Modelagem física tridimensional de correntes de turbidez: caracterização espacial de depósitos análogos sob ação de controles autogênicos

Abstract

A presente dissertação aborda a modelagem física de sistemas marinho profundo em escala reduzida, uma metodologia que vem contribuindo no entendimento dos processos sedimentares atuantes neste ambiente, principalmente as correntes de turbidez, fluxo gravitacional subaquoso responsável pela formação dos turbiditos, importantes reservatórios de hidrocarbonetos da costa brasileira. A modelagem física 3D empregada neste trabalho aborda a influência da autogênese no comportamento espacial e evolutivo de depósitos análogos gerados por simulações de correntes de turbidez em duas séries de 10 experimentos com parâmetros de controle constantes (vazão, concentração volumétrica de sedimentos, tipo e granulometria das partículas sedimentares), onde em cada série foi utilizada uma concentração de sedimentos diferente: uma com maior concentração – HDTC (high-density turbidity currents) e outra com menor concentração – LDTC (low-density turbidity currents) onde se buscou observar o efeito desta propriedade na construção dos depósitos. Para caracterizar o comportamento geométrico dos depósitos, uma nova abordagem estatística é utilizada a partir de uma análise de variância. Os resultados obtidos apontam que processos autogênicos locais puderam alterar a configuração global dos depósitos. A concentração de sedimentos teve influência direta nas características morfológicas e evolutivas dos depósitos, sendo os experimentos de HDTC os que apresentam uma evolução mais complexa, onde ocorreu um processo de auto-confinamento das correntes, gerando uma morfologia mais diversa.

Autogenic / allogenic controls have been discussed widely because they represent an important parameter in the constructive and evolutionary process of a sedimentary system. To evaluate these controls in submarine fans and analyse its capacity of selforganizing and creating depositional patterns, this work performed fully controlled 3D physical simulations of turbidity currents under ideal autogenic controls (no external influence) with detailed data for the generated deposits. Two series of 10 experiments of high-density turbidity currents (HDTC) and low-density turbidity currents (LDTC) were run, keeping all other input parameters (discharge, volumetric concentration, type and grain size) constant. From statistical and qualitative approach were characterised the geometric elements and morphodynamic behaviour of the deposits (centroid, Length/Width ratio, morphodynamic evolution). The results indicate local autogenic processes change the global setting of the flow evolution and deposits of submarine fans. A morphodynamic evolution generated by HDTC showed complex stages of filling and stacking caused by two types of flow self-channelling. Type I is characterised by flow channelling due to the elevation of levees without lateral avulsion and more efficient sediment transport (longer deposits, with terminal lobes well developed), and Type II is characterised by flow channelling but allows lateral avulsions and involves less efficient sediment transport (shorter deposits with terminal lobes undeveloped). The HDTC deposits showed random behaviour for the length/width ratio and for the centroid of sedimentary bodies and distinct morphological elements (elongated central deposit, fringes and distal lobes). By contrast, the LDTC morphodynamics were simplified without any self-confining process or distinct morphological elements. Finally, the statistical approach showed that the HDTC deposits had a greater variance of geometrical elements in relation to LDTC deposits. The experiments provided evidence that high rates of sediment supply decisively influenced the geometry and morphodynamic of the deposits, as well as they self-organizing capacity.