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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.14.2011.tde-21062013-151844
Documento
Autor
Nome completo
Victor Sacek
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2011
Orientador
Banca examinadora
Ussami, Naomi (Presidente)
Martha, Luiz Fernando Campos Ramos
Riccomini, Claudio
Shukowsky, Wladimir
Szatmari, Peter
Título em português
Modelagem numérica conjunta de processos sedimentares e tectônicos em bacias sedimentares
Palavras-chave em português
margens divergentes.
modelagem numérica
Processos superficiais
processos tectônicos
Resumo em português
O principal objetivo deste trabalho é prever a evolução de margens divergentes desde o início da extensão litosférica, levando-se em consideração a interação entre processos superficiais e tectônicos. Para isto, foi desenvolvido um modelo numérico que acopla isostasia flexural, efeitos térmicos, estiramento litosférico e processos superficiais. A isostasia flexural é simulada através de uma placa elástica fina sobre um fluido invíscido, representando o comportamento flexural da litosfera flutuando sobre a astenosfera. Durante a simulação, a estrutura térmica da litosfera evolui como um resultado da advecção e difusão do calor no interior da Terra. Considera-se que o estiramento da litosfera é acomodado por falhas planas na crosta superior e deformação dúctil na crosta inferior e manto. O modelo de processos superficiais descreve como a paisagem é erodida e como os sedimentos são transportados e depositados nas bacias sedimentares. Através desse modelo numérico, é mostrado que o estiramento litosférico tem uma profunda influência na evolução da migração de escarpas em margens divergentes. Os resultados sugerem que escarpas limitadas por falhas criadas em flancos de rifts por descarregamento mecânico e resposta flexural têm pouca chance de "sobreviver" através de recuo erosivo se a crosta inferior sob o flanco do rift foi substancialmente estirada. Nessa configuração, o divisor de drenagem que persiste através do tempo é criado em direção ao continente em uma posição que depende da rigidez flexural da crosta superior. Esse cenário ocorre quando a topografia pré-rift mergulha para o continente, caso contrário a evolução da escarpa é guiada pelo divisor de águas interior pré-existente. Esses conceitos são aplicados no estudo das margens do sudeste da Australia e do sudeste do Brasil, onde o cenário de retração de escarpas através de recuo erosivo mostrou-se improvável. O mesmo modelo numérico foi utilizado para estudar como a passagem de uma anomalia térmica sob a litosfera pode afetar a evolução pós-rift de bacias sedimentares em margens divergentes. Os resultados numéricos mostram que a velocidade da litosfera em relação à anomalia térmica e a rigidez flexural da litosfera oceânica e continental afetam a evolução de bacias sedimentares devido ao soerguimento da superfície relacionado com a expansão térmica da litosfera. Como exemplo, é estudada a possível influência de uma anomalia térmica (Pluma de Trindade?) na evolução das bacias de Campos e Espírito Santo, na margem sudeste brasileira.
Título em inglês
Joint numerical modeling of sedimentary and tectonic processes in sedimentary basins
Palavras-chave em inglês
divergent margins.
numerical modeling
Surface processes
tectonic processes
Resumo em inglês
The purpose of this work is to predict the evolution of divergent margins since the onset of lithospheric extension, taking into account the interaction between surface and tectonic processes. For this, a numerical model was developed to study the coupling of flexural isostasy, thermal effects, stretching of the lithosphere and surface processes. The flexural isostasy is simulated through a thin elastic plate overlying an inviscid fluid, representing the flexural behavior of the lithosphere floating on the asthenosphere. During the simulation, the thermal structure of the lithosphere evolves as a result of advection and diffusion of heat in the Earths interior. The stretching of the lithosphere is assumed to be accommodated by planar faults in the upper crust and ductile flow in the lower crust and mantle. The surface processes model describes how the landscape is eroded and how the sediments are transported and deposited in the sedimentary basins. The results from this numerical model show that the amount of lithospheric stretching has a profound influence on the evolution of escarpment migration in divergent margins. These results suggest that fault-bounded escarpments created at rift flanks by mechanical unloading and flexural rebound have little potential to survive as retreating escarpments if the lower crust under the rift flank is substantially stretched. In this configuration, a drainage divide that persists through time is created landward in a position that depends on the flexural rigidity of the upper crust. This scenario occurs when the pre-rift topography dips landward, otherwise the evolution of the escarpment is guided by the pre-existing inland drainage divide. These concepts are applied to study the margins of Southeastern Australia and Southeastern Brazil, where the retreating escarpment scenario showed to be unlikely. The same numerical model is used to study how the passage of a thermal anomaly under the lithosphere can affect the post-rift evolution of sedimentary basins in divergent margins. The numerical results show that the velocity of the lithosphere relative to the thermal anomaly and the flexural rigidity of the continental and oceanic lithospheres affect the evolution of sedimentary basins due to surface uplift related to thermal expansion of the lithosphere. As an example, the model is applied to assess the possible influence of a thermal anomaly (Trindade Plume?) on the evolution of the Campos and Esp rito Santo Basins, in Southeastern Brazilian margin.
 
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teseVictorSacek.pdf (11.58 Mbytes)
Data de Publicação
2013-06-26
 
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