Modelagem física experimental de mecanismos de deformação gravitacional simulando múltiplos intervalos superpressurizados: Aplicação à Bacia da Foz do Amazonas*

Abstract

ABSTRACT. The stratigraphic recurrence of overpressured sedimentary intervals can act as multiple decollement levels over which the gliding of the sedimentary - section takes place, as already suggested for the Foz do Amazonas basin. In this work a series of scaled physical experimental models was conceived and simulated in order to replicate possible scenarios involving the two main stages of deformation previously proposed for the basin: an early pre-fan stage of gravity gliding, followed by a late stage of gravity spreading triggered by the development of the wedge-like sedimentary cover associated to the onset of the Amazon Fan since the Late Miocene (∼10.5 Ma). All experiments were simulated with the aid of fluid injection into two weak intervals (silica microspheres layers) that acted as basal decollements ´ leading to the gravitational deformation of overlying fragile layers. The mechanical behavior of these layers varied in time and space, according to the magnitude of pore fluid pressure and the overloading applied. The structural framework and interplay between the week levels, illustrated by the physical models, largely resembles main features of gravity tectonics in the Foz do Amazonas basin, as mapped by 2-D and 3-D seismic analysis, validating the main points proposed by the conceptual models.

Keywords: gravity tectonics, overpressured shales, physical experimental modelling, fold-and-thrust belts, Amazon Fan.

RESUMO. A superposição estratigráfica de intervalos contendo superpressurização de fluido intersticial pode atuar como múltiplos níveis de descolamento sobre os quais a deformação gravitacional da cobertura sedimentar se desenvolve, como sugerido para a Bacia da Foz do Amazonas. Neste trabalho foram desenvolvidos modelos físicos experimentais objetivando simular as duas fases principais de deformação gravitacional propostas para a bacia: uma fase inicial de deslizamento gravitacional (fase pré-leque), seguida de uma fase de espalhamento gravitacional em função da implantação do Leque do Amazonas desde o Mioceno Superior (10,5 Ma). Os experimentos foram simulados com a injeção de fluidos em duas camadas incompetentes (constituídas por microesferas de sílica) que atuaram como níveis de descolamento basais acomodando a deformação gravitacional da seção rúptil sobrejacente. O comportamento mecânico dessas camadas variou no tempo e no espaço em função da magnitude da pressão do fluido intersticial e da sobrecarga aplicada. A configuração do arcabouço estrutural e a interação entre os níveis plástico-friccionais simulados nos modelos se assemelham em muitos aspectos às feições da tectônica gravitacional mapeadas pela análaise sísmica 2-D e 3-D, sustentando a validade das principais questões dos modelos conceituais de deformação em duas fases, previamente propostos para a Bacia da Foz do Amazonas.

Palavras-chave: tectonica gravitacional, níveis superpressurizados, modelagem física experimental, cinturoes de dobramentos e cavalgamentos, Leque Submarino do Amazonas.


*Esta é uma contribuição do grupo de estudos GEOMARGEM – Geologia e Oceanografia de Margens Continentais Passivas (http://www.geomargem.org)