.4 Santa Luzia .............................................................................................. 51

5.5 Piracicaba ................................................................................................. 51

5.6 Estimativa de compactação dos diques clásticos ..................................... 52

6 RESULTADOS ............................................................................................ 55

6.1 Estrutura interna dos diques clásticos: dados de anisotropia ................... 55

6.1.1 Rodovia dos Bandeirantes ........................................................ 60

6.1.2 Batovi ........................................................................................ 69

6.1.3 Torre de Pedra .......................................................................... 71

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6.1.4 Piracicaba ................................................................................ 73

6.1.5 Santa Luzia .............................................................................. 74

6.2 Mineralogia Magnética ............................................................................. 82

6.2.1 Curvas Termomagnéticas ........................................................ 83

6.2.2 Curvas de aquisição de magnetização remanente isotermal

(IRM) 86

7 DISCUSSÃO E CONCLUSÕES ...................................................................... 93

7.1 Desenvolvimento de trama em sedimentos: os modelos de Jeffery e

March 93

7.2 Comportamento das tramas magnéticas e de forma nos diques clásticos95

7.3 Comportamento das tramas magnéticas e de forma nos diques clásticos98

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 99

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Introdução

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1 INTRODUÇÃO

Diques clásticos podem ser formados pelo preenchimento passivo de fraturas

pré-existentes ou pela injeção de material clástico durante eventos sísmicos. Diques

clásticos sismicamente induzidos dispõem-se preferencialmente em orientações

paralelas ao eixo de tensão horizontal máximo (e.g., Bohem & Moore, 2002), tendo

sua gênese relacionada ao desenvolvimento de fraturas de tensão (tipo T) que são

preenchidas pelos sedimentos remobilizados. Portanto, essas estruturas podem ser

utilizadas como registros do campo de tensões vigente durante a sua formação,

desde que o mecanismo de formação dos diques seja determinado.

Recentemente, Levi et al. (2006) sugeriram que a análise da orientação da

trama magnética no interior dos diques clásticos poderia ser utilizada para

discriminar entre preenchimento “passivo” e “ativo”. A anisotropia de susceptibilidade

magnética é um indicador robusto da orientação preferencial dos grãos magnéticos

(Tarling & Hrouda, 1993). O elipsóide de anisotropia é descrito por três eixos

principais mutuamente ortogonais (K1≥K2≥K3), sendo o eixo K1 equivalente à

lineação magnética e o eixo K3 normal ao plano de foliação magnética. Os diques

com preenchimento passivo seriam caracterizados por foliações magnéticas

horizontais, enquanto os diques com preenchimento ativo tenderiam a apresentar

foliações magnéticas verticais, paralelas às paredes dos diques. Resultados obtidos

em diques Pleistocênicos da planície de Ami’az, na Bacia do Mar Morto, corroboram

esse modelo. Entretanto, embora o método pareça promissor, ele necessita de

validação em outros contextos.

Enxames de diques clásticos interpretados como sismitos são conhecidos em

depósitos relacionados à Formação Corumbataí e unidades cronocorrelatas da

Bacia do Paraná no Estado de São Paulo (Riccomini et al., 1992). Três ocorrências

expressivas são conhecidas na região de Piracicaba-Limeira e já foram alvos de

estudos de detalhe (Riccomini, 1995; Turra, 2005; Perinotto et al., 2008). Entretanto,

diversas observações de campo efetuadas nesses trabalhos e na pesquisa de

Mestrado de B.B. Turra (orientado pelo Prof. C. Riccomini, IGc/USP), demandam um

estudo mais detalhado dessas estruturas. Dentre essas observações destacam-se: a

existência de variações bem marcadas nas atitudes preferenciais dos diques entre

diferentes horizontes estratigráficos, bem como dispersões consideráveis para um

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Introdução

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mesmo nível estratigráfico; a ocorrência de pares conjugados de diques com

orientações ortogonais, enquanto outros apresentam corpos secundários, como

apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões

(para cima ou para baixo) da laminação sedimentar das rochas encaixantes. Esse

conjunto de diques, com feições mais complexas do que aquelas descritas no

enxame de diques do Mar Morto, serve como um laboratório natural para testar o

método proposto por Levi et al. (2006).

Neste trabalho pretendemos investigar os diques clásticos da região nordeste

da Bacia do Paraná e efetuar um estudo conjunto de anisotropia magnética e de

análise de imagens (e.g., Archanjo et al., 2006). A combinação destas duas técnicas

permitirá estabelecer uma relação direta entre a trama mineral (identificada a partir

da análise de imagens) e a trama magnética das rochas (identificada a partir das

anisotropias de susceptibilidade magnética e de remanência). Este trabalho auxiliará

na definição de modelos para a gênese dessas estruturas, do seu sinal de

anisotropia magnética e conseqüentemente para a interpretação de seu contexto

tectônico.

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2 FORMAÇÃO DE DIQUES CLÁSTICOS

No final do século XIX foram registradas as primeiras observações de

perturbações causadas por terremotos sobre a cobertura sedimentar inconsolidada.

Essas estruturas descritas em sismos recentes foram em seguida identificadas

também em sedimentos mais antigos e foram assim interpretadas como produto de

abalos sísmicos. Como exemplo desses trabalhos pioneiros pode-se citar Dutton

(1889), Hay (1890), McGee (1892) e Fuller (1912). No entanto, somente com o

advento da paleossismologia é que essas informações foram sistematizadas,

fornecendo apoio de campo para o estudo desse fenômeno natural e de seus

registros.

A liquefação é o principal mecanismo de deformação em sedimentos afetados

por abalos sísmicos. Observações dos efeitos de terremotos mostram que tal

fenômeno ocorre apenas em tremores de média a alta magnitude (mb>5.5), fazendo

dessas estruturas marcos de uma intensa atividade sísmica numa dada região

(Vittori et al 1991). A liquefação ocorre quando uma grande quantidade de energia

eleva a pressão hidráulica entre os poros dos sedimentos, ocasionado perda de

resistência, transformando a camada de sedimento em um fluido com

comportamento reológico semelhante ao de um líquido denso (Obermeier, 1996).

2.1 Estruturas de liquefação: abalos sísmicos como gati lhos do processo

A liquefação ocorre quando grãos de areia metaestáveis, frouxamente

compactados, são separados uns dos outros em decorrência da ação de tensões,

estabelecendo-se assim uma matriz sustentada por fluído (Mills, 1982). No caso dos

sismitos, essas tensões são decorrentes da propagação de ondas elásticas

decorrentes de eventos sísmicos. Allen (1986) define a liquefação como a transição

do estado sólido para o estado líquido de um conjunto de sedimentos. O fenômeno

de fluidificação pode ocorrer associado à liquefação, resultando numa rápida perda

d’água e/ou remobilização do material liquefeito (areia, lama e água), que pode

injetar os sedimentos sobrepostos (Obermeier, 1996).

Os principais fatores que influenciam a liquefação e fluidificação em

sedimentos (Obermeier, 1996) são:

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Formação de diques clásticos

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1) Granulação: a fração mais propensa à liquefação é a fração de areia. Sedimentos

argilosos são impermeáveis e formam camadas que se comportam

passivamente em relação à deformação. Silte e areia muito fina são as

menores frações granulométricas na maioria das feições de liquefação

sismicamente induzidas observadas em campo. Depósitos de areia e seixo

contendo mais do que 30-50% de seixos podem liquefazer, mas feições de

liquefação induzida nesses depósitos são raras em comparação às feições

desenvolvidas em areia.

2) Densidade relativa: refere-se ao empacotamento e grau de compactação da

petrotrama. Quando menos denso o empacotamento, maior a presença de

poros com fluidos. A susceptibilidade à fluidificação de um pacote de areia

pode mudar de muito alta a não-susceptível simplesmente devido a uma

mudança no empacotamento. A densidade relativa de um depósito se dá

principalmente em função de seu processo de sedimentação. A compactação

gerada pelo acúmulo de sedimentos sobrepostos também é um fator que

influencia a densidade relativa do sedimento.

3) Profundidade da coluna d’água: para que ocorra a deformação o sedimento deve

estar encharcado, com os poros saturados em água. A profundidade da

coluna d’água influencia a susceptibilidade à liquefação dos sedimentos, de

modo que quanto maior a profundidade da coluna d’água, menor a propensão

do sedimento à fluidificação.

4) Profundidade e espessura da camada propícia à liquefação: o fenômeno ocorre

de forma mais freqüente em camadas em profundidades de até 10 m,

usualmente entre 2 e 4 m de profundidade, quando o nível d’água situa-se a

poucos metros da superfície. Geralmente uma camada de areia de 1 m de

espessura é suficiente para a geração de diques e soleiras em abundância.

5) Efeito e natureza do abalo sísmico: a duração e magnitude do terremoto também

influenciam as características das estruturas geradas. O fraturamento das

camadas impermeáveis acima dos níveis liquefeitos, em função dos abalos

oscilatórios gerados pelo sismo na superfície, é um processo determinante

das feições observadas.

6) Características das camadas impermeáveis sobrepostas: as características dos

níveis que não sofrem liquefação, como mineralogia, presença de

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bioturbações e fraturas preexistentes também influenciam as formas e os

tipos das feições sismicamente induzidas. Observações de campo mostram

que a liquefação tem uma forte tendência de recorrência; um mesmo dique

pode inclusive ser usado como conduto para mais de uma extrusão de

sedimento liquefeito.

7) Idade e mineralogia dos sedimentos: essas características também são fatores

determinantes das estruturas produzidas, principalmente devido aos efeitos

de cimentação.

2.2 Critérios para identificação de sismitos

Os efeitos de abalos sísmicos em sedimentos podem ser classificados dentro de

três categorias principais (Figura 2.1):

1) Fenômenos gravitacionais induzidos por terremotos: quedas de rochas, olistolitos

e olitostromas, desabamento, escorregamento, fluxo de detritos e lama,

turbiditos, fluxo de grãos etc. Resultam da liquefação e colapso de enormes

volumes de sedimentos em margens de bacias e são possivelmente resultado

de eventos sísmicos. A comprovação de sincronismo de grandes colapsos em

diferentes lugares de uma bacia fortalece a hipótese de um único sismo ter

provocado estes fenômenos. Porém há outras possibilidades de causas para

esses fenômenos que devem ser levadas em conta, como halocinese,

intrusões de lama, tempestades etc.

2) Fraturas em rochas duras (ou competentes), como por exemplo, fraturas em

estalactites ou estalagmites em cavernas. Essas estruturas têm interpretação

bastante ambígua, pois podem resultar de outros processos contemporâneos

aos abalos sísmicos.

3) Desenvolvimentos de estruturas sedimentares específicas. São os registros

geológicos dos efeitos de abalos sísmicos que apresentam menor

ambigüidade.

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Figura 2.1: Efeitos de terremotos em sedimentos conforme classificação de Montenat et al. (2007).

Os sismitos são depósitos afetados/resultantes de abalos sísmicos, que

modificam as estruturas sedimentares primárias e deixam registro geológico

(Seilacher, 1969). Existe uma série de processos geológicos que podem gerar feição

de liquefação no sedimento. Além das estruturas sismicamente induzidas,

Obermeier (1996) cita os processos de sobrecarga associada à sedimentação

rápida, artesianismo e escorregamentos. Conforme Obremeier, (1996), os principais

critérios para a identificação de sismitos são:

1) Evidências de uma força hidráulica dirigida para cima, bruscamente aplicada e de

curta duração;

2) As feições devem ter características sedimentares semelhantes às observadas e

documentadas em terremotos históricos que induziram processos de

liquefação;

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Formação de diques clásticos

17

3) Em ambientes subaquáticos as feições devem desenvolver-se onde não espera-

se a ação de forças hidráulicas de curta duração; em particular,

escorregamentos não relacionados a sismos;

4) Feições similares devem ocorrem em diferentes locais, preferencialmente a

poucos quilômetros umas das outras, em condições geológicas e de lençol

d’água semelhantes; o padrão regional em relação à dimensão e abundância

das feições deve ser consistente com a magnitude do terremoto, e deve

ocorrer numa área próxima ao epicentro, onde os efeitos são mais severos;

5) A evidência para a idade das feições deve suportar a interpretação de que foram

formadas em um ou mais eventos localizados de curta duração, que afetam

uma grande área, e que são separados por longos períodos relativos durante

os quais não foram formadas tais feições (limitação estratigráfica).

6) A região na qual o depósito está inserido na época de formação das estruturas de

deformação deve ser compatível com a ocorrência de sismos, estando

relacionado intimamente a zonas de falhas ativas.

7) As propriedades dos sedimentos (granulometria, empacotamento, estruturas etc.)

determinadas pelos processos de sedimentação devem indicar forte

susceptibilidade dos depósitos aos processos de liquefação; análogos

modernos devem ser apontados onde deformações dessa natureza foram

observadas.

2.3 Diques clásticos

Diques clásticos são umas das mais constantes e importantes estruturas

formadas em sedimentos como conseqüência de um abalo sísmico. Desenvolvem-

se quando uma camada arenosa está capeada por uma camada impermeável,

pelítica. Com o terremoto, a areia inconsolidada e saturada em água liquefaz-se. No

pelito sobreposto podem ocorrer fraturas, e o sedimento arenoso, com alta pressão

de fluído, fluidifica-se injetando a camada impermeável situada logo acima

(Obermeier et al. 2002).

Teoricamente as fraturas seguidas da injeção dispõem-se preferencialmente

de maneira ortogonal ao eixo de menor esforço. Portanto, os diques clásticos podem

ser utilizados como marcadores dos eixos de esforços tectônicos durante a

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Formação de diques clásticos

18

formação das estruturas (Riccomini 1995; Bermeier, 1998; Boehm & Moore 2002;

Jolly & Lonergan, 2002). Essas estruturas também podem fornecer uma indicação

relativa da localização dos epicentros em estudos de paleossimologia. Considera-se

a zona de ocorrências de diques com maiores espessuras como a região mais

provável para a locação do paleo-epicentro (Obermeier 1996). É importante

diferenciar essas estruturas daquelas geradas pelo preenchimento passivo de

fissuras formadas nos sedimentos – os diques Netunianos. Nesse caso, não há uma

relação direta entre o preenchimento da estrutura e a geração da fratura, que pode

ter ocorrido muito tempo antes.

Por vezes, os diques clásticos servem como dutos alimentadores para a

extrusão de sedimento fluidificado em superfície, desenvolvendo estruturas cônicas

ou alongadas – os 'vulcões de areia'. Como resultado dos processos de intrusão de

sedimentos são formadas diversas estruturas, tais como: brechas, laminações

dobradas e convolutas, diques e soleiras clásticas, extrusão de areia, estruturas de

sobrecarga, estruturas tipo bolas-e-almofadas, estruturas tipo chama, horizontes

maciços ou homogeneizados (Figura 2.2).

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Formação de diques clásticos

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Figura 2.2: Diagrama ilustrando diferentes feições de deformação em sedimentos por influência de sismos, incluindo diques clásticos e vulcões de areia (modificado de Onasch e Kahle, 2002).

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Formação de diques clásticos

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Métodos

21

3 MÉTODOS

3.1 Anisotropia de susceptibilidade magnética (AMS)

Para estabelecer um modelo físico descritivo da heterogeneidade do

comportamento das rochas, é necessário fazermos algumas simplificações. As

rochas são constituídas por minerais, cujo comportamento magnético é variável.

Sendo assim, a susceptibilidade magnética da rocha incorpora componentes dia-,

para- e ferromagnéticos. Do ponto de vista experimental, uma rocha é considerada

ferromagnética quando os minerais ferromagnéticos estão presentes numa

proporção superior a 0,1% em volume. Já quando a proporção dos minerais

paramagnéticos é superior a 1% em volume, e a porção ferromagnética é inferior a

0,1% em volume, a rocha possui uma resposta de suscetibilidade regida pela fração

paramagnética. O texto a seguir é uma síntese sobre os princípios básicos

referentes aos estudos de anisotropia de susceptibilidade magnética. Textos mais

completos sobre o assunto podem ser encontrados em Tarling e Hrouda (1993),

Tauxe (2005) e Borradaile e Jackson (2010).

A susceptibilidade magnética (k) é a propriedade física que relaciona o vetor

campo magnético (H) e o vetor magnetização (M) a partir da relação M=kH. Como H

e M são dados em A/m no sistema SI (Sistema Internacional de Unidades), a

susceptibilidade é uma grandeza adimensional.

A anisotropia é a variação direcional de uma propriedade física. Diz-se que

uma rocha tem anisotropia magnética quando a intensidade da magnetização, seja

remanente ou induzida, depende da direção do campo aplicado. A anisotropia de

susceptibilidade magnética (ASM) de uma rocha é uma resposta ao arranjo espacial

dos grãos e eventuais interações magnéticas entre eles e das anisotropias

intrínsecas de seus minerais constituintes. Essas anisotropoias estão relacionadas à

estrutura cristalina (anisotropia magnetocristalina) ou à forma dos minerais

(anisotropia de forma ou magnetostática).

As características anisotrópicas específicas de cada eixo de uma dada

amostra são devidas aos diferentes valores de susceptibilidade, que por sua vez,

resultam em diferentes respostas magnéticas de acordo com a orientação do campo

aplicado. As componentes da magnetização induzida (Mi) em um dado sistema de

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Métodos

22

coordenadas são relacionadas às componentes do campo aplicado ao longo dos

eixos Hi da amostra pelas seguintes equações lineares:

3332321313

3232221212

3132121111

HHHM

HHHM

HHHM

κκκκκκκκκ

++=++=++=

onde κij são coeficientes de susceptibilidade magnética. A relação linear entre

o vetor campo aplicado e o vetor magnetização pode ser calculada como um tensor

simétrico (3x3) de segunda ordem, cujos coeficientes (κij) podem ser representado

pela notação:

jiji HM κ= )3,2,1( =i

O campo indutor (Hj) é aplicado na direção j.κij. Os eixos principais dessa

matriz correspondem aos valores de susceptibilidade nos eixos máximo (κ1),

intermediário (κ2) e mínimo (κ3). A susceptibilidade em cada eixo corresponde aos

autovetores e autovalores do tensor de anisotropia (Figura 3.1). Em analogia ao

elipsóide de deformação da geologia estrutural, o eixo maior do elipsóide de

anisotropia magnética representa a lineação magnética (L), enquanto o eixo menor

equivale ao pólo da foliação magnética (F).

Figura 3.1. Elipsoide de anisotropia magnética (ASM e ARM).

Os valores de susceptibilidade ao longo de κ1, κ2 e κ3 descrevem o elipsóide

de susceptibilidade. Se κ1 = κ2 = κ3 o elipsóide é uma esfera, se κ1 ≈ κ2 > κ3 o

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elipsóide é oblato (forma de uma pizza) e se κ1 > κ2 ≈ κ3 o elipsóide é prolato (forma

de um charuto). O formato do elipsóide (T) varia de -1 a 0 para formatos prolatos e

de 0 a 1 para formatos oblatos. Os eixos obedecem à relação κ1 > κ2 > κ3. Os

parâmetros utilizados usualmente no estudo da anisotropia magnética estão

definidos na tabela 3.1.

Tabela 3.1. Parâmetros de anisotropia (compilado de Hrouda e Tarling, 1993; Tauxe, 2005).

Parâmetro Equação

Grau de anisotropia (P) 3

1

κκ

Lineação magnética (L) 2

1

κκ

Foliação magnética (F) 3

2

κκ

Susceptibilidade média 3

321 kkkm

++=κ

Autovalores normalizados 1321 =++ τττ

Log dos autovalores (η) 11 lnτη = ; 22 lnτη = ; 33 lnτη =

Formato do elipsóide (T) entre 0 e 1 31

312 )2(

ηηηηη

−−−

=T

% de anisotropia )(100% 31 ττ −=h

Anisotropia total mS

A)( 31 κκ −

=

O comportamento da anisotropia magnetocristalina refere-se à distribuição

preferencial dos íons ferromagnéticos ),( 32 ++ FeFe ao longo da rede cristalina dos

minerais e possibilita a existência de eixos de “magnetização fácil”. Esses eixos

representam as direções de magnetização espontânea em minerais

ferromagnéticos. Nos minerais paramagnéticos, a simetria da rede cristalina é o fator

determinante para a anisotropia magnética total, uma vez que estes minerais não

apresentam anisotropia magnetostática. Em cristais ortorrômbicos (e.g., olivina,

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Métodos

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cordierita), tetragonais (e.g, antofilita) e trigonais (e.g. calcita, dolomita, quartzo) os

eixos principais do elipsóide de ASM apresentam paralelismo com eixos

cristalográficos.

Por outro lado, em cristais monoclínicos (e.g., micas, hornblenda) apenas o

eixo-b de simetria apresenta paralelismo com um dos eixos principais do elipsóide

de ASM. Para as micas a orientação dos eixo-a e c cristalográficos é semelhante à

orientação dos eixos principais do elipsóide de susceptibilidade (diferenças inferiores

a ~5º), permitindo uma correlação direta entre as tramas magnética e cristalográfica

(Borradaile e Werner, 1994). Os minerais ferromagnéticos, por sua vez, apresentam

uma anisotropia de forma (magnetostática) que está diretamente relacionada à

distribuição dos pólos magnéticos ao longo de sua superfície. Em um grão elipsoidal

com magnetização uniforme M, o campo desmagnetizante (que se opõe à

magnetização) do cristal é dado por:

NM=H d −

na qual N é o fator de desmagnetização, que depende da forma do grão. Para

uma esfera, 31=N . Para um grão com forma elipsoidal, 1=++ cba NNN , em que a, b

e c correspondem aos eixos principais do elipsóide. Deste modo, um grão prolato

quando magnetizado ao longo do eixo maior (c) irá apresentar poucos pólos

magnéticos em suas extremidades separados por uma grande distância, tal que

0=N c e 21=N=N ba .

As medidas de ASM foram efetuadas em amostras cilíndricas de 2,2 cm de

altura por 2,5 cm, em um susceptômetro KLY4S da Agico Ltd. Os tensores de

anisotropia foram estimados a partir de rotinas de ajuste por mínimos quadrados

(Hext, 1963) e as médias das orientações dos eixos principais de anisotropia foram

obtidas a partir do método bootstrap (Constable e Tauxe, 1990). Para estes cálculos

foi utilizado o programa Anisoft 3.1.

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Métodos

25

3.2 Anisotropia de remanência anisterética (ARM)

Além das análises de ASM, foram efetudas medidas de anisotropia de

remanência anisterética (ARM), a fim de isolar a anisotropia dos minerais

ferromagnéticos (e.g. Jackson, 1991, Trindade et al., 2001, Martin-Hernandez e

Ferré, 2007). Esses resultados complementam os estudos de ASM, uma vez que a

susceptibilidade magnética resulta da contribuição de todos os minerais, incluindo os

minerais diamagnéticos, paramagnéticos e ferromagnéticos.

A magnetização remanescente anisterética é adquirida através da aplicação

de um campo constante (DC) simultaneamente ao decaimento de um campo

alternado AF (campo de pico Haf), induzindo uma magnetização muito estável em

portadores magnéticos com coercividade remanescente abaixo de Haf.

Da mesma forma que na determinação ASM, a anisotropia de remanência

anisterética (ARM) é obtida a partir da medida da magnetização remanescente

anisterética adquiridas ao longo de diferentes posições, definindo a intensidade e a

orientação dos três eixos principais K1 ≥ K2 ≥ K3 do tensor de ARM. O grau de

anisotropia e a simetria do tensor de ARM são representados, respectivamente,

pelos mesmos parâmetros utilizados para definir o elipsóide de ASM (Tabela 3.1).

Nesse estudo, a remanência anisterética foi induzida através de um

desmagnetizador LDA-AMU1 (Agico Ltd.) com um campo DC de 100 µT e um pico

de campo Hfa de 100 mT, que integra todo o espectro coercividade nas amostras

estudadas. A magnetização remanescente após cada etapa de indução foi medida

com um magnetômetro JR6A (Agico Ltd.). Para três sítios foram feitos testes usando

arranjos de 6, 12 e 18 posições com o intuito de estimar o melhor ajuste do tensor

de ARM. Neste caso, o arranjo de 12 posições mostrou-se mais efetivo, uma vez

que o arranjo em 6 posições apresentou erros bastante elevados. Esse arranjo foi

então utilizado para os demais sítios. Os tensores de anisotropia foram estimados a

partir de rotinas de ajuste por mínimos quadrados (Hext, 1963) e as médias das

orientações dos eixos principais de anisotropia foram obtidas a partir do método

Jelinek (1981). Para estes cálculos foi utilizado o programa Anisoft 3.1 (Agico Ltd.).

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Métodos

26

3.3 Anisotropia de forma a partir de análise de imagens

Um objeto isolado em uma imagem binária pode ser definido por um conjunto

de pixels adjacentes contendo um mesmo código numérico (Figura 3.1a). Em uma

grade reticulada, dois pixels são considerados adjacentes se eles apresentam pelo

menos duas arestas em comum. A forma de um objeto 2-D é, na maioria das vezes,

anisotrópica e mais ou menos convexa, podendo, então, ser representada por uma

elipse (Figura 3.1b).

Figura 3.1: Conjunto de pixels adjacentes definindo um objeto (grão) e suas coordenadas no referencial xy (ver texto); (B) Tensor de inércia do grão representado por uma elipse e orientação (Ø) de seu eixo maior. G, centro de massa do objeto.

O tensor de inércia para o alvo 2-D é geralmente utilizado para simular a

rotação de um objeto discreto j de forma qualquer (Rink, 1976), em torno de seu

centro de massa G (Jahne, 1991). Um algoritmo de busca inicialmente identifica os

pixels adjacentes pertencentes a um mesmo objeto e atribui, a cada pixel, uma

coordenada xi e yi. A identificação do objeto (grão) fornece sua área A efetiva em

pixels, que pode subseqüentemente ser convertida para o sistema métrico. Em

seguida, conhecendo as coordenadas xi e yi de cada pixel, são calculadas as

coordenadas xc e yc do centro de massa G do grão j através da seguinte expressão

(Figura 3.2):

∑== iic xA

xx1

e ∑== iic yA

yy1

,

sendo A o número de pixels.

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Métodos

27

Analisando a distribuição dos pixels constitutivos de um grão 2-D anisotrópico

em torno de seu centro de massa, podemos simplificar essa distribuição por uma

elipse resultante dos autovalores do tensor de inércia 2-D. Os momentos centrais de

2ª ordem, mxx myy e mxy formam os componentes do tensor Mj:

yy

xy

xy

xx

m

m

m

mMj =

( )21∑ −=

i cixx xxA

m , ( )( )∑ −−=i cicixy yyxx

Am

1 e ( )21

∑ −=i cixx yy

Am [5]

Os autovalores λ1 e λ2 , do tensor são calculados pela matriz:

−=

j

j

j

j

j

j

j

jMj

φφ

φφ

λλ

φφ

φφ

cos

sin

sin

cos.

0

0.

cos

sin

sin

cos

2

1

em que,

yyxx

xyj mm

m

−= arctan

2

O ângulo Ø (Figura 05b) fornece a orientação do eixo longo do grão j, que é

dado pelo maior autovalor de Mj. Os parâmetros que caracterizam a anisotropia do

grão são (Rink, 1976);

- a razão axial 21 λλ=r

- os semi-eixos da elipse A e B, na qual 14λ=a e 24λ=b

- seu diâmetro D = 2r equivalente ao círculo de mesma área A do grão.

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Círculo (A)

El ipse ( A

)

Caixa (A )0

a

br

b’

a’a0

b0

G

Gb

Tensor de inércia

Figura 3.2: Parâmetros representativos da forma de um objeto. Note o deslocamento entre os centros de massa do tensor de inércia e do retângulo que circunscreve o objeto. Este deslocamento está relacionado à deficiência de pixels do grão na sua parte inferior (Archanjo et al. (2006).

Os semi-eixos a e b multiplicados por dois, correspondem ao eixo maior e

menor da elipse do tensor de inércia. A normalização dos momentos mxx, mxy e myy

pela área A, por sua vez, fornece os eixos principais a’ e b’que independem do

tamanho do grão. A normalização pela área permite que os pixels com mesmo

código numérico possuam um mesmo peso. O grão também pode estar contido em

um retângulo (bounding Box, Rink, 1976). Os lados ab e bb do retângulo são obtidos

pela projeção do grão nas duas direções principais a e b da elipse do momento de

inércia (Figura 3.2), na qual rb é a razão axial do retângulo. Os centros de massa G

da elipse e do retângulo coincidem se a distribuição de pixels no grão for uniforme

em torno do centro de massa do grão. Se esta distribuição for heterogênea, os

respectivos centros de massa não coincidem com a conseqüente variação dos

parâmetros de anisotropia.

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Métodos

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O elipsóide que descreve a anisotropia de forma dos elementos analisados

(grãos ou poros) pode ser obtido a partir do método dos interceptos (Launeau e

Robin, 2002) que determina a anisotropia de uma malha 2-D. Esse método

caracteriza um objeto de forma 2-D pela contagem de pontos que constitui a sua

forma geométrica, ou seja, pela quantidade de vezes que uma reta L com ângulo α

“escapa” dos limites do corpo (Figura 3.3).

Figura 3.3: Exemplos de utilização do método dos interceptos usando um gride com α=90º (acima) e um gride com α=145º (abaixo) no objeto amarelo de área X. Os pontos do gride são materializados por círculos (vermelhos dentro da área do objeto e brancos fora do objeto). O numero de interceptos para Nl na linha j, Nl(j,α), é o número de vezes que o cursor sai da área do objeto. No método dos interceptos faz-se uma varredura do objeto com diferentes valores de α, obtendo-se assim um conjunto de valores de Nl que permitem construir uma roseta de interceptos (a direita) e um elipsóide de anisotropia.

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Métodos

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O processo de captura de imagens foi realizado no LABPETRO (Laboratório

de Petrografia Sedimentar – IGc/USP) segundo a metodologia de Archanjo et al.

(2006). Foi utilizada uma lupa binocular que transfere a imagem para aprimoramento

no analisador Leica QWIN550. Foram estudadas 12 lâminas delgadas referentes a

dois diques clásticos (6 lâminas para cada dique). Durante a captura das imagens a

iluminação e o posicionamento da lâmina foram pré-definidos de forma que todas as

imagens tivessem o mesmo padrão (filtro, iluminação, contrate, nitidez). Foi

preparada uma rotina (seqüência de passos com diversas funções organizadas em

uma ordem lógica de acontecimentos) para ajuste e aquisição das imagens digitais

conforme Figura 3.4.

Figura 3.4: Desenho esquemático da rotina de trabalho desde a amostragem até o tratamento das imagnes, Modificado de Rodrigues, S.W.O. (2003).

Em cada lâmina foram tomadas 06 imagens aleatórias, porém tendo o

cuidado de não haver nenhum ponto coincidente, compreendendo um total de 70

imagens da forma dos clastos de quartzo e 70 imagens da matriz argilosa das

amostras, classificadas como, xy1, xy2, xy3, xy4, xy5 e xy6 da seção xy, e assim

sucessivamente para as seções xz e yz. Para evitar erros nos cálculos estatísticos

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Métodos

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subseqüentes, é importante salientar o cuidado de não sobrepor a região

fotografada. Para coleta das imagnes foi utilizado um aumento de 25 vezes, apenas

para a amostra ED-1F3 o aumento foi de 32 vezes. A partir dessas imagens,

constituídas por pixels, foram aplicados programas específicos para obtenção de

parâmetros de forma, como as orientações preferenciais, tamanhos e distribuição

dos grãos. O tratamento das imagens foi feito no programa Adobe Photoshop, no

qual as 140 imagens passaram pelo processo de realce, com o objetivo de destacar

as diferenças entre os grãos e a matriz dos diques.

Após a captura e o primeiro tratamento feito no photoshop, as imagens são

tratadas no programa ImagGVTIFF, no qual a imagem é processada para tornar-se

binária (grãos pretos e matriz branca ou o inverso dependendo o foco de estudo)

sendo eliminado, nesta etapa, os grãos menores de 16 pixels. Essa imagem final

passa novamente pelo photoshop, com o intuito de “definir” os grãos, porém não se

fez necessário a separação dos mesmos por causa do método utilizado

(interceptos). A partir dessa nova imagem, é utilizado outro programa Intercepts, no

qual é introduzido o tamanho (cm) da imagem, obtido no processo de captura, além

da orientação das seções xy, xz e yz. Com esse programa, calcula-se o tensor de

inércia, a forma média dos grãos e o diagrama das principais direções.

Os dados do programa Intercepts são transferidos para o programa Ellipsoid.

Nesse programa são utilizados o azimute (trend) da amostra, os valores de eixo

maior (a) e eixo menor (b) do tensor de inércia, e o valor de Ø das elipses

seccionais. Desse modo o programa Ellipsoid ajusta as elipses determinadas nas

três seções ortogonais e calcula o elipsóide correspondente.

3.4 Mineralogia Magnética

Com base no estudo do comportamento da susceptibilidade magnético dos

minerais, podemos definir três classes principais: diamagnetismo, paramagnetismo e

ferromagnetismo (latu sensu). A maioria dos minerais formadores de rocha

apresenta comportamento diamagnético ou paramagnético. Os diamagnéticos (e.g.,

calcita, quartzo e feldspatos) possuem valores de susceptibilidades magnéticos

baixos e negativos, ou seja, nestas matérias uma pequena magnetização

desenvolve-se em direção oposta ao campo aplicado. Todos os minerais formadores

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Métodos

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de rocha apresentam um contribuição diamagnética de cerca de -14x10-6 SI,

relacionada à sua densidade eletrônica (barradaile e Henry, 1997). Os minerais

paramagnéticos correspondem dominantemente aos constituintes máficos (e.g.,

biotita, anfibólios, piroxênios, olivinas, granadas) e apresentam valores de

susceptibilidade positivos e baixos, da ordem de 10-4 SI de acordo com a lei de

Curie:

K=C/T

Sendo C a constante característica de cada material e T a temperatura (em

Kelvin).

Os minerais com comportamento ferromagnético (l.s.) possuem

susceptibilidade magnética bastante alta (e.g., da ordem de 5 SI para a magnetita e

de 6x10-3 SI para a hematita), apresentando variações relacionadas à composição

química, tamanho e forma dos grãos. Apesar destes minerais geralmente ocorrerem

como acessórios (compreendendo menos de 1% do volume das rochas), eles

dominam o comportamento magnético das rochas. A susceptibilidade pode ser

expressa, com a base nesses grupos, na forma:

diadiaparaparaferreferro vKvKvKK ++=

Sendo K e v são, respectivamente, a susceptibilidade magnética e o volume

relativos às frações ferromagnéticas (ferro), paramagnética (para) e diamagnética

(dia).

Nos materiais paramagnéticos e diamagnéticos a magnetização M é nula na

ausência de um campo magnético indutor H . Além disso, são necessários campos

magnéticos bastante altos, da ordem de 100 T (~108 Am-1), para que haja completo

alinhamento de seus momentos magnéticos por apresentar histerese. Quando

submetidos ‘a ação de um campo magnético H , estes minerais sofrem saturação de

sua magnetização ( SM ) em campos bem mais baixos que os minerais dia- e

paramagnéticos, e podem reter magnetização na ausência de um campo indutor. Se

o campo indutor é reduzido a zero após a saturação, a magnetização residual

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Métodos

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corresponde à magnetização de saturação ( rsM ). Aplicando-se então um campo

magnético na direção contrária, a magnetização induzida será nula para um valor de

campo cH , que corresponde à força coerciva do material. O campo magnético

necessário para anular a magnetização remanente é denominado força coerciva

remanente crH . Estas propriedades apresentam valores em intervalos

característicos para cada mineral ferromagnético (l.s.).

Em um grão ferromagnético (l.s.), a energia magnetostática mE é

proporcional a 2M . Um grão uniformemente magnetizado irá apresentar sMM = e

terá, consequentemente, uma mE extremamente alta. Para reduzir esta energia, a

magnetização é subdividida ao longo de diversas células com magnetização

uniforme, denominadas domínios magnéticos. Dentro de cada domínio, a

magnetização é igual a sM , entretanto a magnetização resultante para o grão é bem

inferior a sM . Grãos com vários domínios são denominados multidomínio (MD). Para

grãos muito pequenos, a energia necessária para gerar domínios magnéticos é

superior à energia magnetostática, o que desfavorece a formação de domínios,

resultando por tanto num grão monodomínio (SD). As razões srs MM / e ccr HH /

são fortemente dependentes do tamanho das partículas magnéticas e, portanto, de

sua estrutura de domínios magnéticos (Day et al., 1977; Dunlop, 1986; Dunlop e

Özdemir, 1997). Grãos ferromagnéticos que apresentam valores de srs MM / e

ccr HH / entre os tipos SD e MD são classificados como pseudo-monodomínio

(PSD).

Para a caracterização da mineralogia magnética, foram utilizadas curvas

termomagnéticas obtidas com o equipamento CS3 acoplado ao susceptômetro KLY4

da Agico. Essa técnica é muito eficiente na determinação dos portadores magnéticos

das rochas. As curvas foram geradas com perfis de temperaturas entre -200º C e

700º C. Duas transições importantes nas curvas termomagnéticas de alta

temperatura são a temperatura de Curie e a temperatura de Néel. A temperatura de

Curie (ferrimagnetismo) ou de Néel (antiferromagnetismo) corresponde à

temperatura em que um mineral magnético perde sua magnetização espontânea.

Essa trajetória é característica de certos minerais e depende também de sua

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Métodos

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composição. Para a magnetita pura, por exemplo, essa temperatura está entre

570ºC e 575ºC, enquanto que para a hematita pura, a temperatura é de 680ºC

(Dunlop & Ozdemir, 1997). Nas curvas termomagnéticas de baixa temperatura a

magnetita e a hematita também exibem importantes transições, denominadas

transição de Verwey para a magnetita (120 K/153°C) e transição de Morin para a

hematita (258K/-15°C).

Outra técnica utilizada para a caracterização da mineralogia dos diques

clásticos foram curvas de indução de magnetização. A aquisição de IRM é feita

através da aplicação de um campo direto sobre uma amostra a temperatura

ambiente (Dunlop & Özdemir, 1997). O grau de alinhamento dos momentos

magnéticos dos grãos depende da intensidade do campo aplicado e da coercividade

dos minerais magnéticos presentes na amostra (Lowrie, 1997). As curvas de

aquisição de magnetização remanente isotermal (IRM) permitem estimar a

coercividade e a magnetização de saturação dos minerais ferromagnéticos. Esta

técnica consiste em induzir, em temperatura ambiente, uma magnetização

remanente isotermal em campos progressivamente mais elevados até a completa

saturação da amostra. Uma análise mais aprofundada das curvas de IRM pode ser

efetuada através do método proposto por Kruiver et al. (2001), o qual se baseia na

suposição de que as curvas de IRM adquiridas por uma assembléia natural de

minerais magnéticos pode ser aproximada a uma função cumulativa log-Gaussiana

(CLG) (Robertson & France, 1994). Isso ocorre porque a distribuição de tamanhos

de grão de uma rocha ou sedimento é logarítmica (Kruiver et al. 2001). Com base

nisso os autores desenvolveram uma planilha (IRM-CLG 1.0) onde é possível

identificar diferentes contribuições de minerais magnéticos dentro de uma mesma

amostra, mesmo quando a saturação não é alcançada. Essa quantificação é feita

através do logaritmo do valor que corresponde à metade da SIRM (H1/2) e do índice

de dispersão (DP), que é dado pelo desvio padrão da distribuição logarítmica. A

partir dessa planilha, são obtidos: o campo coercivo de cada uma das componentes

da rocha, a contribuição percentual de cada uma delas e a razão-S.

As curvas de aquisição de IRM foram feitas no Laboratório de

Paleomagnetismo do IAG-USP em um magnetizador tipo pulsado da Magnetic

Measurements modelo MMPM10, que atinge campos máximos de 2800 mT na

bobina de 2,45 cm de diâmetro. A magnetização remanescente foi medida em um

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Métodos

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magnetômetro tipo spinner da Molspin Ltd. As curvas de indução foram construídas

com campos indutores entre 10 mT e 2000 mT ao longo de 50 etapas de

magnetização.

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Contexto Geológico

37

4 CONTEXTO GEOLÓGICO

4.1 A Bacia do Paraná

A área de estudo está situada na Bacia Sedimentar do Paraná, desenvolvida

entre o Neo-Ordoviciano e o Neocretáceo (Milani, 1997), no interior da Plataforma

Sul-Americana, centro–leste da América do Sul. A Bacia do Paraná possui um

preenchimento ígneo-sedimentar, composto por sedimentos continentais e marinhos

intercalados com derrames basálticos de idade cretácea, depositados sobre

migmatitos, granitos, gnaisses e supracrustais que constituem o embasamento da

Plataforma Sul-Americana. Ela corresponde a uma das maiores coberturas

sedimentares do continente sul-americano abrangendo porções territoriais do sul-

sudeste do Brasil, Paraguai oriental, nordeste da Argentina e norte do Uruguai,

numa área total que ultrapassa 1.000.000 km2 (Milani e Ramos, 1998).

A bacia exibe forma elipsoidal com eixo maior disposto em NNE-SSW (Figura

4.1). Seu posicionamento geotectônico atual e as suas características tectono-

sedimentares são típicos de bacias do tipo intracratônica. Ela desenvolveu-se sobre

um arcabouço proterozóico de blocos cratônicos circundados por cinturões de

dobramentos e empurrões com orientação predominantemente SW-NE (Milani e

Ramos, 1998). A subsidência e o acúmulo de sedimentos na Bacia do Paraná

tiveram início durante o Neo-Ordoviciano, provavelmente devido a uma subsidência

inicial promovida pela reativação de estruturas intraplaca (Milani, 1997). As diversas

reativações tectônicas durante a evolução da bacia influenciaram na formação de

calhas deposicionais, de depocentros, e no desenvolvimento de altos internos (e.g.

Fúlfaro et. al., 1982; Zalán et. al., 1990).

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Contexto Geológico

38

Figura 4.1: geológico regional da Bacia do Paraná.

De acordo com Milani (1997), a evolução tectono-sedimentar da Bacia do

Paraná é marcada por seis unidades aloestratigráficas de segunda ordem, ou

superseqüências, sendo elas (Figura 4.2): Rio Ivaí (Caradociano-Landoveriano),

Paraná (Lockoviano-Frasniano), Gondwana I (Westfaliano-Scythiano), Gondwana II

(Anisiano-Noriano), Gondwana III (Neojurássico-Berriasiano) e Bauru (Aptiano-

Maestrichtiano). Três delas correspondem a ciclos transgressivo-regressivos

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Contexto Geológico

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paleozóicos e as demais são pacotes sedimentares continentais mesozóicos com

rochas ígneas associadas.

A Supersequência Rio Ivaí, bem exposta ao norte da bacia, é constituída em

sua base por arenitos da Formação Alto Garças (~300 m) sobrepostos por algumas

dezenas de metros de diamictitos glaciais da Formação Iapó, que representam a

glaciação Ordoviciana/Siluriana do Gondwana. Seu topo é definido por folhelhos

micáceos e arenitos finos fossilíferos (Formação Vila Maria). A litoestratigrafia

Devoniana da bacia (Supersequência Paraná) é composta em sua base por

conglomerados e arenitos arcoseanos da Formação Furnas, sobrepostos por siltitos

e arenitos ferruginosos deltaicos da Formação Ponta Grossa.

A Supersequência Gondwana I representa o maior volume sedimentar da

bacia do Paraná e atinge em seu depocentro espessuras de até 2500 m. Sua

composição é heterogênea e registra grandes alterações climáticas que vão de

glaciações até desertos secos. As unidades basais da superseqüência Gondwana I

marcam as glaciações permo-carboniferas e são constituídas por diamictitos e

arenitos turbidíticos com ritmitos associados. Sobre o pacote de rochas glaciais

encontra-se o Grupo Guatá e o Grupo Passa Dois. Este último compreende

folhelhos e carbonatos com evaporitos associados da Formação Irati, na base, e

argilitos, folhelhos e siltitos com intercalação de bancos carbonáticos da Formação

Corumbataí, no topo. A superseqüência Gondwana I encerra-se no Mesozóico com

o registro do fino pacote de red-beds da Formação Rio do Rastro.

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Contexto Geológico

40

Figura 4.2: Coluna estratigráfica da Bacia do Paraná (Milani, 1997).

A Superseqüência Gondwana II é representada por red-beds lacustrinos e

fluviais e abundante uma fauna fossilífera de tetrápodes do Triássico Médio. Rochas

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Contexto Geológico

41

eólicas Jurássicas da Formação Botucatu e sua associação com o magmatismo

Cretáceo da Formação Serra Geral formam juntas a Superseqüência Gondwana III.

O Cretáceo Superior da Bacia do Paraná é formado por pacotes sedimentares de

leque aluviais, arenitos e conglomerados fluviais e arenitos eólicos, que fazem parte

da Superseqüência Bauru.

4.2 Sedimentação e tectônica Permo-Triássica da Bacia d o Paraná

O Permiano Superior da Bacia do Paraná mostra uma tendência regressiva

bem marcada (unidades superiores da Superseqüência Gondawa I), que levou à

continentalização da bacia no Eo-Triassico (Deserto Botucatu, Superseqüência

Gondawa II). O Permiano Superior é dominantemente representado pelo Grupo

Passa Dois, que compreende as Formações Irati (unidade inferior) e Corumbataí

(unidade superior no Estado de São Paulo, sendo que no sul do país a Formação

Corumbataí corresponde às formações Serra Alta, Teresina e parte da Formação

Rio do Rasto).

A Formação Irati é constituída por siltitos, argilitos, folhelhos sílticos, folhelhos

pirobetuminosos, em alternância rítmica com calcários e restritos níveis

conglomeráticos. Os répteis Mesossaurus brasiliensis e Sterosternum tumidum e os

crustáceos Paulocaris e Clarkecaris são os fósseis mais característicos (Perinottto

et. al., 2008). A Formação Corumbataí apresenta argilitos, folhelhos e siltitos

geralmente arroxeados e avermelhados, intercalações de bancos carbonáticos,

silexíticos e camadas de arenitos finos. Essas rochas podem ser oolíticas, ricas em

conchas de bivalves; apresentar estromatólitos e acham-se freqüentemente

silicificadas (Perinottto et. al., 2008). Os depósitos são possivelmente

marinhos/costeiros, representando planícies de maré (IPT, 1981)

Além da continentalização da bacia, alguns autores consideram que o Permo-

Triássico foi também uma época de importantes reativações tectônicas na Bacia do

Paraná (e.g. Soares, 1991; Riccomini, 1995; Milani, 1997; Rostirolla et. al., 2000).

Soares (1991) destaca o fim do Permiano e o Triássico como um período de

importante atividade tectônica compressiva, gerado falhas reversas, transcorrentes,

soerguimento e erosão generalizados. Esse evento é associado ao “choque” da

Patagônia com o restante da América do Sul ao longo das Sierras La Ventana. Por

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Contexto Geológico

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sua vez, Cobbold e colaboradores (1992) encontraram evidências de deformação

intracontinental em todo o sudoeste do Gondwana (Argentina, Uruguai, Brasil e

África) a partir de esforços horizontais compressivos nas direções entre NNW e NE.

Essa tectônica sin-sedimentar Permo-Triássica observada por Cobbold et al. (1992)

é também registrada pela ampla ocorrência de sismitos nas porções média e de topo

da Formação Corumbataí e na base da Formação Pirambóia. Enxames de diques

clásticos na Formação Corumbataí são descritos em diversos trabalhos (e.g.

Riccomini et. al., 1992 ; Riccomoni, 1995 ; Riccomini et. al. 2005; Turra et. al., 2009

e Perinotto et. al,. 2008). A análise estrutural da orientação dos diques indica esforço

horizontal máximo entre NNW e NE, direções compatíveis com a compressão do

Cinturão Cabo-La Ventana (Turra et al., 2006).

4.3 Disques clásticos da Formação Corumbataí

Um dos primeiros trabalhos a descrever diques clásticos alojados em siltitos e

argilitos da porção superior da Formação Corumbataí foi efetuado por Riccomini e

colaboradores (1992). Essas ocorrências localizam-se nos arredores de Santa Luzia,

Município de Charqueada, interior de São Paulo. De acordo com esses autores, os

diques são constituídos de areia fina com espessuras variando entre 15 e 40 cm e

por vezes apresentam ramificações em direção ao topo. A análise da orientação

preferencial de pouco mais de 70 diques indicou a existência de duas famílias

ortogonais com predomínio dos diques de direção NE-SW. As informações sobre as

principais ocorrências de sismitos Permo-Triássicos da Bacia do Paraná foram

compiladas em um trabalho de correlação regional realizado por Riccomini e

colaboradores (2005). Estes autores sugerem que reativações de falhas do

embasamento foram os responsáveis pelos sismos geradores das estruturas de

liquefação observadas nas Formações Corumbataí e Pirambóia. Essa hipótese é

sustentada pelo alinhamento geográfico das ocorrências estudadas com a Zona de

Cisalhamento de Jacutinga (Rostirolla et al., 2000). Neste caso, os dados de

paleotensões sugerem um deslocamento transcorrente sinistral para essa zona de

cisalhamento durante o período de paleossismicidade. O deslocamento da falha é

atribuído à convergência do bloco da Patagônia com a América do Sul durante a

formação do supercontinente Pangea (Turra et. al., 2006).

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Contexto Geológico

43

Estudos de detalhe em algumas ocorrências de diques clásticos da Formação

Corumbataí foram efetuados por Turra (2005, 2009), Turra et al. (2006) e por

Perinotto et al. (2008). Turra (2005) e Turra (2009) determinaram a atitude de diques

clásticos em três afloramentos nos quais essas estruturas ocorrem de forma

abundante: um corte de estrada na Rodovia dos Bandeirantes, próximo à cidade de

Limeira, um corte de estrada junto à localidade de Santa Luzia e um corte de linha

férrea no município de Batovi, todos no interior do estado de São Paulo. Nos três

afloramentos, os diques clásticos estão ocorrem em diferentes horizontes e as

medidas de orientação foram efetuadas em separado para cada horizonte

estratigráfico. Os dados obtidos mostram boa coerência na orientação dos diques na

escala dos afloramentos e também em escala regional (Figura 4.3). Os dados de

paleotensões obtidos pelas orientações dos diques clásticos indicam esforço

horizontal máximo com orientação NE-SW, compatível com a reativação

transcorrente sinistral na zona de cisalhamento de Jacutinga, proposta

anteriormente por Riccomini et al. (1992). O padrão de orientação definido por Turra

e colaboradores foi questionado por Perinotto et al. (2008), que atribuem a

orientação regular dos diques clásticos a efeitos de corte dos afloramentos

estudados.

Além das estruturas reconhecidas na Formação Corumbataí, feições de

liquefação sismicamente induzida são também observadas na Formação Pirambóia

(Chamani et. al., 1992; Riccomini et al., 1996). Camadas deformadas ocorrem entre

camadas não deformadas e apresentam estruturas com laminações convolutas,

dobras recumbentes, falhas escalonadas e injeções de areia. Chamani e

colaboradores (1992) propõem que tais horizontes podem ser camadas guias de

correlação dada à expressiva abrangência geográfica das ocorrências.

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Contexto Geológico

44

Figura 4.3: Diagramas de roseta com orientação dos diques clásticos em três afloramentos da Formação Corumbataí na porção nordeste da Bacia do Paraná (modificado de Turra, 2009). Os diagramas em preto representam os diferentes níveis estratigráficos estudados e os diagramas em azul representam o conjunto de medidas de orientação para cada afloramento. No centro da figura, um diagrama com 273 orientações engloba todos os dados obtidos.

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Amostragem

45

5 AMOSTRAGEM

A coleta de amostras foi efetuada entre as cidades de Limeira, Batovi, Santa

Luzia, Torre de Pedra e Piracicaba, no interior do estado de São Paulo, de modo a

abranger diques clásticos situados na Formação Corumbataí e localizados em torno

da falha de Jacutinga (Figura 5.1). A amostragem foi feita por meio de furadeira

portátil adaptada movida a gasolina, permitindo a retirada de cilindros que foram

orientados em campo com bússola magnética. Em alguns casos, devido às

dificuldades de acesso ao dique ou em função da fragilidade de algumas amostras,

foram coletados blocos. Os blocos foram orientados no campo com bússola

magnética e posteriormente furados em laboratório. As amostras mais friáveis foram

impregnadas com silicato de potássio antes da manipulação em laboratório.

Supersequência Bauru(Cretáceo)

Supersequência Gondwana III (Jurássico/Cretáceo)

Supersequência Gondwana II (Triássico)

Supersequência Paraná (Devoniano)

Supersequência Gondwana I (Carbonífero/Permiano)

400 Km0

LEGENDA

Curitiba

Porto Alegre

56 WO 48 WO

N

50 km

São Paulo

Área de estudo

Área de estudo

ZCJ

Zona de Cisalhamento Jacutinga - ZCJ

BANDEIRANTES

BATOVI

STA. LUZIA

PIRACICABA

TORRE DE PEDRA

Oce

ano

Atlâ

ntic

o

URUGUAI

ARGENTINA

PARAGUAI

BO

LIV

IA

Figura 5.1: Mapa Geológico Regional da Bacia do Paraná com a localização dos pontos de amostragem e da Falha de Jacutinga (modificado de Santos et al., 2006)

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Amostragem

46

5.1 Rodovia dos Bandeirantes

A amostragem de diques na Rodovia dos Bandeirantes foi executada em um

corte da estrada no km 161,5 (sentido interior) no município de Limeira - SP (S 22º

32’ 21”, W 47º 27’ 16”), próximo da divisa com o município de Cordeirópolis, na

borda da Bacia do Paraná (Figura 5.2). Foi realizada uma amostragem de dez

diques clásticos (diques 01 a 10). Esse afloramento corresponde a uma exposição

de argilitos, siltitos e arenitos com mais de 500 metros de extensão e 30 metros de

altura. Os diques são compostos de areia fina a muito fina, bem selecionados,

maciços, cimentados e de cor esbranquiçada com espessuras variando entre 2 a 50

cm, sendo que em alguns diques ocorrem ramificações em direção ao topo, com

feições de extrusão de areia (Figuras 5.3A e 5.3B).

Figura 5.2: Fotografia do corte da estrada no km 161,5 da da Rodovia Bandeirantes.

Neste afloramento foram encontradas duas populações de diques (Figura 5.3).

O primeiro conjunto de diques compreende corpos espessos (com até 50 cm), por

vezes bastante deformados e dobrados, limitados no topo por um nível com extrusão

de areia. Esses diques apresentam orientação dominantemente NE-SW. Diques

menos espessos (5-15 cm) cortam o nível de extrusão de areia e atingem uma altura

de 30 metros chegando próximo ao topo do afloramento (Figura 5.2). Esses diques

são também menos deformados e representam o conjunto de diques mais jovem.

Sua orientação preferencial é NW-SE. Foram amostrados para este trabalho

somente os diques limitados pelo horizonte com extrusão de areia. As suas

espessuras variam entre 5 cm e 40 cm e compreende dois grupos, com orientação

NNE-SSW e WNW-ESE.

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Amostragem

47

Figura 5.3: Fotos do afloramento da Rodovia Bandeirantes no km 161,5. (A) Dique 02 mostrando forte deformação (note as dobras e a camada de extrusão de areia no topo da foto). (B) Dique 01, bastante espesso e com extrusão de areia no topo (porção superior esquerda da foto); a orientação do dique é perpendicular ao plano da foto (lapiseira amarela no centro da foto tem 15 cm de comprimento e serve como escala). (C) Dique 03 com orientação aproximadamente paralela ao plano do afloramento; a furadeira utilizada na amostragem serve como escala (comprimento de 50 cm). (D) Diques 07 (à direita) e 08 (à esquerda) mostrando as duas direções de maior recorrência dos diques; o dique 08 corta o dique 07 (o aparato usado para orientar as amostras ocupa o centro da foto).

.

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Amostragem

48

5.2 Torre de Pedra

Foi realizada amostragem de dois diques clásticos em forma de bloco em um

corte de estrada próxima a cidade da Torre de Pedra (S 23º 17’ 22” W 48º 09’ 58”).

Esse afloramento corresponde a uma exposição de argilitos, siltitos e arenitos com

apenas dois diques de 3 metros de altura (Figuras 5.4 e 5.5A). Os diques são

compostos de areia fina a muito fina, bem selecionados, maciços, cimentados e de

cor esbranquiçada com espessuras de 40 cm, sendo que um deles (o dique 40)

apresenta uma feição de extrusão de areia. Ao todo foram coletados 4 blocos (dois

de cada dique).

Este afloramento apresenta uma grande concentração de veios de calcita, que

cortam os diques clásticos e os argilitos encaixantes da Formação Corumbataí. Os

diques apresentam orientação NW-SE. A ausência de dobramentos nos diques

clásticos sugere um grau de compactação menos acentuado do que aquele

encontrado no afloramento da Rodovia dos Bandeirantes. É possível reconhecer

inflexão na laminação dos argilitos e siltitos em função da influência dos diques

durante a intrusão.

Figura 5.4: Diques 40 (à esquerda) e 41 (à direita) encontrados na região da Torre de Pedra. Mineralogia Magnética.

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Amostragem

49

Figura 5.5: Diques clásticos amostrados nas localidades de Torre de Pedra (A), Piracicaba (B), Santa Luzia (C) e Batovi (D e E). Em (A), detalhe do dique 40 mostrando feição de extrusão no topo (o dique tem espessura de 40 cm). Em (B), dique sub-vertical 'boudinado' (dique 42) cortando camada de arenito (a lapiseira tem 15 cm de comprimento e serve de escala). Em (C), dique espesso vertical, perpendicular ao plano da foto (dique 48); note que esse dique corta um outro dique vertical com orientação paralela ao plano da foto. Em (D) dique 44, dobrado e limitado por camada de arenito no topo. Em (E) dique 44, bastante espesso e limitado por lente de arenito no topo. A foto mostra a posição das amostras cilíndricas coletadas para os estudos de anisotropia, que abrangem toda a espessura do dique.

5.3 Batovi

O afloramento de Batovi está localizado ao longo de um corte de estrada de

ferro, a cerca de dois quilômetros rumo leste a partir do entroncamento com a

rodovia SP-191 (S 22º 23’ 38” W 47º 37’ 51”). Foram amostrados quatro diques

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Amostragem

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clásticos (43, 44, 45 e 46) em forma de cilindros e blocos – 7 blocos e 8 cilindros.

Esse afloramento corresponde a uma exposição de argilitos, siltitos e arenitos com

dezenas de diques ao longo de um intervalo estratigráfico de aproximadamente 8

metros de altura (Figura 5.6).

Os diques encontrados nestes afloramentos apresentam três famílias de

orientação (Turra, 2009): com direção NNE, seguida em ordem de importância por

uma família de diques com orientação NNW-NW e outra com orientação NE.

Figura 5.6: Afloramento da Formação Corumbataí em corte de linha férrea em Batovi-SP.

Esse afloramento corresponde a uma exposição de argilitos, siltitos e arenitos

com mais de 150 metros de extensão. Os diques são compostos de areia fina a

muito fina, bem selecionados, maciços, cimentados e de cor esbranquiçada com

espessuras variando entre 35 e 50 cm (Figuras 5.5D e 5.5E). Em alguns diques

Page 51: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Amostragem

51

ocorrem ramificações em direção ao topo, com feições de extrusão de areia. Os

diques deste afloramento apresentaram um aspecto muito friável.

5.4 Santa Luzia

Foi efetuada uma coleta no afloramento de Santa Luzia, localizado ao longo

de um corte da estrada que liga Santa Luzia a Piracicaba (S 22º 34’ 47” W 47º 42’

44”). Embora este afloramento constitua um dos pontos mais importantes para a

observação dos diques clásticos na região, atualmente ele encontra-se quase que

totalmente encoberto por vegetação (Figura 5.5C). Mesmo assim foram observados

diversos diques em pelo menos dois níveis estratigráficos distribuídos ao longo de

duas diferentes famílias de orientação.

A Formação Corumbataí, nesse ponto apresenta as mesmas características

observadas no afloramento da Rodovia dos Bandeirantes, porém com a presença de

lentes com forte concentração de fragmentos fósseis de peixes (escamas e dentes)

e gretas de contração, que demonstram um paleoambiente de águas rasas com

exposição aérea periódica (Perinotto, et. al., 2008).

Os diques têm espessuras variando entre 5 cm a 55 cm, aparentemente com

um grau de compactação igual ou pouco inferior aos diques encontrados na Rodovia

dos Bandeirantes. Os diques cortam argilitos, siltitos e arenitos compostos de areia

fina a muito fina, bem selecionados, maciços, cimentados e de cor esbranquiçada.

Foram obtidas amostras de cinco diques, sendo algumas amostras na forma de

blocos (6 amostras) e outras na forma de cilindros (10 amostras).

5.5 Piracicaba

Na cidade de Piracicaba, às margens do rio homônimo, foram coletadas

amostras orientadas de dois diques clásticos que ocorrem na base de um corte de

estrada (Figura 5.7) situado nas coordenadas S 22º 42’ 35”, W 47º 40’ 40”. Esse

afloramento corresponde a uma exposição de siltitos e arenitos com diversos diques

de 15 metros de altura. Os diques são compostos de areia fina a muito fina, bem

selecionados, maciços, cimentados e de cor esbranquiçada com espessuras de 40

cm (Figura 5.5B), sendo um deles apresentando uma feição de extrusão de areia.

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Amostragem

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A importância deste afloramento é a sua localização, pois, ele se encontra ao

sul da Zona de Cisalhamento Jacutinga, provável responsável destas feições de

diques clasticos encontrados nessa região do leste da Bacia do Paraná, enquanto os

outros afloramentos se localizam ao norte da falha.

Figura 5.7: Afloramento da Formação Corumbataí às margens do Rio Piracicaba, na cidade de Piracicaba-SP. Note o dique clástico situado à direita da foto, com cerca de cinco metros de espessura

5.6 Estimativa de compactação dos diques clásticos

A forte sinuosidade dos diques amostrados, observada especialmente no

afloramento da Rodovia dos Bandeirantes, foi atribuída à compactação pós-

deposicional. Dessa forma, efetuamos uma estimativa da porcentagem de

encurtamento vertical por meio da razão entre o comprimento original do dique,

medido com um cordão acompanhando as dobras do dique, e o comprimento

vertical final do dique após a compactação. Os resultados dessas medidas são

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Amostragem

53

apresentados na Tabela 5.1 e variam entre 14% a 36%, com média de 27%. Os

contatos com a rocha encaixante são abruptos, truncando a laminação sedimentar.

Em alguns locais é possível identificar inflexões na laminação dos argilitos e siltitos

em função da influência dos diques.

Tabela 5.1. Estimativa de compactação dos diques. F0: comprimento original do dique, estimado com o auxílio de um cordão utilizado para mediar as dobras do dique; Ff: comprimento final do dique após a compactação (equivale a espessura da camada capeada pelas extrusões de areia); λ: porcentagem de compactação do dique calculada por λ = 100x[1-(Ff/F0)].

Diques F0 (m) Ff (m) λ

2 2,25 1,55 314 2,60 1,66 36C 2,80 2,00 29D 2,83 2,27 20E 2,18 1,80 17F 2,61 1,60 39G 1,98 1,70 14H 1,76 1,20 32

27Média da Compactação

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Amostragem

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Resultados

55

6 RESULTADOS

Neste capítulo serão apresentados os dados de anisotropia magnética,

anisotropia de forma e de mineralogia magnética para os diques clásticos coletados

nas localidades descritas no capítulo anterior: Rodovia dos Bandeirantes, Santa

Luzia, Batovi, Piracicaba e Torre de Pedra.

6.1 Estrutura interna dos diques clásticos: dados de an isotropia

Nesse trabalho foram utilizadas diversas técnicas quantitativas que permitem

investigar a estrutura interna de rochas sedimentares. Para todos os pontos

amostrados foram obtidos dados de anisotropia de susceptibilidade magnética em 9

a 34 amostras por dique (Tabela 6.2) e para das estruturas investigadas foram

também foram efetuadas determinações de anisotropia de remanência em um sub-

conjunto de 5 a 8 amostras (Tabela 6.3). Em todos os diques amostrados foram

efetuadas medidas de anisotropia de forma dos grãos (Tabela 6.3) e da matriz

(Tabela 6.4) em uma ou duas amostras de cada dique clástico.

Page 56: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

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Tabela 6.1. Dados de ASM por sítio. A tabela apresenta o local em que os diques foram amostrados, o número do dique, a direção do dique medida no campo e o número de amostras para cada dique (N). As colunas de ASM apresentam o grau de anisotropia (P’), o fator de forma (T) e a susceptibilidade média (Km), bem como a orientação dos eixos K1 e K3 do elipsóide de ASM e os eixos maior (erro 1) e menor (erro 2) das respectivas elipses de erro.

Local Sítio Direção

N

ASM k1 k3

Dec Inc P ' T Km(103SI) dec inc erro1 erro2 dec inc erro1 erro2

Ba

nd

eir

an

tes

ED1 175 83 34 1.05 0. 65 8.83E-05 21 9 57 11 257 74 14 12

ED3 80 70 20 1.05 0. 72 5.58E-05 236 12 56 6 83 77 9 4

ED4 174 57 24 1.05 0. 75 6.07E-05 296 6 79 18 160 82 19 14

ED5 95 70 12 1.09 0. 72 5.95E-05 263 4 10 5 149 81 53 6

ED6 25 75 10 1.07 0. 57 5.38E-05 275 5 19 6 150 81 9 6

ED7 185 90 13 1.06 0. 62 4.54E-05 268 6 52 9 110 84 13 9

ED8 210 90 8 1.04 0. 84 4.22E-05 170 13 45 13 332 76 27 13

ED9 152 65 17 1.06 0. 62 4.93E-05 332 4 48 11 200 84 12 10

Torre de

Pedra

ED40 64 90

10

1.6 -0 -2.8E-06 49 4 25 12. 7 318 16 78.8 21 .9

Piracicaba ED42 292 66 18 1.01 0. 59 2.54E-04 290 6 12 3 52 79 12 8

Batovi ED46 64 90 23 1.07 0. 58 6.75E-05 243 4 30 5 136 77 12 5

Sta

Lu

zia

ED47 34 80 19 1.04 0. 43 9.10E-05 232 2 31 12 327 70 20 6

ED48 278 88 12 1.08 0. 62 4.63E-05 181 1 14 6 275 76 10 5

ED49 326 76 17 1.07 0. 47 6.71E-05 137 6 56 15 272 81 17 10

ED50 224 75 18 1.07 0. 43 4.73E-05 51 8 51 14 185 79 16 8

ED51 246 89 9 1.09 0. 71 1.03E-04 140 25 14 6 334 64 6 4

ED52 90 74 9 1.05 0. 73 7.19E-05 355 22 15 7 150 66 8 5

Page 57: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

57

Tabela 6.2. Dados de ARM por sítio. A tabela apresenta o local em que os diques foram amostrados, o número do dique, a direção do dique medida no campo e o número de amostras medidas em cada dique (N). As colunas de ASM apresentam o grau de anisotropia (P’) e o fator de forma (T), bem como a orientação dos eixos K1 e K3 do elipsóide de ASM e os eixos maior (erro 1) e menor (erro 2) das respectivas elipses de erro.

Local Sítio Direção

N ARM k1 k3

Dec Inc P' T dec inc erro1 erro2 dec inc erro1 erro2

Ba

nd

eir

an

tes

ED1 175 83 5 1.07 0.37 135 28 26 5 281 57 34 5

ED3 80 70 8 1.07 -0.05 125 7 26 12 19 67 25 12

ED4 174 57 5 1.07 0.15 130 13 26 18 333 76 41 17

ED5 95 70 5 1.08 0.19 256 4 36 11 354 67 59 11

ED6 25 75 5 1.16 -0.07 11 7 69 19 111 56 36 76

ED7 185 90 5 1.26 0.05 276 52 20 13 170 12 20 6

ED9 152 65 5 1.17 0.20 136 2 25 7 240 83 27 7

Batovi ED46 64 90 5 1.67 -0.73 245 34 133 29 133 29 84 33

Sta

Lu

zia

ED47 34 80 5 1.08 0.02 246 40 20 11 337 1 21 5

ED48 278 88 5 1.12 0.17 40 88 22 8 223 2 20 17

ED49 326 76 5 1.35 0.32 137 8 14 4 240 60 25 2

ED50 224 75 5 0.26 0.67 96 35 35 12 197 15 29 8

ED51 246 89 5 1.14 0.17 280 24 33 9 180 21 19 5

ED52 90 74 5 1.09 0.41 105 21 56 7 12 7 12 8

Page 58: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

58

Tabela 6.3. Dados de SPO para os grãos em cada sítio. As primeiras quatro colunas tabela apresentam o local em que o dique foi amostrado e a direção dos dique medida no campo. Para cada dique foram analisadas duas amostras. As colunas de SPO apresentam o grau de anisotropia (P’) e o fator de forma (T), bem como a orientação dos eixos A e C do elipsóide de SPO e os eixos maior (erro 1) e menor (erro 2) das respectivas elipses de erro. Nas duas últimas colunas é apresentado o

fator ~

F e o erro, que indicam a confiabilidade no ajuste dos dados de SPO.

Local Sítio

Direção

Amostra

SPO (g) A C

erro Dec Inc

P' T dec inc erro1 erro2 dec inc erro1 erro2

Ba

nd

eir

an

tes

ED1 175 83 I4 1.12 -0.94 321 19 5 3 87 60 71 4 1.9 1.6

J1 1.13 0.59 11 4 35 5 123 80 9 3 2.5 2.0

ED3 80 70 B1 1.09 -0.40 26 3 18 5 279 80 27 5 1.4 1.8

E2 1.09 0.20 208 4 13 5 7 86 10 5 1.6 1.4

ED4 174 57 D2 1.06 0.67 313 6 46 6 64 73 9 6 1.5 1.6

G2 1.11 0.48 324 8 25 3 74 67 6 2 0.6 0.8

ED5 95 70 A1 1.16 0.61 223 12 16 4 12 76 6 2 0.7 1.0

D3 1.06 0.52 274 4 48 6 20 76 14 6 4.1 2.0

ED6 25 75 B1 1.16 0.66 181 4 42 7 308 83 9 7 2.3 3.0

B3 1.16 0.49 281 12 17 2 156 79 3 2 2.5 1.8

ED7 185 90 B2 1.16 0.566 359 16 24 6 133 69 6 4 1.3 1.3

B3 1.17 0.75 15 11 22 3 145 73 4 3 4.2 1.3

ED8 210 90 A1 1.10 0.59 233 0 29 3 92 90 4 3 0.8 3.2

B2 1.08 0.69 10 8 58 5 264 64 7 5 4.2 1.7

ED9 152 65 B1 1.35 0.25 232 17 14 3 98 67 6 3 3.5 3.4

E2 1.06 -0.24 7 10 14 7 98 3 18 8 2.1 1.9

Torre de

Pedra ED40 64 90

A11 1.02 -0.02 287 62 35 31 68 22 36 30 4.0 1.6

A22 1.05 0.01 349 57 31 11 242 11 25 9 3.7 2.7

Piracicaba ED42 292 66 B22 1.07 -0.37 314 49 12 11 203 18 34 10 2.3 1.7

Batovi ED46 64 90 D1 1.08 0.22 220 3 32 4 10 86 14 4 2.5 1.3

F2 1.10 0.85 32 3 64 6 130 71 10 5 0.6 0.8

Sta

Lu

zia

ED47 34 80

A1 1.07 0.58 23 73 59 12 253 11 15 12 1.2 1.7

A31 1.08 0.08 326 37 18 7 224 16 17 7 2.2 2.1

B21 1.10 0.54 187 66 25 4 73 10 7 4 0.6 1.0

ED48 278 88 A33 1.08 -0.07 337 5 19 8 244 27 11 8 1.0 1.4

A42 1.10 -0.27 156 13 14 8 256 37 26 8 2.8 1.5

ED49 326 76 B33 1.07 -0.34 170 10 8 5 284 68 24 5 0.8 1.1

B52 1.10 0.03 173 23 38 5 302 56 25 6 1.0 1.5

ED50 224 75

A12 1.15 0.16 24 53 12 2 276 13 8 2 6.1 1.8

A22 1.10 -0.74 62 14 11 9 319 43 62 9 8.3 2.2

B31 1.07 0.79 205 29 61 13 305 18 19 8 1.7 1.7

B51 1.07 0.28 55 17 14 3 317 23 5 3 0.8 1.0

ED51 246 89 A12 1.09 0.39 177 43 17 4 273 7 8 4 2.5 1.7

A23 1.07 -0.44 186 1 9 5 277 28 27 6 3.3 1.3

ED52 90 74 A12 1.06 0.14 264 6 29 12 356 17 15 12 1.3 1.2

A32 1.06 0.21 90 40 21 13 356 5 20 11 2.6 1.0

~

F

Page 59: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

59

Tabela 6.4. Dados de SPO para a matriz em cada sítio. As primeiras quatro colunas tabela apresentam o local em que o dique foi amostrado e a direção dos dique medida no campo. Para cada dique foram analisadas duas amostras. As colunas de SPO apresentam o grau de anisotropia (P’) e o fator de forma (T), bem como a orientação dos eixos A e C do elipsóide de SPO e os eixos maior (erro 1) e menor (erro 2) das respectivas elipses de erro. Nas duas últimas colunas é apresentado o

fator ~

F e o erro, que indicam a confiabilidade no ajuste dos dados de SPO.

Local Sítio

Direção

Amostra

SPO (m) A C

erro Dec Inc

P' T dec inc erro1 erro2 dec inc erro1 erro2

Ba

nd

eir

an

tes

ED1 175 83 I4 1.24 0.57 353 10 20 2 238 67 4 2 1.2 1.2

J1 1.18 0.50 200 1 25 5 108 76 9 6 4.3 4.2

ED3 80 70 B1 1.11 -0.09 30 5 14 2 241 84 15 6 1.3 1.7

E2 1.18 0.02 202 3 8 3 37 87 6 3 0.7 1.1

ED4 174 57 D2 1.11 0.15 297 5 21 3 78 84 7 4 3.2 1.7

G2 1.15 0.51 298 14 21 5 61 66 8 4 2.2 1.8

ED5 95 70 A1 1.23 0.40 234 7 12 3 20 82 5 4 1.8 2.0

D3 1.10 0.63 121 6 46 7 13 72 9 5 2.4 2.0

ED6 25 75 B1 1.19 0.90 210 2 75 5 329 86 10 2 2.3 2.8

B3 1.17 0.38 293 6 21 4 159 81 7 5 2.6 3.9

ED7 185 90 B2 1.26 0.54 24 6 13 3 11 74 7 2 1.6 2.2

B3 1.22 0.75 357 12 23 3 131 73 3 2 1.7 1.8

ED8 210 90 A1 1.10 0.58 196 2 14 4 60 88 7 4 2.3 1.7

B2 1.13 0.58 19 12 31 5 259 66 7 4 2.6 1.8

ED9 152 65 B1 1.32 0.10 238 16 6 2 85 72 7 2 1.0 1.4

E2 1.12 -0.34 70 3 5 3 171 76 12 3 6.0 1.5

Torre de

Pedra ED40 64 90

A11 1.06 0.01 324 33 23 17 187 48 24 15 2.6 2.8

A22 1.07 -0.57 343 69 37 18 147 21 59 15 5.3 4.3

Piracicaba ED42 292 66 B22

1.06 -0.61 331 42 15 11 169 46 50 11 0.9

1.3

Batovi ED46 64 90 D1 1.12 0.80 237 0 55 3 327 87 4 3 1.5 1.7

F2 1.14 0.87 327 13 64 5 104 72 5 4 0.6 0.7

Sta

Lu

zia

ED47 34 80

A1 1.15 0.52 22 70 13 4 244 15 5 4 2 1.50

A31 1.11 0.10 317 41 16 6 52 5 15 3 1 1.60

B21 1.14 0.40 168 59 14 4 68 6 5 3 1 1.10

ED48 278 88 A33 1.14 -0.15 334 5 6 2 242 20 7 2 2 1.30

A42 1.10 -0.67 159 5 7 5 250 9 34 6 3 1.30

ED49 326 76

B33 1.08 -0.25 168 14 12 7 294 67 14 7 1 0.90

B52 1.11 -0.11 152 21 8 2 309 67 15 2 2 0.70

ED50 224 75

A12 1.19 0.17 29 48 15 3 279 17 6 3 7 16.00

A22 1.11 -0.23 66 19 6 4 330 17 11 5 9 1.50

B31 1.07 0.60 30 9 41 9 297 16 11 9 1 1.20

B51 1.09 0.09 50 17 12 5 313 21 10 5 3 1.80

ED51 246 89 A12 1.10 0.70 176 60 46 8 268 1 11 5 1 1.40

A23 1.07 0.12 360 19 23 7 90 3 11 7 1 1.50

ED52 90 74

A12 1.06 -0.06 264 15 17 7 170 15 14 8 3 1.60

A32 1.06 -0.06 264 16 17 7 171 11 14 8 3 1.60

~

F

Page 60: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

60

6.1.1 Rodovia dos Bandeirantes

Foram efetuadas medidas de ASM em oito diques (Tabela 6.1) do

afloramento da Rodovia dos Bandeirantes. Os dados de susceptibilidade magnética

indicam valores de susceptibilidade fracos, variando entre 42,2 x10-6 e 88,3 x10-6 SI.

Para todos os sítios, os elipsóides de ASM apresentaram baixo grau de anisotropia,

com P’ sempre inferior a 1,10 e elipsóides com formato oblato, apresentando valores

de T sempre positivos (Figura 6.1). A orientação dos eixos principais do elipsóide de

de ASM para todos os diques é bastante semelhante, com eixos K1 e K2

horizontais, em geral com superposição das elipses de erro, e eixo K3 próximo da

vertical e muito bem definido (Figuras 6.2 a 6.9). Esse comportamento é compatível

com uma foliação magnética bem definida e horizontal (K3 é o pólo da foliação) e

uma lineação magnética (orientação de K1) mal definida.

Figura 6.1: Diagrama P' contra T para todas as medidas de anisotropia do afloramento da Rodovia dos Bandeirantes.

Durante a amostragem no afloramento da Rodovia dos Bandeirantes foram

coletadas amostras ao longo da extensão vertical dos diques, desde a base até o

topo. No dique 01 também foram coletadas amostras na parte 'extrusiva' da

estrutura, situada no limite superior do dique. Merece destaque, portanto, a grande

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Resultados

61

homogeneidade da trama de ASM observada ao longo do dique 01, desde a base

até o topo da estrutura (Figura 6.2), inclusive na porção 'extrusiva', onde espera-se

uma direção de transporte diferente, uma vez que nesse local o sedimento atinge a

superfície e espalha-se lateralmente formando 'vulcões de areia' (Figura 5.XX). Se

compararmos a orientação dos eixos de ASM com a orientação dos diques medida

no campo (Tabela 6.1), a lineação magnética tem orientação paralela à direção dos

diques na grande maioria dos casos (diques 01, 03, 04, 05, 07, 08 e 09). Apenas o

dique 06 apresenta o eixo intermediário (K2) paralelo à direção do dique.

Os elipsóides de ARM para os diques da Rodovia dos Bandeirantes são muito

semelhantes em orientação e forma àqueles obtidos com a técnica de ASM (Tabela

6.2), embora o grau de anisotropia para a ARM seja um pouco mais elevado (Figura

6.1). Esse comportamento é descrito em outros trabalhos e decorre de dois fatores:

a anisotropia de remanência é portada apenas por uma fração da mineralogia

magnética e a anisotropia intrínseca da remanência é maior do que a anisotropia de

susceptibilidade para os mesmos grãos (e.g., Jackson et al., 1991; Trindade et al..,

2001; Borradaile e Jackson, 2010). No entanto, ainda assim os valores de P’ são

inferiores a 1,15 para a maioria das amostras, com exceção do dique 07 (Tabela

6.2). Os elipsóides possuem formato neutro a oblato (valores de T próximos à zero

ou positivos). Com exceção do dique 07, a orientação dos eixos principais dos

elipsóides de ARM segue sempre o comportamento observado na ASM, com eixos

K1 e K2 próximos à horizontal e eixo K3 próximo à vertical. O dique 07, por sua vez,

apresenta forte dispersão dos eixos de ARM e não define uma trama de remanência

(Figura 6.7).

As anisotropia de orientação preferencial de forma (SPO) apresentou

resultados semelhantes para os grãos (SPOg) e para a matriz (SPOm). Os valores

dos erros de ajuste são baixos, sempre inferiores a 4,0, bem como o parâmetro ~

F ,

com valores sempre inferiores a 4,2 (com exceção da amostra ED09-E2, com valor

de ~

F igual a 6,0). O grau de anisotropia observado nos elipsóides de forma de

grãos e da matriz é ligeiramente superior àquele observado nos dados de ASM e de

ARM. Os elipsóides de SPOg e SPOm são predominantemente oblatos, embora

alguns diques apresentem elipsódes neutros (diques 03 e 09) a prolatos (uma das

Page 62: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

62

amostras do dique 01) (Tabela 6.3). Quanto à orientação, os eixos do elipsóide de

anisotropia de forma para todos os diques são semelhantes àqueles obtidos pelas

anisotropias magnéticas. Os eixos máximo (A) e intermediário (B) ocupam o plano

horizontal e o eixo mínimo (C) situa-se próximo à vertical (Figuras 6.2 a 6.9).

2,56E-08 3,35E-08Km [SI]1,000

1,075P

1,0001,075

P

-1

1T

ARM

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

P'

N

90

180

270

K1K2K3

N=5

ASM

SPO

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'

I4g

N

90

180

270

N=34

K1K2K3

4,47E-05 1,61E-04Km [SI]

1,000

1,071P

1,000 1,071P

-1

1T

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30

P'

I4m

ABC

N

90

180

270

N

90

180

270

SPO

j1g j1mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 01

ABC

Figura 6.2: Resultados para o dique 01 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 63: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

63

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

7,49E-05

1,000

-1

1T

N=20

K1K2K3

2,22E-05 Km [SI]1,000

1,138P

1,138 P

N

90

180

270

SPO

B1g

2,49E-08

1,000

-1

1T

N=8

K1K2K3

1,84E-08 Km [SI]1,000

1,135P

1,135 P

N

90

180

270

B1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

E2g E2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 03

ARMASM

ABC

ABC

Figura 6.3: Resultados para o dique 03 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 64: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

64

-1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

ARM

N=24

K1K2K3

3,90E-05 1,03E-04Km [SI]1,000

1,059P

1,000 1,059 P

-1

1T

N

90

180

270 ASM

SPO

D2g D2mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

G2g jG2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 04 N=5

K1K2K3

2,09E-08 2,78E-08Km [SI]1,000

1,108P

1,000 1,108 P

-1

1T

N

90

180

270

ABC

ABC

Figura 6.4: Resultados para o dique 04 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 65: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

65

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'-1

T

1

1,001,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10

P'

ARM

N=12

K1K2K3

2,72E-05 1,16E-04Km [SI]1,000

1,142P

1,000 1,142P

-1

1T

N

90

180

270 ASM

SPO

A1g A1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

D3g D3mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 05 N=5

K1K2K3

9,92E-09 2,20E-08Km [SI]1,000

1,119P

1,000 1,119

P

-1

1T

N

90

180

270

ABC

ABC

Figura 6.5: Resultados para o dique 05 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 66: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

66

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'

ARMASM

SPO

B1g B1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

B3g B3mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 06 N=5

K1K2K3

1,83E-08 2,51E-08Km [SI]1,000

1,390P

1,000 1,390

P

-1

1T

N

90

180

270

N=10

K1K2K3

2,25E-05 8,26E-05Km [SI]1,000

1,101P

1,000 1,101P

-1

1T

N

90

180

270

ABC

ABC

Figura 6.6: Resultados para o dique 06 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 67: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

67

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'

N=13

K1K2K3

3,13E-05 7,44E-05Km [SI]1,000

1,138P

1,000 1,138

P

-1

1T

N=5

K1K2K3

1,37E-08 2,86E-08Km [SI]1,000

1,721P

1,000 1,721

P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

B2g

N

90

180

270

B2mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

B3g B3mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 07

ABC

ABC

Figura 6.7: Resultados para o dique 07 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 68: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

68

1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

N

90

180

270

N=8

K1K2K3

3,25E-05 5,07E-05Km [SI]1,000

1,046P

1,000 1,046P

-1

1T

ASM

SPO

A1g A1mN

90

180

N

90

180

270

SPO

B2g B2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 08

ABC

ABC

Figura 6.8: Resultados para o dique 08 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 69: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

69

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45

P' -1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

N=17

K1K2K3

2,54E-05 6,52E-05Km [SI]1,000

1,083P

1,000 1,083P

-1

1T

N=5

K1K2K3

1,23E-08 3,75E-08Km [SI]1,000

1,192P

1,000 1,192

P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

B1g

N

90

180

270

B1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

E2g E2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 09

ABC

ABC

Figura 6.9: Resultados para o dique 09 (Rodovia dos Bandeirantes). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

6.1.2 Batovi

Apesar de terem sido coletados quatro diques clásticos no corte da estrada de

ferro em Batovi, somente as 23 amostras referentes ao dique 46 foram analisadas.

Os outros diques apresentaram comportamento muito friável, que impossibilitou sua

manipulação em laboratório mesmo após impregnação com silicato de potássio. A

susceptibilidade magnética nesse dique é baixa e varia de 57,0 x10-6 a 74,8 x10-6 SI.

Para todas as amostras o grau de anisotropia é bastante homogêneo, com média de

P' = 1,07. Todas as amostras apresentam elipsóides oblatos. Esse comportamento

se reflete no bom agrupamento dos eixos K3, próximos à vertical, e na maior

Page 70: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

70

dispersão dos eixos K1 e K2 ao longo do plano horizontal. Não obstante, é possível

definir uma lineação magnética com orientação WSW (Figura 6.10). A ARM

apresentou uma grande variação nos valores de anisotropia e na forma dos

elipsóides. A orientação dos eixos de anisotropia também apresentou forte

dispersão. Curiosamente, ao contrário da ASM, na anisotropia de remanência o eixo

melhor definido é o eixo máximo (K1) que coincide em orientação com o eixo de

máxima susceptibilidade (Figura 6.10).

N=5

K1K2K3

1,21E-09 1,23E-08Km [SI]1,000

32,049P

1,000 32,049P

-1

1T

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'-1

T

1

1,001,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'

N=23

K1K2K3

5,70E-05 7,48E-05Km [SI]1,000

1,112P

1,000 1,112P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

D1g

N

90

180

270

D1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

jF2g F2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 46

ABC

ABC

Figura 6.10: Resultados para o dique 46 (Batovi). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 71: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

71

Os elipsóides de forma para as amostras D1 e F2 do dique 46 têm a mesma

simetria encontrada nos elipsóides de ASM e um grau de anisotropia ligeiramente

mais elevado (Figura 6.10). Os elipsóides de forma apresentam excelente ajuste,

com erro inferiores a 1,7 e parâmetros ~

F menores que 2,5. Nas duas amostras

analisadas, os elipsóides de forma são coaxiais aos elipsóides de ASM e o eixo

longo coincide com a orientação do dique medida em campo, apresentando assim

um comportamento muito semelhante àquele observado nos diques da Rodovia dos

Bandeirantes.

6.1.3 Torre de Pedra

Foram amostrados dois diques clásticos no afloramento próximo à Torre de

Pedra, que apresentaram comportamento bastante friável durante a coleta e

preparação das amostras. Um dos diques (dique 41) foi completamente perdido

durante a preparação das amostras e os resultados apresentados a seguir

correspondem apenas às amostras coletadas no dique 40. A susceptibilidade nesse

dique é uma ordem de magnitude menor do que aquela observada em outros

diques, provavelmente em função da grande abundância de veios de calcita que

cortam os diques e as encaixantes nesse afloramento. Os dados de ASM mostram

grau de anisotropia bastante variável, com algumas amostras apresentando valores

de P' significativamente maiores do que aqueles encontrados em outros

afloramentos (Figura 6.11). Deve-se ressaltar que esse comportamento pode estar

associado à forte influência diamagnética em amostras com susceptibilidade

negativa (ver Rochette et al., 1992). A forma do elipsóide de ASM também é

diferente dos diques encontrados em Batovi e na Rodovia dos Bandeirantes,

variando de prolato a oblato. A orientação dos eixos principais de anisotropia mostra

forte dispersão. O eixo melhor definido é o eixo máximo (K1), horizontal e

coincidente com a orientação do dique em campo. As baixas intensidades de

magnetização nessas amostras impedem medidas de anisotropia de remanência

confiáveis.

Page 72: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

72

-1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06

P' -1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'-1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08

P'

N

90

180

270

N=10

K1K2K3

-5,11E-06 1,80E-06Km [SI]1,000

3,229P

1,000 3,229

P

-1

1T

ASM

SPO

A1.1g A1.1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

A2.2g A2.2mN

90

180

270

N

180

270

Dique 40

ABC

ABC

Figura 6.11: Resultados para o dique 40 (Torre de Pedra). A orientação e os parâmetros de forma de ASM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras (A1 e A2) do mesmo dique.

Para duas amostras do dique 40 foram obtidos elipsóides de anisotropia de

forma. De um modo geral, os elipsóides de SPO apresentam um bom ajuste, com

erros inferiores a 3,0 e parâmetros ~

F menores que 5,5. Os elipsóides de forma

obtidos em todas as amostras apresentam grau de anisotropia baixo, com valores de

P' inferiores a 1,08. As orientações dos eixos principais de anisotropia de grãos e da

matriz em cada amostra são diferentes. Nos dois casos observa-se uma inversão

entre os eixos mínimo (C) e intermediário (B). O eixo máximo (A) ocupa o quadrante

noroeste em todas as amostras. O eixo mínimo é horizontal, definindo portanto uma

Page 73: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

73

foliação vertical, paralela ao dique no caso da matriz. A orientação obtida para os

grãos contrasta com a orientação dos eixos principais de anisotropia magnética,

resultando em uma trama invertida, na qual o eixo máximo de ASM é coaxial ao eixo

mínimo de SPOg nas duas amostras analisadas (A1 e A2).

6.1.4 Piracicaba

Apenas um dique foi amostrado no afloramento às margens do Rio

Piracicaba, na cidade homônima. Nesse sítio (dique 42) foram medidas a anisotropia

de suscpetibilidade magnética e a anisotropia de forma (Figura 6.12). Os valores de

susceptibilidade magnética obtidos em algumas amostras desse dique são os mais

elevados de toda a coleção, atingindo 2,98 x10-4 SI. O grau de anisotropia da ASM

para todas as amostras é muito baixo, com valor máximo de 1,45, e os elipsóides de

ASM são dominantemente oblatos. Os eixos principais de ASM são muito bem

definidos, com K1 horizontal, apontando para NW e K3 próximo à vertical ou

ligeiramente inclinado para NE. Esse comportamento contrasta com a orientação

dos elispóides de forma obtidos para uma das amostras (B2). Tanto o elipsóide de

forma dos grãos, quanto o elipsóide de forma da matriz são bem definidos, com

valores de erro no ajuste inferiores a 1,8 e valores de ~

F entre 0,9 e 2,3. Os eixos

minimo (C) e intermediário (B) distribuem-se ao longo de uma guirlanda nos

estereogramas, com inclinação baixa a moderada, em torno do eixo máximo (A) que

aponta para NW com inclinação moderada a forte. Esse comportamento da trama de

forma é muito semelhante àquele encontrado nas amostras do dique 40, coletado

nas cercanias da Torre de Pedra (Figura 6.11).

Page 74: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

74

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P'

N=18

K1K2K3

7,14E-05 2,98E-04Km [SI]1,000

1,045

P

1,000 1,045 P

-1

1

T

ASM

SPO

B2.2g

N

90

180

270

B2.2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 42

ABC

Figura 6.12: Resultados para o dique 42 (Piracicaba). A orientação e os parâmetros de forma de ASM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para uma amostra (B2) do mesmo dique.

6.1.5 Santa Luzia

Neste afloramento foram coletadas amostras em seis diques com graus de

deformação e orientação variados (Tabelas 6.1 a 6.4). A trama de ASM para os

diques de Santa Luzia tem parâmatros de forma bastante semelhantes àqueles

Page 75: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

75

observados nos outros afloramentos, sendo caracterizada por baixo grau de

anisotropia e por elipsóides dominantemente oblatos (Figura 6.13). No entanto,

dentre os afloramentos visitados este foi aquele que apresentou o comportamento

mais complexo em termos da orientação dos diferentes elipsóides de anisotropia.

Pode-se deduzir, a partir dos dados direcionais, uma gradação entre um

comportamento do tipo 'Rodovia dos Bandeirantes', onde todos os marcadores são

coaxiais e a foliação magnética e de forma são horizontais, até casos semelhantes

àqueles encontrados em Torre de Pedra e Piracicaba, nos quais as tramas de ARM,

SPOg e SPOm definem uma foliação vertical, que contrasta fortemente com a

foliação magnética horizontal definida pela ASM. A seguir descrevemos cada um

dos diques estudados seguindo essa tendência.

Figura 6.13: Diagrama P' contra T para todas as medidas de anisotropia do afloramento do trevo de Santa Luzia.

O dique que apresentou comportamento mais próximo aos da Rodovia dos

Bandeirantes foi o dique 49 (Figura 6.14). Os valores de susceptibilidade magnética

das amostras coletadas nessa estrutura variam de 5,4 x10-5 a 1,11 x10-4 SI. O grau

de anisotropia de ASM é ligeiramente superior àquele encontrado nos diques da

Rodovia dos Bandeirantes, mas em geral situa-se abaixo de 1,10. A forma dos

Page 76: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

76

elipsóides de ASM é oblata para a maior parte das amostras, os elipsóides de ARM

são neutros a oblatos e os elipsóides de SPOg e SPOm variam de neutro a prolato.

Quanto à orientação, todas as tramas magnéticas e de forma apresentam elipsóides

coaxiais, com eixo de anisotropia máximo horizontal e paralelo à orientação do dique

e eixo de anisotropia mínimo vertical, definindo uma foliação (magnética e de forma)

horizontal.

Os diques 47, 51 e 52 apresentam uma inversão entre o eixo mínimo (K3) da

ASM e o eixo intermediário (K2) da ARM (Figuras 6.15 a 6.17). Nesse caso, a ASM

define uma foliação horizontal e a ARM define uma foliação vertical, paralela à

orientação do dique. Nos diques 51 e 52 a foliação definida pelos grãos é sub-

vertical e segue aproximadamente a orientação dos diques clásticos (Figuras 6.15 e

6.16). Por outro lado, no dique 47, a orientação da foliação definida pelos elipsóides

de SPOg e SPOm é fortemente oblíqua ou mesmo perpendicular à parede do dique

(Figura 6.17).

Page 77: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

77

-1

T

1

1,001,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

N=17

K1K2K3

5,40E-05 1,11E-04Km [SI]1,000

1,106P

1,000 1,106

P

-1

1T

N=5

K1K2K3

1,65E-08 2,11E-08Km [SI]1,000

2,069P

1,000 2,069P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

B3.3g

N

90

180

270

B3.3mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

B5.2g B5.2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 49

ABC

ABC

Figura 6.14: Resultados para o dique 49 (Santa Luzia). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 78: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

78

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10

P'

N=5

K1K2K3

3,12E-08 3,80E-08Km [SI]1,000

1,213P

1,000 1,213 P

-1

1T

N=9

K1K2K3

9,36E-05 1,17E-04Km [SI]1,000

1,091P

1,000 1,091 P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

A1.2g

N

90

180

270

A1.2mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

A2.3g A2.3mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 51

ABC

ABC

Figura 6.15: Resultados para o dique 51 (Santa Luzia). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 79: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

79

-1

T

1

1,001,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10

P' -1

T

1

1,001,00 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10

P'-1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P' -1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P'

N=5

K1K2K3

2,62E-08 3,59E-08Km [SI]1,000

1,104P

1,000 1,104

P

-1

1T

N=9

K1K2K3

6,38E-05 8,28E-05Km [SI]1,000

1,057P

1,000 1,057

P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

A1.2g

N

90

180

270

A1.2mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

A3.2g A3.2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 52

ABC

ABC

Figura 6.16: Resultados para o dique 52 (Santa Luzia). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 80: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

80

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

SPO

B2.1g B2.1mN

90

180

270

N

90

180

270

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

N=19

K1K2K3

4,46E-05 3,63E-04Km [SI]1,000

1,055P

1,000 1,055

P

-1

1T

N=5

K1K2K3

2,89E-08 3,23E-08Km [SI]1,000

1,120P

1,000 1,120

P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

SPO

A1g

N

90

180

270

A1mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 47

ABC

ABC

Figura 6.17: Resultados para o dique 47 (Santa Luzia). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para três amostras do mesmo dique.

O dique 50 apresenta relação entre a ASM e a SPO semelhante àquela

observada para os diques 51 e 52 (Figura 6.18). A ARM, no entanto, não apresentou

bom agrupamento dos eixos de anisotropia. A trama de ASM define uma forte

foliação horizontal (a lineação não é bem definida) enquanto a trama de forma dos

grãos e da matriz define uma foliação vertical. Nesse caso, as tramas de forma são

dominantemente triaxiais, com boa definição tanto da foliação quanto da lineação,

que ocupa o quadrante nordeste, com inclinação moderada a baixa.

Por fim, o dique 48 apresenta uma inversão entre o eixo mínimo (K3) da ASM

e o eixo máximo (K1) da ARM (Figuras 6.19). Alguns autores atribuem esse tipo de

inversão à presença de grãos de magnetita monodomínio prolatos, que têm

Page 81: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

81

anisotropia de susceptibilidade magnética nula ao longo do eixo longo (ver

discussão em Potter e Stephenson, 1993; Rochette et al., 1992 e Ferre, 2002). A

anisotropia de remanência não é afetada por fenômenos de trama inversa e deveria

marcar a trama magnética verdadeira da rocha. No caso do dique 48, a orientação

do eixo mínimo de ARM coincide com a trama observada a partir da análise de

forma de grãos e da matriz de duas amostras. No entanto, o eixo máximo da ARM,

que é vertical, coincide com o eixo intermediário das tramas de forma.

Aparentemente, as três tramas são independentes e devem ser condicionadas por

diferentes marcadores.

N=5

K1K2K3

1,78E-08 2,29E-08Km [SI]1,000

1,825P

1,000 1,825

P

-1

1T

ARM

N

90

180

270ASM

Dique 50

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'-1

T

1

1,001,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09

P'

SPO

B3.1g B3.1mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

B5.1g B5.1mN

90

180

270

N

90

180

270

ABC

ABC

4,10E-05 4,72E-05Km [SI]1,000

1,061P

1,000 1,061P

-1

1T

K1K2K3

N

90

180

270

N=9

Figura 6.18: Resultados para o dique 50 (Santa Luzia). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

Page 82: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

82

-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15 1,20

P' -1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'-1

T

1

1,001,00 1,05 1,10 1,15

P'

ARMASM

SPO

A3.3g A3.3mN

90

180

270

N

90

180

270

SPO

A4.2g A4.2mN

90

180

270

N

90

180

270

Dique 48 N=5

K1K2K3

2,22E-08 2,59E-08Km [SI]1,000

1,211P

1,000 1,211

P

-1

1T

N

90

180

270

N=12

K1K2K3

4,29E-05 5,26E-05Km [SI]1,000

1,084P

1,000 1,084

P

-1

1T

N

90

180

270

ABC

ABC

Figura 6.19: Resultados para o dique 48 (Santa Luzia). A orientação e os parâmetros de forma de ASM, ARM e SPO são apresentados em diagramas estereográficos, diagramas K-P' e diagramas P-T. Resultados de ASM e ARM são apresentados na parte superior da figura. Resultados da trama de forma nos grãos (SPOg) e na matriz (SPOm) são apresentados para duas amostras do mesmo dique.

6.2 Mineralogia Magnética

Uma investigação da mineralogia magnética dos diques clásticos foi efetuada

para auxiliar na interpretação dos dados de anisotropia magnética. Essa análise tem

como objetivo investigar quais são os portadores das diferentes tramas magnéticas

observadas nos diques. A mineralogia dos diques foi determinada a partir de curvas

termomagnéticas em alta e baixa temperatura e curvas de aquisição de

magnetização remanente isotermal (IRM). Os resultados desses experimentos estão

sintetizados na Tabela 6.5.

Page 83: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

83

Tabela 6.5. Dados de Mineralogia Magnética para os diques clásticos. Para cada dique foi analisada uma amostra representativa. O modelamento a partir da metodologia de Kruiver et al. (2001) indicou duas componentes magnéticas nas curvas de IRM caracterizadas pela coercividade de remanência (B1/2), percentagem da magnetização remanente de saturação (%SIRM) e o coeficiente de dispersão (DP). As curvas termomagnéticas definem a percentagem de contribuição da fração paramagnética (% Para), as temperaturas de Curie (T Curie) e de Néel (T Néel) e a deriva em susceptibilidade antes e depois do ciclo de aquecimento, dada por �K% = 100x[(Kfinal – Kinicial)/Kinicial].

Dique

Magnetização Remanente Isotermal Termomagnética

Componente 1 Componente 2

B1/2 (mT) %SIRM DP B1/2 (mT) %SIRM DP % Para T Curie T Néel Morin 01 32 11 0.35 398 89 0.35 74 576 667 - 500

03 32 39 0.30 447 61 0.50 79 564 651 -19 1000

04 32 10 0.40 331 90 0.35 - - - - -

05 32 4 0.40 355 96 0.50 - - - - -

06 36 12 0.30 251 88 0.38 51 580 681 -19 700

07 25 7 0.20 251 93 0.50 25 565 671 -19 2700

08 25 4 0.30 316 96 0.38 - - - - -

09 56 8 0.25 224 92 0.55 - - - - -

40

Não foram efetuadas curvas de IRM para essas amostras

36 581 670 -19 650

41 - 585 - -18 1100

42 56 595 - -21 3400

43 - 582 100

44 71 574 656 -20 1100

45 41 592 676 -18 68

46 32 14 0.25 708 86 0.32 - - - - -

47 45 8 0.25 1000 92 0.40 55 587 672 -18 100

48 63 9 0.40 3162 91 0.40 - 592 - -17 100

49 63 1 0.40 398 99 0.30 - - - - -

50 89 18 0.50 2239 82 0.32 - 583 - - 500

51 45 9 0.30 3162 91 0.50 - 580 - - 77

52 71 10 0.40 3548 90 0.30 - 579 - - 4400

%k∆

6.2.1 Curvas Termomagnéticas

Foram efetuadas curvas termomagnéticas em alta e baixa temperatura para

amostras de todos os diques estudados. Em função dos baixos valores de

susceptibilidade magnética encontrados na maior parte das amostras, as curvas

apresentam forte ruído mesmo após a subtração do sinal referente ao porta-

amostras (Figuras 6.20 a 6.23). Em parte das amostras analisadas foi possível

determinar o percentual de contribuição da fração paramagnética para a

Page 84: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

84

susceptibilidade a partir do ajuste de uma função hiperbólica nos primeiros 200°C

das curvas de aquecimento (a partir da lei de Curie-Weiss: K = C/T, onde C é a

constante de Curie e T é a temperatura). Esses dados revelaram uma forte

contribuição paramagnética na maior parte das amostras, por vezes superior a 70%.

Algumas amostras têm susceptibilidade inicial negativa atestando a forte influência

da fração diamagnética nos valores de susceptibilidade.

Figura 6.20: Curvas termomagnéticas para diques da Rodovia dos Bandeirantes mostrando o ciclo de aquecimento entre -200ºC a 700º C (linha vermelha) e resfriamento até a temperatura ambiente (linha azul).

Page 85: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

85

Figura 6.21: Curvas termomagnéticas para diques de Santa Luzia mostrando o ciclo de aquecimento entre -200ºC a 700º C (linha vermelha) e resfriamento até a temperatura ambiente (linha azul).

Figura 6.22: Curvas termomagnéticas para os diques de Batovi (ED46), Torre de Pedra (ED40A) e Piracicaba (ED42A) mostrando o ciclo de aquecimento entre -200ºC a 700º C (linha vermelha) e resfriamento até a temperatura ambiente (linha azul).

Page 86: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

86

As curvas efetuadas em baixa temperatura foram utilizadas para investigar

eventuais transições próximas às temperaturas de Verwey (em torno de -150°C) e

de Morin (em torno de -18°C). Em dez amostras foi p ossível identificar um pico em

temperaturas próximas à transição de Morin, que é característica da hematita (e.g.,

amostras ED47A, ED50B, ED51A da Figura 6.21). Em nenhuma das amostras foi

possível identificar a transição de Verwey.

As curvas em alta temperatura não são reversíveis durante o ciclo de

aquecimento e resfriamento até 700°C. Durante a eta pa de aquecimento elas

apresentam um aumento significativo dos valores de susceptibilidade a partir de

400º C e posterior queda da susceptibilidade entre 570°C e 585°C, que corresponde

à temperatura de Curie da titanomagnetita pobre em Ti ou magnetita pura,

respectivamente. Em alguns casos essa transição é seguida por uma segunda

queda da susceptibilidade entre 660°C e 690°C, que corresponde à temperatura de

Néel da hematita. A forte transformação mineralógica observada nas curvas de alta

temperatura é evidenciada pelos elevados valores do parâmetro ∆K% (Tabela 6.5),

que corresponde à diferença percentual entre a susceptibilidade inicial e a

susceptibilidade final determinada após o ciclo de aquecimento-resfriamento. Todas

as amostras apresentam valores de ∆K% superiores a 50% e algumas amostras

atingem valores acima de 4000%. Os elevados valores de ∆K% e a ausência da

transição de Verwey nas curvas de baixa temperatura efetuadas antes dos ciclos de

alta temperatura, sugerem que as quedas em susceptibilidade a 570°C e 585°C

características de magnetita (ou titanomagnetita) decorrem de transformações

mineralógicas induzidas pelo aquecimento durante o experimento, estando

provavelmente relacionadas à desidratação de argilas ricas em ferro (e.g., Murad e

Wagner, 1998; Hirt et al., 1991).

6.2.2 Curvas de aquisição de magnetização remanente isote rmal (IRM)

A fração ferromagnética responsável pela remanência nas amostras estudadas

foi investigada nos diques da Rodovia dos Bandeirantes, de Batovi e de Santa Luzia

por meio de curvas de aquisição de IRM (Figura 6.22 e 6.23).

Page 87: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

87

Figura 6.23: Curvas de aquisição de IRM para amostras da Rodovia dos Bandeirantes.

Figura 6.24: Curvas de aquisição de IRM para amostras de Batovi e Santa Luzia.

Page 88: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

88

Em todas as curvas foi possível determinar duas componentes magnéticas a

partir do modelamento das curvas de IRM (Tabela 6.5 e Figuras 6.24 a 6.26). A

primeira apresenta valores de coercividade remanente (B1/2) entre 25 e 89 mT. As

amostras coletadas na Rodovia dos Bandeirantes apresentam valores

sistematicamente menores de B1/2 quando comparados com aquelas coletadas em

Batovi e em Santa Luzia. Em todos os diques estudados, com exceção do dique 03,

essa componente corresponde a uma fração inferior a 20% da magnetização de

saturação (SIRM). Os valores de coercividade associados a essa componente são

característicos de magnetita multidomínio a pseudo-monodomínio (Dunlop e

Ozdemir, 1997; Kruiver et al., 2001). A segunda componente apresenta valores de

B1/2 entre 224 e 3548 mT. Essa componente, associada à hematita que também é

identificada nas curvas termomagnéticas de baixa e alta temperatura, é responsável

por grande parte da SIRM em todas as amostras analisadas.

Page 89: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

89

Figura 6.25: Modelamento da curva de aquisição de IRM do dique 05. No primeiro gráfico temos a curva de IRM plotada contra o campo aplicado (em escala logarítmica). No segundo gráfico temos a primeira derivada da curva de IRM. No ultimo gráfico podemos observar a curva de aquisição normalizada.

Page 90: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

90

Figura 6.26: Modelamento da curva de aquisição de IRM da amostras XX. No primeiro gráfico temos a curva de IRM plotada contra o campo aplicado (em escala logarítmica). No segundo gráfico temos a primeira derivada da curva de IRM. No ultimo gráfico podemos observar a curva de aquisição normalizada.

Page 91: Anisotropia magnética e de forma de diques clásticos da ...apófises, originários de ramificações do dique principal; a existência de inflexões (para cima ou para baixo) da

Resultados

91

Figura 6.27: Modelamento da curva de aquisição de IRM do dique 50. No primeiro gráfico temos a curva de IRM plotada contra o campo aplicado (em escala logarítmica). No segundo gráfico temos a primeira derivada da curva de IRM. No ultimo gráfico podemos observar a curva de aquisição normalizada.

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Discussão e Conclusões

92

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Discussão e Conclusões

93

7 DISCUSSÃO E CONCLUSÕES

7.1 Desenvolvimento de trama em sedimentos: os modelos de Jeffery e

March

A evolução da orientação preferencial de partículas detríticas em um sedimento

pode ser estimada com modelos matemáticos simples, como aqueles desenvolvidos

por March (1932) e Jeffery (1992). Nesses modelos assume-se fluxo planar sob

condições de cisalhamento puro e simples (Fernandez, 1987; Ildefonse et al., 1992;

Tikoff e Teyssier, 1994; Arbaret et al., 1996). Eles referem-se, respectivamente, aos

casos de marcadores ‘passivos’ e ‘ativos’ podem ser vistos, portanto, como casos

extremos com respeito ao contraste de viscosidade entre a matriz e os clastos em

um sedimento.

O modelo de March (1932) assume a rotação passiva de marcadores planares

e lineares. Considerando marcadores lineares de deformação, tais como o eixo

maior de uma partícula alongada ou a orientação perpendicular à superfície de uma

partícula planar, a orientação do vetor r’ após a deformação descrita pelo tensor de

strain S é dada por:

( ) rSr T .' 1−=

sendo r é o vetor posição da linha antes da deformação. Note que nesse

modelo partículas com razões axiais diferentes, como plaquetas de argila e grãos de

quartzo quase esféricos irão rotacionar com a mesma velocidade angular,

independente de sua razão axial contrastante pois comportam-se como marcadores

‘passivos’.

De acordo com a teoria de Jeffery (1922) uma partícula em suspensão, girando

sob a ação de um regime de deformação não-coaxial irá apresentar um

comportamento periódico, tal que o esforço cisalhante necessário para que a

partícula complete uma volta é fortemente dependente da razão axial da partícula n

(= eixo maior / eixo menor):

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Discussão e Conclusões

94

( )21

4

pc

−= πγ , ∴

11

2

2

+−=

n

np

Quanto maior o n, mais rápida a movimentação. Deste modo, se tivéssemos

dois conjuntos de partículas sem interação com diferentes valores de n, como

plaquetas de argila e grãos de quartzo, seriam geradas duas sub-tramas em ângulo,

com os elementos de maior n (argilas) orientados próximo ao plano de achatamento

e os elementos de menor n (grãos de quartzo) orientados paralelamente ao plano de

fluxo. No caso de cisalhamento puro as partículas irão girar em direção ao eixo de

máximo estiramento com velocidade angular proporcional à razão axial n.

Quando os valores de n são superiores a 10, a partícula apresenta posição

estável paralela ao plano de cisalhamento. Ou seja, comporta-se como um marcador

passivo conforme o modelo de March (1932). Portanto, o modelo de March pode ser

considerado como um caso particular do modelo de Jeffery para o caso de partículas

perfeitamente lineares (Fernandez, 1987). Na verdade, se considerarmos um

conjunto de partículas em um sedimento sujeito a deformação, mesmo para

sedimentos pouco consolidados e saturados em água ocorrerá interação entre

partículas. Experimentos efetuados em laboratório por Arbaret et al. (1996) mostram

que a interação de partículas em regime de cisalhamento simples tende a gerar uma

estabilização da orientação das partículas em uma orientação próxima ao plano de

cisalhamento para valores de γ entre 6 e 20.

Alguns trabalhos utilizaram os modelos de Jeffery e March para simular a

evolução da trama magnética durante a progressão da deformação (e.g., Owens,

1974; Richter, 1992; Benn, 1994). Esses trabalhos revelam que pequenos

incrementos de deformação são suficientes para modificar significativamente a

orientação dos eixos principais de anisotropia magnética. Na Figura 7.1 está

representada a evolução da orientação dos eixos K1, K2 e K3 em simulações de

deformação progressiva por compressão utilizando modelos de deformação

‘passivo’ e ‘ativo’ (Owens, 1974). De acordo com essas simulações, o eixo mínimo

de susceptibilidade alinha-se rapidamente paralelamente ao eixo de compressão.

Isso ocorre para incrementos de deformação inferiores a 15%, no caso de modelos

‘passivos’, e inferiores a 40%, no caso de modelos ‘ativos’.

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Discussão e Conclusões

95

Compressão vertical

Modelo ativo

Modelo passivo

0.83.20.69

Trama Inicial

0.62.90.82

0.53.90.02

0.46.60.02

0.0136.0

6.2

0.92.91.2

2.43.7

0.83.30.35

0.754.40.07

0.139.016.0

a H %

ABC

5.0H =m =

m

a H %m

Figura 7.1: Resultado do comportamento das tramas magnéticas seguindo os modelos matemáticos de Jeffery (modelo ativo) e March (modelo passivo). (modificado de Owens, 1974).

7.2 Comportamento das tramas magnéticas e de forma nos diques

clásticos

Os dados de mineralogia magnética mostram que os diques clásticos da

Formação Corumbataí são caracterizados por uma importante componente

paramagnética, que domina o sinal de susceptibilidade magnética em praticamente

todas as amostras analisadas. Por outro lado, a fração de alta coercividade

(hematita) é responsável por boa parte da remanência medida nas amostras

estudadas, contribuindo com mais de 70% da magnetização remanente de

saturação, enquanto a fração de baixa coercividade (magnetita) contribui com

menos de 20% para a maioria das amostras. Deve-se ressaltar que as medidas de

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Discussão e Conclusões

96

anisotropia de remanência anisterética (ARM) efetuadas neste trabalho contemplam

somente a fração de coercividade remanente inferior a 100 mT (pico do campo AF

utilizado nas medidas), interpretada como associada à magnetita MD-PSD. Sendo

assim, as diferentes tramas obtidas nos diques clásticos (ASM, ARM, SPO) são

portadas por frações minerais diferentes. A ASM é portada dominantemente pelos

grãos paramagnéticos e em menor medida pelos grãos ferromagnéticos de alta

coercividade, que dominam o sinal remanente. A ARM, por outro lado, é portada

pelos grãos ferromagnéticos de baixa coercividade. A trama de forma é dada pela

orientação preferencial dos grãos de quartzo, que são diamagnéticos e, portanto,

contribuem minimamente para as tramas magnéticas.

Os padrões de orientação encontrados nos diques clásticos podem ser

divididos em dois grupos (Figura 7.2):

Grupo 1 – Para os diques classificados neste grupo, as respostas de ASM e

ARM para as tramas magnéticas mostraram-se compatíveis entre si, apresentando

uma foliação horizontal e bem definida, dessa forma os eixos K1 e K2 ficam

sistematicamente na horizontal enquanto o pólo da foliação definido pelo eixo K3 se

fixa na vertical. Este comportamento se repete nos resultados de SPO.

Grupo 2 – Para os diques deste grupo, os resultados obtidos pela ASM e ARM

se mostraram divergentes. A ASM apresenta o mesmo comportamento das

amostras classificadas como grupo 1, com foliação horizontal e bem definida. Já os

resultados de ARM e SPO revelam uma foliação com ângulo forte, na maioria das

amostras, vertical e paralela à parede do dique.

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Discussão e Conclusões

97

ASM ARM SPO DiquesRodovia dos Bandeirantes

Batovi

Sta Luzia

Torre de Pedra

Piracicaba

Sta Luzia

Gru

po 1

Gru

po 2

Figura 7.2: Resultado do comportamento das tramas magnéticas encontrados nos diques da Formação Corumbataí.

Na figura 7.2 é apresentada uma síntese do comportamento dos diques. O

grupo 1 engloba todos os diques do afloramento da Rodovia Bandeirantes, além do

dique 46 de Batovi e o dique 49 de Sta Luzia. Os modelos numéricos sugerem que

esses diques representam os tipos mais afetados pelo efeito de compactação. De

acordo com os modelos numéricos uma uniformidade da trama é atingida para

valores entre 15% e 30% de compactação, que correspondem aproximadamente

aos valores de compactação definidos para os diques clãsticos no afloramento da

Rodovia dos Bandeirantes (item 5.6).

Para os diques que se encaixam no grupo 2 foram encontrados duas tramas

independentes. A trama de ASM tem comportamento constrastante com relação à

trama de ARM e com relação às tramas de SPO. De acordo com as curvas

termomagnéticas, a percentagem de contribuição dos minerais paramagnéticos para

a susceptibilidade das amostras é bastante significativo em todos os sítios. Além

disso, boa parte da fração paramagnética apresenta alta coercividade e não

contribui para a ARM anisterética. Sendo assim, uma explicação possível para as

diferenças em orientação entre a ASM e as outras tramas seria um re-alinhamento

mais rápido dos argilominerais que controlam a ASM. A trama de ARM e de SPO,

dada por grãos detríticos de magnetita e de quartzo, respectivamente, têm

comportamento mais robusto em função da menor razão axial dos grãos. Esse

comportamento é compatível com a evolução prevista no modelo de Jeffery

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Discussão e Conclusões

98

(marcadores ativos) e sugere que pelo menos nos incrementos iniciais de

deformação as partículas podem rotacionar sem influência significativa das

partículas adjacentes.

7.3 Comportamento das tramas magnéticas e de forma nos diques

clásticos

Levi et al. (2006) sugeriram que a análise da orientação da trama de ASM no

interior de diques clásticos poderia ser utilizada para discriminar entre

preenchimento “passivo” e “ativo”, pois a anisotropia de susceptibilidade magnética é

um indicador robusto da orientação preferencial dos grãos magnéticos. No entanto,

aqueles autores estudaram diques recentes, não submetidos a efeitos significativos

de compactação. O presente trabalho demonstra que pequenos incrementos de

deformação são suficientes para apagar a trama de anisotropia de susceptibilidade

magnética original dos diques clásticos. As tramas obtidas a partir da anisotropia de

remanência e da anisotropia de forma são mais robustas, mas mesmo assim podem

ser completamente obliteradas após compactação. Portanto, o uso de técnicas de

anisotropia para o estudo dos processos de geração de diques clásticos antigos

deve ser feita com bastante cuidado, tendo em vista os efeitos significativos de

deformação pós-sedimentar sobre essas estruturas.

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