Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho apresenta os resultados de um estudo geológico e geofísico que utilizou diversas ferramentas e métodos (particularmente dados de gravimetria, magnetometria e trabalhos de campo) na tentativa de identificar as megaestruturas existentes na região do Alto de Cabo Frio, e suas possíveis continuações para as bacias costeiras de Campos e Santos. Procurou-se ainda com o uso das mesmas ferramentas, mas a nível de detalhe em mapeamento geológico de campo, identificar e caracterizar estrutural e petrograficamente uma falha de direção NE-SW, concordante com as principais direções estruturais regionais. Esta falha é aqui reconhecida e nomeada como Falha do Bico-Preto, e sugere-se que tenha sido reativada no Terciário Superior. Essa falha é paralela à Falha do Pai Vitório, uma importante falha que ocorre na região de Búzios, e que limita a borda sul do graben de Barra de São João, que ocorre em águas rasas na plataforma continental entre Búzios e Macaé. Neste estudo foram utilizados levantamentos agnetométricos, aeromagnéticos, gravimétricos, dados de batimetria e topografia, e imagens de satélite de toda a região do Alto de Cabo Frio, entre as Bacias de Campos e Santos. Os trabalhos de campo realizados na região entre Saquarema e Búzios, e também nas Ilhas de Cabo-Frio, fazem parte dessa integração de informações, tendo sido visitadas durante os trabalhos de campo. Com os resultados obtidos, pôde-se verificar que a direção NE-SW da porção emersa da região, manifesta em dados de métodos potenciais e também nas direções estruturais de diques de diabásio e falhas, formados no Cretáceo Inferior, durante a fase rift das bacias marginais. Essas estruturas apresentam uma continuidade mar adentro, tanto na direção da bacia de Campos quanto a bacia de Santos. Na região entre Ilha Grande e Cabo Frio, no entanto, essas direções são afetadas pela zona de charneira cretácea da Bacia de Santos, de proeminente direção leste-oeste, que limita tanto a sequência sin-rift quanto a a sequência transicional evaporítica. Grande parte das megaestruturas também puderam ser individualizadas na interpretação dos métodos geofísicos, com destaque para os altos de Badejo, baixo de Corvina e o Graben de Barra de São João na Bacia de Campos. Na Bacia de Santos identifica-se através de métodos potenciais a expressão regional da charneira cretácea, a quebra da plataforma continental e também os lineamentos de direção NW-SE dos diques do arco de Ponta Grossa, que afetam também a Bacia do Paraná na região emersa. / The present work presents the results of a geological and geophysical study that used several tools and methods (particularly gravimetric data, magnetic data, and field work) in the attempt to identify the megastructures in the Cabo Frio High province, and their possible continuation towards the Campos and Santos coastal basins. The same tools were also used, but with a more detailed approach in geological field work, aiming at identifying structurally and petrographically a NE-SW trending fault concordant with the main regional structural directions. This fault is here recognized and named as "Falha do Bico-Preto", and we suggested that it was tectonically active during the Late Tertiary. This fault is parallel to an importang fault known as "Falha do Pai Vitório", located near Buzios, which limits the southern border of the Barra de São João Graben, and extends towards the shallow water continental platform between Búzios and Macaé. In this study several geophysical surveys were analyzed, including magnetic, aeromagnetic, gravity, bathymetry and topography data, which were integrated with satellite images of the Cabo Frio High and along the coastal basins between the Campos and Santos basins. The field work was conducted in the area between Saquarema and Búzios, and also in the Islands of Cabo Frio platform, which were also visited during the integration of all available information. The results of the integration indicate that the NE-SW trend, which is the main direction of the regional structures observed in the onshore area, is clearly manifested in the potential field methods, and also coincide with the directions of the diabase dikes and major faults that were formed in the Early Cretaceous synrift phase that affected the marginal basins. These structures present a continuity towards the offshore area, towards the Campos and Santos basins. In the region between Ilha Grande and Cabo Frio, however, these directions are affected by the Cretaceous hinge line of the Santos Basin, with a prominent E-W direction, which limits both the synrift sequence and the transitional evaporitic sequence. Most of the megastructures could also be individualized in the geophysical interpretation, particularly the Badejo High, the Corvina Low, and the Barra de São João Graben in the Campos Basin. In the Santos Basin the potential field methods allowed the identification of the regional expression of the Cretaceous hinge line, the shelfbreak along the continental platform, and also the NW-SE trending lineaments associated with the dikes of the Ponta Grossa Arch, which also affect the onshore Paraná Basin.

A plataforma continental da área de Cabo Frio, localizada no extremo SW da Bacia de Campos e extremo NW da Bacia de Santos, possui distintas feições em sua evolução tectono -sedimentar quando comparada com outras áreas das referidas bacias. Entre essas feições, destaca-se a presença de falhas antitéticas no embasamento e nas seções sedimentares sin-rifte e pós-rifte, além de eventos magmáticos marcantes no Neocretácio e Eoterciário, com clímax no Eoceno Médio. O presente trabalho mostra uma perspectiva histórica da percepção humana dos fenômenos magmáticos, desde as primeiras teorias míticas e teológicas da antiguidade, até o atual debate entre os que adotam ou não o modelo de plumas mantélicas. Tais informações são necessárias para um melhor entendimento das conclusões aqui apresentadas. A base de dados do presente estudo consiste de análises detalhadas de dados de sísmica, de satélite, de métodos potenciais (magnéticos e gravimétricos) e de poços. Amostras de diques básicos na península de Arraial do Cabo, situada na porção continental mais próxima do limite entre as Bacias de Santos e de Campos, foram coletadas para estudos geocronológicos. O estudo integrado de todos esses dados confirmou o resultado de pesquisas anteriores, as quais identificaram dois eventos magmáticos principais, um no Santoniano/Campaniano (~ 83 Ma) e outro no Eoceno Médio (~ 50 Ma). Há também evidências, em seções sísmicas, de edifícios vulcânicos formados durante o Albiano, o Maastrichtiano e o Paleoceno. As análises de dados de sísmica de relexão e de perfis de poços, na área de estudo, revelaram uma série de feições diagnósticas para eventos magmáticos, incluindo a distinção entre eventos intrusivos dos extrusivos, bem como de intercalações entre os mesmos e seqüências sedimentares epiclásticas. Eventos magmáticos extrusivos podem ser identificados, nas seções sísmicas, como sismofácies caóticas com topos bem definidos e bases mal definidas. Tais sismofácies são interpretadas como o resultado da intercalação de derrames submarinos de lavas com sedimentos epiclásticos e vulcanoclásticos, juntamente com feições de escorregamentos e soleiras rasas. A presença de cones bem delimitados também constitui evidência de magmatismo extrusivo. Diques e derrames de lava são reconhecidos por fortes reflexões positivas com terminações laterais abruptas. Diques mais espessos de diabásio originam zonas com fracas reflexões, delimitadas acima e abaixo por fortes reflexões. Os critérios apresentados nessa tese podem ser aplicados a quaisquer contextos em que haja eventos magmáticos intercalados com seqüências sedimentares. A assinatura sísmica de eventos não- magmáticos é também mostrada; tais eventos correspondem a diferentes feições geológicas que podem ser interpretados por geofísicos e geólogos como sendo de origem magmática. Entre tais eventos, os mais importantes são os evaporitos, os mounds turbidíticos, os vulcões de lama originados por escape de gás e depósitos carbonáticos. Serão apresentadas algumas interpretações para a gênese do magmatismo pós-Aptiano na área em epígrafe, interpretações essas que não levam em conta o modelo clássico de plumas mantélicas. O mapeamento dos principais diques alimentadores, em seções sísmicas 2D e 3D, revelou que tais diques têm uma orientação preferencial SE-NW, coincidente com o alinhamento da Zona de deformações Cruzeiro do Sul, a qual inclui os Montes Submarinos Jean Charcot e as construções vulcânicas no Alto de Cabo Frio e suas cercanias. Tal observação é coerente com as características das falhas de rejeito direcional, preexistentes e reativadas nas áreas continentais próximas, e com a orientação do componente transtensional das mesmas. Além disso, comprova-se que os maiores volumes de rochas magmáticas, intercaladas na seção sedimentar, estão localizados nas áreas de interseção entre duas zonas de falhas com direção SE- NW (falhas de rejeito direcional) e SW-NE (falhas normais). O mesmo acontece com os corpos alcalinos do alinhamento Poços de Caldas-Cabo Frio. / The continental shelf of the Cabo Frio Area, at the southern part of the Campos Basin, shows unique features in its tectono-sedimentary evolution when compared to other areas of the Campos and Santos basins. The presence of a regular pattern of antithetic faults in the basement and in the syn-rift and the post-rift sedimentary sections, along with important magmatic events in the Late Cretaceous and Early Tertiary sequences (whose climax took place in the earli er portion of the Middle Eocene) are some of these features. This work presents a historical perspective of the human perception of the magmatic events, from the ancient mythic and theologic theories to the current debate between plumers and non-plumers. These informations are needed to allow a better understanding of the conclusions of the present thesis. The present study was based on the analyses of seismic, satellite, magnetic, gravimetric and well data, as well as rock samples collected in dikes cropping out at the Arraial do Cabo Peninsula, the nearest onshore position at the boundary between the offshore Santos and Campos Basins. This thesis has confirmed the results of previous research that had identified two major magmatic pulses, one in the late Cretaceous and the other in the Early Tertiary (~83 and 50 My, respectively). There is also seismic evidence for volcanic edifices formed during the Albian, Maastrichtian and Paleocene times. The analyses of seismic reflection and well log data, in the working area, points to a set of diagnostic features that can lead to the identification of magmatic events and the distinction of intrusive from extrusive rocks, as well as their intercalations with epiclastic sedimentary sequences. Extrusive magmatic events can be recognized in seismic reflection data as chaotic seismofacies with well defined tops and poorly defined bases; these seismofacies are interpreted as a result of interbedding submarine lava flows and epiclastic and volcaniclastic sediments, along with slumps and shallow intrusions (sills). The presence of well shaped conic edifices also points to extrusive magmatism. Dikes and lava flows are recognized by strong positive reflections with abrupt lateral ends. Thicker dolerite sills may be recognized by re flection free zones with strong reflections in their tops and bases. The criteria proposed by this thesis may be used to identify and classify magmatic events in any context where they are associated with sedimentary sequences. The thesis also shows the seismic signatures of nonmagmatic events, which comprise a different range of geologic features that may induce the geophysicists and geologists to interpret them as magmatic events. Among these features, evaporites, turbiditic mounds, mud volcanoes originated by gas escape, slump seismofacies and carbonate deposits are the most important ones. Some alternative interpretations to explain the genesis of this magmatism are presented, which do not take into account the classic model of mantle plumes. The mapping of the main feeder dikes, in 2D and 3D reflection seismic sections, has revealed that they have a predominant SE-NW direction, coincident with the alignment of the Cruzeiro do Sul Deformation Zone, which includes the Jean Charcot submarine mounds and the volcanic mounds on and around the Cabo Frio High. This observation is coherent with the characteristics of the preexisting and reactivated strike-slip faults on land and the orientation of their transtensional component. Moreover, it is shown that the largest volumes of magmatic rocks, intercalated in the sedimentary section, are located at areas of intersections between fault zones trending SE-NW (strike -slip faults) and SW-NE (normal faults), as are the onshore alkaline bodies of the Poços de Caldas Cabo Frio alignment.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho apresenta os resultados de um estudo geológico e geofísico que utilizou diversas ferramentas e métodos (particularmente dados de gravimetria, magnetometria e trabalhos de campo) na tentativa de identificar as megaestruturas existentes na região do Alto de Cabo Frio, e suas possíveis continuações para as bacias costeiras de Campos e Santos. Procurou-se ainda com o uso das mesmas ferramentas, mas a nível de detalhe em mapeamento geológico de campo, identificar e caracterizar estrutural e petrograficamente uma falha de direção NE-SW, concordante com as principais direções estruturais regionais. Esta falha é aqui reconhecida e nomeada como Falha do Bico-Preto, e sugere-se que tenha sido reativada no Terciário Superior. Essa falha é paralela à Falha do Pai Vitório, uma importante falha que ocorre na região de Búzios, e que limita a borda sul do graben de Barra de São João, que ocorre em águas rasas na plataforma continental entre Búzios e Macaé. Neste estudo foram utilizados levantamentos agnetométricos, aeromagnéticos, gravimétricos, dados de batimetria e topografia, e imagens de satélite de toda a região do Alto de Cabo Frio, entre as Bacias de Campos e Santos. Os trabalhos de campo realizados na região entre Saquarema e Búzios, e também nas Ilhas de Cabo-Frio, fazem parte dessa integração de informações, tendo sido visitadas durante os trabalhos de campo. Com os resultados obtidos, pôde-se verificar que a direção NE-SW da porção emersa da região, manifesta em dados de métodos potenciais e também nas direções estruturais de diques de diabásio e falhas, formados no Cretáceo Inferior, durante a fase rift das bacias marginais. Essas estruturas apresentam uma continuidade mar adentro, tanto na direção da bacia de Campos quanto a bacia de Santos. Na região entre Ilha Grande e Cabo Frio, no entanto, essas direções são afetadas pela zona de charneira cretácea da Bacia de Santos, de proeminente direção leste-oeste, que limita tanto a sequência sin-rift quanto a a sequência transicional evaporítica. Grande parte das megaestruturas também puderam ser individualizadas na interpretação dos métodos geofísicos, com destaque para os altos de Badejo, baixo de Corvina e o Graben de Barra de São João na Bacia de Campos. Na Bacia de Santos identifica-se através de métodos potenciais a expressão regional da charneira cretácea, a quebra da plataforma continental e também os lineamentos de direção NW-SE dos diques do arco de Ponta Grossa, que afetam também a Bacia do Paraná na região emersa. / The present work presents the results of a geological and geophysical study that used several tools and methods (particularly gravimetric data, magnetic data, and field work) in the attempt to identify the megastructures in the Cabo Frio High province, and their possible continuation towards the Campos and Santos coastal basins. The same tools were also used, but with a more detailed approach in geological field work, aiming at identifying structurally and petrographically a NE-SW trending fault concordant with the main regional structural directions. This fault is here recognized and named as "Falha do Bico-Preto", and we suggested that it was tectonically active during the Late Tertiary. This fault is parallel to an importang fault known as "Falha do Pai Vitório", located near Buzios, which limits the southern border of the Barra de São João Graben, and extends towards the shallow water continental platform between Búzios and Macaé. In this study several geophysical surveys were analyzed, including magnetic, aeromagnetic, gravity, bathymetry and topography data, which were integrated with satellite images of the Cabo Frio High and along the coastal basins between the Campos and Santos basins. The field work was conducted in the area between Saquarema and Búzios, and also in the Islands of Cabo Frio platform, which were also visited during the integration of all available information. The results of the integration indicate that the NE-SW trend, which is the main direction of the regional structures observed in the onshore area, is clearly manifested in the potential field methods, and also coincide with the directions of the diabase dikes and major faults that were formed in the Early Cretaceous synrift phase that affected the marginal basins. These structures present a continuity towards the offshore area, towards the Campos and Santos basins. In the region between Ilha Grande and Cabo Frio, however, these directions are affected by the Cretaceous hinge line of the Santos Basin, with a prominent E-W direction, which limits both the synrift sequence and the transitional evaporitic sequence. Most of the megastructures could also be individualized in the geophysical interpretation, particularly the Badejo High, the Corvina Low, and the Barra de São João Graben in the Campos Basin. In the Santos Basin the potential field methods allowed the identification of the regional expression of the Cretaceous hinge line, the shelfbreak along the continental platform, and also the NW-SE trending lineaments associated with the dikes of the Ponta Grossa Arch, which also affect the onshore Paraná Basin.

A plataforma continental da área de Cabo Frio, localizada no extremo SW da Bacia de Campos e extremo NW da Bacia de Santos, possui distintas feições em sua evolução tectono -sedimentar quando comparada com outras áreas das referidas bacias. Entre essas feições, destaca-se a presença de falhas antitéticas no embasamento e nas seções sedimentares sin-rifte e pós-rifte, além de eventos magmáticos marcantes no Neocretácio e Eoterciário, com clímax no Eoceno Médio. O presente trabalho mostra uma perspectiva histórica da percepção humana dos fenômenos magmáticos, desde as primeiras teorias míticas e teológicas da antiguidade, até o atual debate entre os que adotam ou não o modelo de plumas mantélicas. Tais informações são necessárias para um melhor entendimento das conclusões aqui apresentadas. A base de dados do presente estudo consiste de análises detalhadas de dados de sísmica, de satélite, de métodos potenciais (magnéticos e gravimétricos) e de poços. Amostras de diques básicos na península de Arraial do Cabo, situada na porção continental mais próxima do limite entre as Bacias de Santos e de Campos, foram coletadas para estudos geocronológicos. O estudo integrado de todos esses dados confirmou o resultado de pesquisas anteriores, as quais identificaram dois eventos magmáticos principais, um no Santoniano/Campaniano (~ 83 Ma) e outro no Eoceno Médio (~ 50 Ma). Há também evidências, em seções sísmicas, de edifícios vulcânicos formados durante o Albiano, o Maastrichtiano e o Paleoceno. As análises de dados de sísmica de relexão e de perfis de poços, na área de estudo, revelaram uma série de feições diagnósticas para eventos magmáticos, incluindo a distinção entre eventos intrusivos dos extrusivos, bem como de intercalações entre os mesmos e seqüências sedimentares epiclásticas. Eventos magmáticos extrusivos podem ser identificados, nas seções sísmicas, como sismofácies caóticas com topos bem definidos e bases mal definidas. Tais sismofácies são interpretadas como o resultado da intercalação de derrames submarinos de lavas com sedimentos epiclásticos e vulcanoclásticos, juntamente com feições de escorregamentos e soleiras rasas. A presença de cones bem delimitados também constitui evidência de magmatismo extrusivo. Diques e derrames de lava são reconhecidos por fortes reflexões positivas com terminações laterais abruptas. Diques mais espessos de diabásio originam zonas com fracas reflexões, delimitadas acima e abaixo por fortes reflexões. Os critérios apresentados nessa tese podem ser aplicados a quaisquer contextos em que haja eventos magmáticos intercalados com seqüências sedimentares. A assinatura sísmica de eventos não- magmáticos é também mostrada; tais eventos correspondem a diferentes feições geológicas que podem ser interpretados por geofísicos e geólogos como sendo de origem magmática. Entre tais eventos, os mais importantes são os evaporitos, os mounds turbidíticos, os vulcões de lama originados por escape de gás e depósitos carbonáticos. Serão apresentadas algumas interpretações para a gênese do magmatismo pós-Aptiano na área em epígrafe, interpretações essas que não levam em conta o modelo clássico de plumas mantélicas. O mapeamento dos principais diques alimentadores, em seções sísmicas 2D e 3D, revelou que tais diques têm uma orientação preferencial SE-NW, coincidente com o alinhamento da Zona de deformações Cruzeiro do Sul, a qual inclui os Montes Submarinos Jean Charcot e as construções vulcânicas no Alto de Cabo Frio e suas cercanias. Tal observação é coerente com as características das falhas de rejeito direcional, preexistentes e reativadas nas áreas continentais próximas, e com a orientação do componente transtensional das mesmas. Além disso, comprova-se que os maiores volumes de rochas magmáticas, intercaladas na seção sedimentar, estão localizados nas áreas de interseção entre duas zonas de falhas com direção SE- NW (falhas de rejeito direcional) e SW-NE (falhas normais). O mesmo acontece com os corpos alcalinos do alinhamento Poços de Caldas-Cabo Frio. / The continental shelf of the Cabo Frio Area, at the southern part of the Campos Basin, shows unique features in its tectono-sedimentary evolution when compared to other areas of the Campos and Santos basins. The presence of a regular pattern of antithetic faults in the basement and in the syn-rift and the post-rift sedimentary sections, along with important magmatic events in the Late Cretaceous and Early Tertiary sequences (whose climax took place in the earli er portion of the Middle Eocene) are some of these features. This work presents a historical perspective of the human perception of the magmatic events, from the ancient mythic and theologic theories to the current debate between plumers and non-plumers. These informations are needed to allow a better understanding of the conclusions of the present thesis. The present study was based on the analyses of seismic, satellite, magnetic, gravimetric and well data, as well as rock samples collected in dikes cropping out at the Arraial do Cabo Peninsula, the nearest onshore position at the boundary between the offshore Santos and Campos Basins. This thesis has confirmed the results of previous research that had identified two major magmatic pulses, one in the late Cretaceous and the other in the Early Tertiary (~83 and 50 My, respectively). There is also seismic evidence for volcanic edifices formed during the Albian, Maastrichtian and Paleocene times. The analyses of seismic reflection and well log data, in the working area, points to a set of diagnostic features that can lead to the identification of magmatic events and the distinction of intrusive from extrusive rocks, as well as their intercalations with epiclastic sedimentary sequences. Extrusive magmatic events can be recognized in seismic reflection data as chaotic seismofacies with well defined tops and poorly defined bases; these seismofacies are interpreted as a result of interbedding submarine lava flows and epiclastic and volcaniclastic sediments, along with slumps and shallow intrusions (sills). The presence of well shaped conic edifices also points to extrusive magmatism. Dikes and lava flows are recognized by strong positive reflections with abrupt lateral ends. Thicker dolerite sills may be recognized by re flection free zones with strong reflections in their tops and bases. The criteria proposed by this thesis may be used to identify and classify magmatic events in any context where they are associated with sedimentary sequences. The thesis also shows the seismic signatures of nonmagmatic events, which comprise a different range of geologic features that may induce the geophysicists and geologists to interpret them as magmatic events. Among these features, evaporites, turbiditic mounds, mud volcanoes originated by gas escape, slump seismofacies and carbonate deposits are the most important ones. Some alternative interpretations to explain the genesis of this magmatism are presented, which do not take into account the classic model of mantle plumes. The mapping of the main feeder dikes, in 2D and 3D reflection seismic sections, has revealed that they have a predominant SE-NW direction, coincident with the alignment of the Cruzeiro do Sul Deformation Zone, which includes the Jean Charcot submarine mounds and the volcanic mounds on and around the Cabo Frio High. This observation is coherent with the characteristics of the preexisting and reactivated strike-slip faults on land and the orientation of their transtensional component. Moreover, it is shown that the largest volumes of magmatic rocks, intercalated in the sedimentary section, are located at areas of intersections between fault zones trending SE-NW (strike -slip faults) and SW-NE (normal faults), as are the onshore alkaline bodies of the Poços de Caldas Cabo Frio alignment.