Exercícios: As rochas sedimentares

Que processos compõem a diagénese? Descreve sucintamente a compactação e a cimentação.

Ordena estas rochas detríticas do maior para o menor calibre dos grãos: argilito, conglomerado, siltito e arenito. Que informação fornece o calibre dos grãos sobre a energia do meio de sedimentação?

O que é um sedimento detrítico e em que se distingue de um de origem química ou biogénica? Apresenta um exemplo de rocha de cada tipo.

1. a) Define o que é um sedimento.
2. b) Cita três exemplos de sedimentos atuais e indica o ambiente sedimentar em que cada um se deposita.

O que são estruturas sedimentares e que tipo de informação fornecem sobre o ambiente de deposição? Aponta três exemplos.

O que é uma bacia sedimentar e que mecanismos, como a subsidência térmica ou a carga tectónica, fazem com que o seu fundo se afunde e acumule sedimentos?

As marcas de ondulação (ripples) e as fendas de dessecação são estruturas frequentes. Explica o que cada uma indica sobre o ambiente e o nível da água no momento da deposição.

O que é um fóssil? Explica que condições, como o soterramento rápido, a presença de partes duras ou o ambiente redutor, favorecem a fossilização.

Observa a camada sedimentar do esquema, na qual a granulometria diminui da base para o topo (gradação normal ou seleção granulométrica):

1. a) Explica como se forma essa estrutura durante o processo de deposição dos sedimentos.
2. b) Indica que processo submarino característico a produz.

Arenitos com estratificação entrecruzada e marcas de ondulação (ripples) surgem sobre margas com restos de fauna marinha. Interpreta a mudança de ambiente sedimentar que essas camadas registam.

Os evaporitos (gesso, halite) formam-se em bacias marinhas restritas sob clima árido. Explica o processo e fundamenta o que a sua presença no subsolo do Mesozoico português indica sobre o clima dessa época.

A estratificação entrecruzada forma lâminas inclinadas dentro de um estrato. Explica como se gera na frente de uma duna ou de um ripple e o que permite deduzir sobre a direção da corrente que a produziu.

Distingue as sequências granodecrescentes e granocrescentes e explica que variação da energia do meio cada uma regista. Que processo pode produzir uma granularidade inversa num leque aluvial?

Os tempestitos são camadas com base erosiva e gradação que as tempestades depositam na plataforma marinha. Explica como se formam e em que diferem de um turbidito (processo e posição na plataforma).

Um recife de coral fóssil forma um corpo de calcário maciço rodeado por camadas inclinadas de fragmentos. Explica como cresce um recife, o que são os seus taludes e o que o conjunto indica sobre o ambiente.

As orientações das estratificações entrecruzadas e dos ripples são utilizadas como indicadores de paleocorrentes. Explica como se medem no campo e que mapas paleogeográficos (direção dos rios, posição da linha de costa) ajudam a reconstruir.

Numa bacia intramontanhosa regista-se uma sucessão contínua de $800\ \text{m}$ que mostra, da base para o topo: brechas e conglomerados maciços angulosos de leque aluvial proximal, arenitos canalizados de rios entrançados, siltitos com paleossolos de planície de inundação e, finalmente, calcários micríticos lacustres com carófitas.

1. a) Interpreta de forma fundamentada a evolução morfotectónica do relevo adjacente e a dinâmica do nível de base da bacia ao longo do tempo.
2. b) Um relatório preliminar afirma que esta sequência «grano-decrescente» demonstra um aumento progressivo da precipitação na bacia que facilitou o transporte e o depósito final de calcários. Contesta esta afirmação demonstrando por que razão a variação do tamanho de grão responde ao desmantelamento erosivo do relevo e à perda de gradiente topográfico.
3. c) Prevê que alterações litológicas e estruturais observarias na vertical da série se ocorresse uma reativação tectónica súbita da falha de bordadura no final do período lacustre.

Numa bacia sedimentar de $2,5\ \text{Ma}$ de evolução foram perfuradas duas sondagens que alcançaram o embasamento:

• Sondagem A: atravessa $1\,000\ \text{m}$ de arenitos quartzosos homogéneos (porosidade inicial do sedimento: $40\,\%$; porosidade atual da rocha: $25\,\%$).

• Sondagem B: atravessa $600\ \text{m}$ de lutitos compactados (porosidade inicial da vasa: $70\,\%$; porosidade atual do lutito: $15\,\%$).

1. a) Considerando que o volume da fração sólida mineral se conserva durante a diagénese, calcula a espessura original de sedimento não compactado que se depositou em cada sondagem.
2. b) A partir do resultado numérico, contesta a afirmação de um relatório técnico que sustenta que «no ponto B a taxa de aporte sedimentar foi $40\,\%$ menor do que em A».
3. c) Determina a taxa real média de acumulação sedimentar inicial (sedimento não compactado) em $\text{mm/ano}$ para ambos os pontos da bacia.

Em duas carotes de sondagem (X e Y) procedentes de uma mesma bacia sedimentar marinha foram catalogadas as seguintes associações de fácies e fósseis:

• Carote X: camadas centimétricas de arenito com gradação normal (grão grosseiro a fino), base erosiva com marcas de corrente (flute casts), alternando ritmicamente com lutitos escuros. Contém foraminíferos planctónicos e pistas fósseis da icnofácies Zoophycos, sem macrofauna bentónica.

• Carote Y: arenitos quartzíticos bem calibrados com estratificação entrecruzada hummocky e ripples de oscilação, alternando com calcários bioclásticos ricos em bivalves de concha espessa fragmentada, algas calcárias e pistas fósseis de Cruziana.

1. a) Deduz e identifica o ambiente sedimentar exato a que pertence cada carote (plataforma marinha pouco profunda dominada por tempestades vs. talude ou lóbulo submarino profundo).
2. b) Explica fundamentadamente o mecanismo físico de transporte e deposição que gerou os estratos de arenito em cada carote, resolvendo o aparente paradoxo de como podem chegar areias de grão grosseiro até ao ambiente sedimentar mais profundo.

Na margem de uma bacia marinha regista-se uma coluna estratigráfica contínua que mostra, de baixo para cima: turbiditos de talude profundo $\to$ margas e siltitos de plataforma externa $\to$ arenitos litorais de frente deltaica $\to$ carvões de planície deltaica. Ao mesmo tempo, o registo geológico global dessa época indicia um período interglaciário quente com uma subida global do nível do mar de mais de $40\ \text{m}$.

1. a) Justifica se a sequência vertical observada corresponde a uma transgressão ou a uma regressão sedimentar.
2. b) Resolve a aparente contradição entre a subida eustática global do nível do mar e a tendência de redução de profundidade registada na bacia, formulando a relação conceptual entre o espaço de acomodação gerado (subsidência tectónica mais eustatismo) e a taxa de aporte sedimentar fluvial.
3. c) Prevê fundamentadamente o que aconteceria à linha de costa e à vertical das fácies se, mantendo-se a subida eustática, uma captura fluvial no continente reduzisse drasticamente a zero o aporte terrígeno.

Numa sondagem contínua identifica-se um contacto nítido e planar entre duas formações sedimentares:

• Na base: gessos laminares e argilas vermelhas com fendas de dessecação e nódulos de anidrite, típicos de planície de maré evaporítica (sabkha supramaral).

• Diretamente por cima, em continuidade estratigráfica sem discordância aparente: turbiditos com alternâncias rítmicas de arenito gradado e pelitos com foraminíferos planctónicos batiais (fundos marinhos profundos).

Um geólogo recém-formado afirma que, segundo a Lei de correlação de fácies de Walther, no momento da deposição a planície de maré árida confinava lateralmente de forma direta com a bacia batial profunda.

1. a) Refuta a afirmação do geólogo analisando as condições e limites fundamentais de aplicação da Lei de Walther.
2. b) Propõe duas hipóteses geodinâmicas distintas (uma eustática/oceanográfica e outra tectónica) capazes de explicar a sobreposição vertical imediata de dois ambientes sedimentares tão afastados em profundidade.

Numa região montanhosa foram diferenciadas três unidades litoestratigráficas:

• Unidade A (inferior): calcários marinhos do Cretácico afetados por dobras apertadas com flancos que inclinam $60^\circ$.

• Unidade B (intermédia): conglomerados e arenitos continentais do Paleogénico que assentam sobre uma superfície erosiva que trunca as dobras de A; os estratos de B inclinam de modo uniforme $25^\circ$ para sul.

• Unidade C (superior): argilas e gessos lacustres do Miocénico perfeitamente horizontais que repousam sobre uma superfície plana que bisela os estratos de B.

1. a) Classifica fundamentadamente o tipo de descontinuidade estratigráfica presente entre a Unidade A e a B, e entre a Unidade B e a C.
2. b) Reconstrói a cronologia geodinâmica da região, deduzindo o número de ciclos de sedimentação, o número de fases tectónicas compressivas independentes e os períodos erosivos envolvidos.
3. c) Prevê que disposição geométrica interna teriam os estratos da Unidade B se a deformação tectónica que os inclinou tivesse atuado em simultâneo com a sua sedimentação (sintectónica) em vez de o fazer posteriormente.

Um perfil geofísico transversal à bacia do Guadalquivir mostra uma assimetria geométrica extrema:

• Rumo à margem norte (Sierra Morena), o soco paleozoico está coberto por apenas $100\text{–}300\ \text{m}$ de sedimentos horizontais pouco profundos e continentais do Miocénico superior e Pliocénico.

• Rumo à margem sul (frente das Béticas), o preenchimento sedimentar ultrapassa os $4\,000\ \text{m}$; os sedimentos miocénicos profundos encontram-se dobrados, cavalgados e misturados com depósitos caóticos submarinos (olistostromas).

1. a) Justifica fisicamente a geometria em cunha assimétrica da bacia aplicando o modelo de flexão litosférica por sobrecarga orogénica.
2. b) Explica por que razão a idade do início da sedimentação marinha e a idade da posterior deformação compressiva são progressivamente mais jovens à medida que nos deslocamos desde a frente subbética (sul) até Sierra Morena (norte).
3. c) Deduz como interagiram a subsidência flexural e o aporte de detritos erodidos das Béticas para transformar a bacia de um sulco marinho profundo aberto ao Atlântico numa bacia continental pouco profunda e colmatada.

Numa bacia marinha mede-se uma coluna estratigráfica de $3\,000\ \text{m}$ de lutitos compactados acumulados durante $15\ \text{Ma}$.

1. a) Calcula a taxa média líquida de sedimentação aparente em $\text{mm/ano}$ (ou $\text{m/Ma}$).
2. b) Um estudo microestratigráfico de alta resolução num troço dessa bacia revela que o sedimento se depositou por cheias de tempestade: cada camada de $5\ \text{cm}$ depositou-se em poucas horas, mas decorreram períodos de não sedimentação ou erosão de cerca de $250\ \text{anos}$ entre cheias sucessivas. Explica o «efeito Sadler» (a dependência da taxa de acumulação com a escala temporal) e deduz o que representa a maior parte do tempo geológico registado nos $15\ \text{Ma}$ da coluna.
3. c) Sabendo que a porosidade das argilas diminuiu por compactação diagenética desde uns $60\,\%$ iniciais no fundo marinho até uns $20\,\%$ na rocha consolidada atual, calcula a espessura original não compactada da série e determina a taxa real de aporte sedimentar bruto antes da diagénese.