Our understanding of fine-grained sediment regarding the processes in which they are transported and deposited is rapidly evolving. However, developing a depositional model and characterizing the vertical variability within mud-dominated deposits has seldom been done. A 103m Upper Mancos Shale core retrieved from the San Juan Basin, New Mexico was analysed with detailed thin-bedded facies analysis to observe vertical variability in lithology, sedimentary structures, bioturbation intensity, and depositional processes. Lithological variation suggests there are 3 full sequences, 9 system tracts, and 92 parasequences. Facies observed revealed multiple facies successions indicating depositional processes including ignitive turbidite, storms (tempestite), wave enhanced sediment gravity flows (WESGFs), tidal, biogenic reworking, fluid mud, suspension settling, and general bedload transport. Relationships between lithology, bioturbation intensity, sedimentary structures and depositional processes were observed to be interrelated in that energetic processes (i.e., storms, ignitive turbidite) were associated with coarser deposits and low bioturbation intensity; whereas lower energy processes (i.e., biogenic reworking, suspension settling, WESGFs) were associated with finer deposits and relatively higher bioturbation intensities. Furthermore, lithological variability integrated with depositional models indicated temporal changes in environment of deposition across shelf. / Thesis / Master of Science (MSc)

As recentes descobertas de acumulações gigantes de hidrocarboneto nas coquinas e outras rochas carbonáticas lacustres das supersequência Rifte e Pós-Rifte (pré-sal) das Bacias de Campos e Santos tem fomentado uma série de pesquisas focadas em entender a gênese destes reservatórios singulares. Esta pesquisa se concentra em entender o modelo deposicional e evolução das rochas bioclásticas retrabalhadas e demais rochas associadas pertencentes a Formação Coqueiros, depositadas em alto externo no norte da Bacia de Campos, durante a transição entre as fases final de rifte e sag, a partir da integração de dados petrográficos de amostras laterais e testemunho, dados sísmicos e de perfis de poços. Sete fácies carbonáticas, duas magnesianas, uma siliciclástica e três híbridas foram definidas a partir de análise combinando informações de amostras laterais e estruturas sedimentares interpretadas em perfis de imagem. Rudstones e grainstones bioclásticos com moderado a alto retrabalhamento das conchas representam 65% das amostras descritas. Diversas evidências apontam para um ambiente deposicional lacustre predominantemente raso, dominado por correntes de tempestades, sendo as principais: (i) presença de rudstones com estratificações cruzadas de alto ângulo (>14°) e paleo-correntes de longshore; (ii) ocorrência pontual de sedimentos lamosos intercalados a espessos pacotes de rudstones bioclásticos amalgamados, indicando ambiente sujeito a correntes de maior energia, acima da zona de ação de ondas de tempo bom; (iii) predomínio de depósitos de rudstones desprovidos de matriz sobre o alto estrutural, com grande continuidade lateral, coerentes com processos de tempestades atuantes sobre amplas áreas de lago raso; (iv) depósitos de rudstones maciços, com conchas desorganizadas, semelhantes aos depósitos bioclásticos costeiros modernos da Califórnia e de Shark Bay. Três conjuntos de associação de fácies são propostos : (i) conjunto de alta energia, representado por rudstones e grainstones bioclásticos desprovidos de matriz, depositados entre as regiões de shoreface e berma, acima do nível de ação de onda de tempo bom (FWB); (ii) conjunto de baixa energia, formado pelas fácies hibridas com matriz lamosa ou peloidal e demais fácies de granulometria inferior à areia média, depositados abaixo do FWB ou em ambientes rasos protegidos (backshore); (iii) conjunto formado principalmente por facies de oóides argilo-magnesianos, cujo controle é dado pela composição mais alcalina da água do lago. Blocos diagramas dos modelos deposicionais de cada uma das cinco unidades sismo-estratigráfica estabelecidas para a Formação Coqueiros na área de estudo permitiram inferir a evolução das associações de fácies ao longo do tempo, evidenciando uma tendência geral de raseamento do lago, culminando com a discordância Pré-Neo-Alagoas (DPA). O padrão de paleo-correntes sugere atuação de mais de uma direção de vento sobre o alto externo, um mais forte vindo de noroeste e outro mais brando vindo de sudeste, resultando em fácies bioclásticas limpas de matriz e com bom potencial como reservatório em ambos os flancos do alto estrutural. Estas direções de ventos propostas para o Eobarremiano e Neoaptiano no norte da Bacia de Campos são de extrema importância para prever a localização das melhores fácies deposicionais da Fm. Coqueiros em outras áreas alvo de exploração de hidrocarboneto. / Recent discoveries of giant hydrocarbon accumulations in coquinas and other lacustrine carbonate rocks of Rift and Post-Rift (pre-salt) supersequences of Campos and Santos Basins have stimulated a series of studies focused on understanding the genesis of these unique reservoirs. An integrated petrologic-sedimentologic-stratigraphic-seismic study of Coqueiros Formation allowed characterizing the depositional model and evolution of reworked bioclastic rocks and other associated rocks deposited on the external high in the north of Campos Basin during the transition between late rift and sag stages. Seven carbonatic facies were defined from analysis combining information from sidewall core and sedimentary structures interpreted in image logs, in addition to one siliciclastic, two magnesian, and three hybrids facies. Bioclastic rudstones and grainstones with moderate to high reworking of the shells represent 65% of the samples described. Several pieces of evidences point to a predominantly shallow lacustrine depositional environment, dominated by storm currents: (i) presence of rudstones with high-angle cross-bedding (>14°) and longshore paleocurrents; (ii) limited occurrence of muddy sediments interbedded with thick packages of amalgamated bioclastic rudstones, indicating environment subject to high energy currents, above the fairweather wave base (FWB); (iii) predominance of rudstones deposits devoid of matrix on the structural high, with great lateral continuity, consistent with processes of storms acting on large areas of shallow lake; (iv) deposits of massive rudstones, with disorganized shells, similar to the modern coastal bioclastic deposits of California and Shark Bay. Three sets of facies association are proposed: (i) high energy set, represented by bioclastic rudstones and grainstones devoid of matrix, deposited between the shoreface and berm regions, above the FWB; (ii) low energy set, formed by hybrid facies with muddy or peloidal matrix and other facies of grain-size finer than medium sand, deposited below the FWB or in protected shallow environments (backshore); (iii) and an alkaline set, formed mainly by magnesian clay ooids, whose control is given by the more alkaline composition of lake water. Block diagrams of each of the five seismic-stratigraphic units, established for the Coqueiros Formation in the study area allowed to infer the evolution of the facies associations over time, demonstrate the general falling of relative lake level culminating in the pre-Neo-Alagoas unconformity (DPA). Paleocurrents suggests the activity of more than one wind direction over the external high, the stronger coming from northwest and a milder one coming from southeast, resulting in clean matrix bioclastic facies with good reservoir potential on both flanks of the structural high. These proposed wind directions for the Eobarremian and Neoaptian in the north of Campos Basin is extremely important to predict the location of the best depositional facies of the Coqueiros Formation in other target areas for hydrocarbon exploration.

Orientador: Joel Carneiro de Castro / Banca: Maria Rita Caetano Chang / Banca: Antonio Roberto Saad / Banca: Paulo Roberto dos Santos / Banca: Oscar Rösler / Resumo: O Grupo Itararé consiste de três grandes ciclos de afinamento ascendente, aos quais foi dado o status de Formação, nomeadas Lagoa Azul, Campo Mourão e Taciba. Essa é uma das bases para estabelecer a Estratigrafia de Seqüências do grupo; a outra é fornecida pelos ciclos climáticos do Quaternário, com os estágios glacial, deglacial e interglacial. A área de Rio Negro-Mafra apresenta uma excelente testemunhagem de poços que, junto a bons afloramentos, possibilita a construção de extensos perfis verticais de fácies; as fácies e ciclos de fácies formam a base para os Sistemas Deposicionais, cuja disposição espacial proporciona a construção das Seqüências. Cinco sistemas são identificados, Arenito, Diamictito, Folhelho, Varvito-Diamictito e Deglaciação, este formado por conglomerado, arenito, diamictito, varvito e folhelho. A estrutura de um Sistema de Deglaciação é a mesma do grande ciclo proposto para a estratigrafia do Grupo Itararé, exceto a mudança do varvito acima para ritmito da proposta litocronoestratigráfica. Foram identificadas cinco seqüências no Grupo Itararé. A seqüência Campo do Tenente, formada por dois espessos sistemas de varvitodiamictito, representando sistema glacicontinental correspondente a trato de mar alto. As seqüências Campo Mourão-I e II, iniciam com espessos sistemas Arenito de trato de mar baixo, seguindo-se sistemas Varvito-Diamictito (só para CM-I), de Deglaciação (trato transgressivo) e Folhelho marinho de mar alto (Siltito Mafra em CM-I, Folhelho Lontras em CM-II). As seqüências Taciba-I e II são mais complexas. TC-I começa com sistema Diamictito espesso, glacimarinho associado a mar alto?, seguido de sistema de Deglaciação. TC-II tem sistema Arenito canalizado de mar baixo, seguido de sistema de Deglaciação transgressiva e sistema Folhelho de mar alto. / Abstract: The Itararé Group consists of three major fining-upward cycles, also considered as Formations: Lagoa Azul, Campo Mourão and Taciba. This is one of basis to establish the Sequence Stratigraphy for the group; the other one comes from the Quaternary model, where one can recognize three stages of a climatic cycle: glacial, deglacial, interglacial. The Rio Negro-Mafra area presents excellent cored wells and outcrops which allow to build extensive vertical facies logs; facies and facies cycle are the basis for Depositional Systems, whose spatial distribution allows to build Depositional Sequences. Five Systems are identified: Sandstone, Diamictite, Shale, Varvite- Diamictite and Deglaciation. The latter is formed by conglomerate, sandstone, diamictito, varvite and shale. The structure of the Deglaciation System is the same of one major cycle/Formation of Itararé Group, except for the varvite component, or rhythmite in the major cycle. Five sequences are recognized. The Campo do Tenente sequence is formed by two thick varvite-diamictite systems, from a glacicontinental system attributed to a highstand tract (the Campo do Tenente is a marginal equivalent of the marine Lagoa Azul/Roncador Bed). The Campo Mourão sequences (CM-I and CMII) begin with thick Sandstone systems from a lowstand tract; it follows Varvite- Diamictite (only for CM-I), Deglaciation and marine Shale systems, respectively from transgressive and highstand tracts (the CM-2 marine system is the thick Lontras Shale). Taciba Formation sequences TB-I and TB-II are more complex. TB-I starts with a thick, glaciomarine Diamictite system (highstand tract?), and is followed by Deglaciation system. TC-II starts with a channelized, lowstand Sandstone system, estuarine, deltaic and turbidite in origin; it follows the Deglatiation and marine Shale systems, from transgressive and highstand tracts. / Doutor

Depositional processes are the most critical, complicated conditions that govern sediment properties and their variations, which in turn significantly affect the geotechnical behavior of the sediment. The complexity of depositional and post-depositional processes, which results in a variety of depositional environments, makes constructing a plausible model for the consolidation process of sediments difficult. The mutual influence between the temporal and spatial variation of depositional environments with their resultant physical and mechanical properties cause several compression issues, such as consolidation settlement and land subsidence, which mostly occur in estuarine-riverine regions throughout the world. The first aim of this study is proposing a new grain-size based scheme to classify unconsolidated inorganic sediments that cover a wide range of natural depositional environments with a special emphasis on fine-grained deposits. The proposed classification depends on the linear relationship between percent Fines and the silt fraction. By combining grain size characteristics and plasticity, the proposed scheme provides further characterization of depositional environments. The proposed scheme extends the utility of the scheme beyond simply classifying the sediment class, towards inferring the potential mechanical behavior of sediments having various Grain Size Distribution (GSD) proportions and mineralogy. Addressing elastic wave properties as a geotechnical parameter, in particular, shear wave velocities to determine the mechanical behavior of sediments is because is strongly influenced by the change in those physical state properties during compression and cementation processes. This study presents a continuous function that explicitly uses shear wave velocity to predict the non-linear function of consolidation process (e -log p'), This approach also defines factors that describe the depositional environment, such as grain size and plasticity limits. These factors are shown to influence and control the e -log p' relationship. Thus, the resulting function is shown to be applicable to a variety of sedimentary materials. Also, in this dissertation, elastic shear-wave velocity under critical state framework was employed. A shear wave-based constitutive model was developed that is able to predict the stress-strain behavior of a normally consolidated sediments, under undrained loading. A new power-type relationship that predicts the shear strength behavior and critical stress paths of fine-grained sediments under undrained conditions. Also, it investigates the reliability of the link between input model parameters with the basic properties of a variety of fine-grained sediments. As importance of measuring of elastic wave velocities, a number of soil tests performed during particular construction stages can be reduced and compensated. This reduces the cost of evaluating the stability level, monitoring stress path distributions, and determining undrained shear strength behavior during particular stages of the construction process. The study also provides correlations that can be applied in various fine-grained depositional environments that have weak, fine-grained soil layers, on which the constructions are built.

As recentes descobertas de acumulações gigantes de hidrocarboneto nas coquinas e outras rochas carbonáticas lacustres das supersequência Rifte e Pós-Rifte (pré-sal) das Bacias de Campos e Santos tem fomentado uma série de pesquisas focadas em entender a gênese destes reservatórios singulares. Esta pesquisa se concentra em entender o modelo deposicional e evolução das rochas bioclásticas retrabalhadas e demais rochas associadas pertencentes a Formação Coqueiros, depositadas em alto externo no norte da Bacia de Campos, durante a transição entre as fases final de rifte e sag, a partir da integração de dados petrográficos de amostras laterais e testemunho, dados sísmicos e de perfis de poços. Sete fácies carbonáticas, duas magnesianas, uma siliciclástica e três híbridas foram definidas a partir de análise combinando informações de amostras laterais e estruturas sedimentares interpretadas em perfis de imagem. Rudstones e grainstones bioclásticos com moderado a alto retrabalhamento das conchas representam 65% das amostras descritas. Diversas evidências apontam para um ambiente deposicional lacustre predominantemente raso, dominado por correntes de tempestades, sendo as principais: (i) presença de rudstones com estratificações cruzadas de alto ângulo (>14°) e paleo-correntes de longshore; (ii) ocorrência pontual de sedimentos lamosos intercalados a espessos pacotes de rudstones bioclásticos amalgamados, indicando ambiente sujeito a correntes de maior energia, acima da zona de ação de ondas de tempo bom; (iii) predomínio de depósitos de rudstones desprovidos de matriz sobre o alto estrutural, com grande continuidade lateral, coerentes com processos de tempestades atuantes sobre amplas áreas de lago raso; (iv) depósitos de rudstones maciços, com conchas desorganizadas, semelhantes aos depósitos bioclásticos costeiros modernos da Califórnia e de Shark Bay. Três conjuntos de associação de fácies são propostos : (i) conjunto de alta energia, representado por rudstones e grainstones bioclásticos desprovidos de matriz, depositados entre as regiões de shoreface e berma, acima do nível de ação de onda de tempo bom (FWB); (ii) conjunto de baixa energia, formado pelas fácies hibridas com matriz lamosa ou peloidal e demais fácies de granulometria inferior à areia média, depositados abaixo do FWB ou em ambientes rasos protegidos (backshore); (iii) conjunto formado principalmente por facies de oóides argilo-magnesianos, cujo controle é dado pela composição mais alcalina da água do lago. Blocos diagramas dos modelos deposicionais de cada uma das cinco unidades sismo-estratigráfica estabelecidas para a Formação Coqueiros na área de estudo permitiram inferir a evolução das associações de fácies ao longo do tempo, evidenciando uma tendência geral de raseamento do lago, culminando com a discordância Pré-Neo-Alagoas (DPA). O padrão de paleo-correntes sugere atuação de mais de uma direção de vento sobre o alto externo, um mais forte vindo de noroeste e outro mais brando vindo de sudeste, resultando em fácies bioclásticas limpas de matriz e com bom potencial como reservatório em ambos os flancos do alto estrutural. Estas direções de ventos propostas para o Eobarremiano e Neoaptiano no norte da Bacia de Campos são de extrema importância para prever a localização das melhores fácies deposicionais da Fm. Coqueiros em outras áreas alvo de exploração de hidrocarboneto. / Recent discoveries of giant hydrocarbon accumulations in coquinas and other lacustrine carbonate rocks of Rift and Post-Rift (pre-salt) supersequences of Campos and Santos Basins have stimulated a series of studies focused on understanding the genesis of these unique reservoirs. An integrated petrologic-sedimentologic-stratigraphic-seismic study of Coqueiros Formation allowed characterizing the depositional model and evolution of reworked bioclastic rocks and other associated rocks deposited on the external high in the north of Campos Basin during the transition between late rift and sag stages. Seven carbonatic facies were defined from analysis combining information from sidewall core and sedimentary structures interpreted in image logs, in addition to one siliciclastic, two magnesian, and three hybrids facies. Bioclastic rudstones and grainstones with moderate to high reworking of the shells represent 65% of the samples described. Several pieces of evidences point to a predominantly shallow lacustrine depositional environment, dominated by storm currents: (i) presence of rudstones with high-angle cross-bedding (>14°) and longshore paleocurrents; (ii) limited occurrence of muddy sediments interbedded with thick packages of amalgamated bioclastic rudstones, indicating environment subject to high energy currents, above the fairweather wave base (FWB); (iii) predominance of rudstones deposits devoid of matrix on the structural high, with great lateral continuity, consistent with processes of storms acting on large areas of shallow lake; (iv) deposits of massive rudstones, with disorganized shells, similar to the modern coastal bioclastic deposits of California and Shark Bay. Three sets of facies association are proposed: (i) high energy set, represented by bioclastic rudstones and grainstones devoid of matrix, deposited between the shoreface and berm regions, above the FWB; (ii) low energy set, formed by hybrid facies with muddy or peloidal matrix and other facies of grain-size finer than medium sand, deposited below the FWB or in protected shallow environments (backshore); (iii) and an alkaline set, formed mainly by magnesian clay ooids, whose control is given by the more alkaline composition of lake water. Block diagrams of each of the five seismic-stratigraphic units, established for the Coqueiros Formation in the study area allowed to infer the evolution of the facies associations over time, demonstrate the general falling of relative lake level culminating in the pre-Neo-Alagoas unconformity (DPA). Paleocurrents suggests the activity of more than one wind direction over the external high, the stronger coming from northwest and a milder one coming from southeast, resulting in clean matrix bioclastic facies with good reservoir potential on both flanks of the structural high. These proposed wind directions for the Eobarremian and Neoaptian in the north of Campos Basin is extremely important to predict the location of the best depositional facies of the Coqueiros Formation in other target areas for hydrocarbon exploration.

O Bloco São Gabriel, localizado na zona central do embasamento cristalino do Rio Grande Sul, apresenta extensos registros do Neoproterozóico do Ciclo Brasiliano, contidos em complexos ígneos e metamórficos. Esses complexos também guardam registros sedimentares, com sequências carbonáticas metamorfisadas, cuja evolução tectônica é pouco conhecida. Essas sequências são observadas na Formação Passo Feio (Caçapava do Sul), no Complexo Cambaí (Vila Nova do Sul) e no Complexo Metavulcano-sedimentar Coxilha do Batovi (São Gabriel). As rochas carbonáticas da Formação Passo Feio compreendem dolomita mármores impuros. As amostras do Complexo Cambaí são classificadas como calcita mármores impuros. Os mármores do Complexo Coxilha do Batovi compreendem litotipos calcíticos e cálcio-silicáticos, cuja assembleia mineral é composta predominantemente por calcita em alguns exemplares e por grafita em outros, com percentuais de até 10% de quartzo, demonstrando contribuição siliciclástica no protólito. Idades de zircões de rochas associadas com os mármores, de trabalhos anteriores, indicam um intervalo entre 770 – 700 Ma para a deposição dos carbonatos do Bloco São Gabriel. Os carbonatos da Formação Passo Feio sofreram dolomitização durante ou logo após a deposição, enquanto os carbonatos do Complexo Cambaí não foram afetados pela dolomitização. A geoquímica dos elementos traços e terras raras indica que os mármores analisados preservaram as assinaturas originais do protólito nos diferentes graus metamórficos: Coxiha do Batovi (grau baixo), Formação Passo Feio e Complexo Cambaí (grau médio). A análise integrada dos isotópicos de Sr, 13C e 18O da Formação Passo Feio e do Complexo Cambaí revelou a preservação de assinaturas isotópicas primárias. Na Formação Passo Feio essas assinaturas são: 0,7074 (Sr87/Sr86), -0,26‰ e 2,44‰ (δ13CPDB) e -5,68‰ (δ18OPDB). Quando comparadas com a variação desses isótopos na água do mar ao longo do Neoproterozóico, verifica-se que os mármores da Formação Passo Feio e do Complexo Cambaí estão situados no intervalo entre 740 e 730 Ma. O período sugerido para a deposição das rochas carbonáticas da Formação Passo Feio é de 770 a 730 Ma, e entre 740-730 para o Complexo Cambaí. / The São Gabriel Block, located in the central zone of the crystalline basement of Rio Grande do Sul has extensive Neoproterozoic records of the Brasiliano Cycle, contained in igneous and metamorphic complexes. These complexes also keep sedimentary records with metamorphosed carbonate sequences whose tectonic evolution is poorly understood. These sequences are found in Passo Feio Formation, located in Caçapava do Sul region, in Complex Cambaí, at Vila Nova do Sul region and in Coxilha do Batovi metavolcanosedimentary Complex, in the São Gabriel region. The Passo Feio Formation carbonate rocks consist of impure dolomite marbles. The Cambaí Complex samples are classified as impure calcite marbles. Coxilha do Batovi Complex samples include calcite and calc-silicate marbles whose mineral assemblage are composed predominantly of calcite in some samples and graphite in others, with quartz rates up to 10% showing the siliciclastic contribution to the protolith. Zircon ages of associated rocks from previous works indicate an interval between 770-700 Ma for carbonate deposition in S. Gabriel Block. The carbonates from Passo Feio Formation were affected by dolomitization process during or early after its deposition, while the carbonates from Cambaí Complex were not affected by dolomitization. Trace elements and REE geochemistry of marbles indicate preservation of original signature of carbonate protoliths along different metamorphic grades; Coxilha do Batovi (low grade), Passo Feio Formation and Cambaí Complex (medium grade). The integrated analysis of Sr isotope, 13C and 18O from Passo Feio Formation and Cambaí Complex revealed the preservation of primary isotopic signatures. The Passo Feio Formation signatures are: 0,7074 (Sr87/Sr86), -0,26‰ and 2,44‰ (δ13CPDB) and -5,68 (δ18OPDB). In Cambaí Complex, the primary signatures are: 0,7069 (Sr87/Sr86), 5,75 (δ13CPDB) and -11,64 (δ18OPDB). When compared with the variation of these isotopes in seawater along the Neoproterozoic it appears that Passo Feio Formation and Cambaí Complex are situated in the range between 740 and 730 Ma. Based on these data it is suggested that the São Gabriel Block depositional event occurred between 770-700 Ma. The period suggested for the carbonate rocks depositional event of Passo Feio Formation is between 770-730 Ma, and specifically between 740-730 for Cambaí Complex.

A Formação Tombador, Mesoproterozoico, compreende diferentes sistemas deposicionais, depositados em um bacia sag, que abrangem desde sistemas aluviais a estuarinos. Os depósitos bem preservados e sua ampla ocorrência em escala regional (~300 km) faz com que a Formação Tombador seja um excelente caso de estudo no Proterozoico. Foram reconhecidas três sequências deposicionais, limitadas por superfícies erosivas em escala regional no topo da Formação Tombador. A Sequência I é composta na base por canais fluviais cascalhosos entrelaçados rasos, que são sotopostos por depósitos de dunas e lençóis de areia eólicos e inundações em lençol intermediário. O limite inferior desta sequência é caracterizado por uma discordância angular intra-Tombador sobre os sistemas fluvio-estuarinos, evidenciada por uma mudança abrupta de fácies e mudança nas paleocorrentes. Os sistemas fluvio-estuarinos abaixo da discordância apresentam paleocorrentes para noroeste enquanto que os sistemas fluviais acima do limite de sequências indicam um transporte para sul. Uma nova entrada abrupta de depósitos conglomeráticos relacionados a sistemas de leques aluviais sobre a sucessão fluvio-eólica, marca o limite da Sequência II. A Sequência III é caracterizada por sistemas fluvio-estuarinos na porção superior da Formação Tombador, que são progressivamente sucedidos por sistemas marinhos rasos (Formação Caboclo), definindo uma tendência geral transgressiva. As Sequências I e II refletem um soerguimento da área-fonte em resposta a movimentações tectônicas. A mudança abrupta de paleocorrentes dos fluviais basais da Sequência I indicam uma reestruturação regional das redes de drenagens, enquanto que os sistemas de leques aluviais da Sequência II sugerem sedimentos depositados por uma tectônica sin-deposicional. Os limites de sequências II e III é marcado por uma superfície erosiva regional. A discordâncias entre as sequências II e III revela um hiato significante no topo da Formação Tombador sugerindo uma origem tectônica para esta discordância. / The Mesoproterozoic Tombador Formation encompasses different depositional systems deposited in a sag basin, ranging from estuarine to alluvial. The well preserved deposits and their wide occurrence in the regional scale (~300 km) define the Tombador Formation as an excellent case study for the depositional patterns prevailing during the Proterozoic. Three depositional sequences were recognized for the Upper Tombador Formation, bounded by three semi-regional scale unconformities. Sequence I is composed of shallow, gravel-bed braided channels at its base, which are overlain by fine- to coarse-grained sandstones related to aeolian sand sheets and dunes and intermediate sheetfloods. The lower boundary of this sequence is characterized by an angular unconformity cutting fluvio-estuarine deposits, evidenced by an abrupt change of facies and fluvial palaeocurrents. The fluvio-estuarine deposits below the sequence boundary display palaeocurrents to northwest, whereas the fluvial strata above the unconformity show southeastward palaeocurrents. A new abrupt entrance of conglomeratic deposits related to alluvial fans systems overlying the fluvio-aeolian successions marks the lower boundary of Sequence II. The Sequence III is characterized by fluvio-estuarine systems in the top of the Upper Tombador Formation, that are progressively covered by shallow marine systems (Caboclo Formation), defining a general transgressive trend. The pattern of sequences I and II probably reflects the uplift of source areas in response to tectonic movements. The palaeocurrent change in Sequence I indicates a regional rearrangement of the drainage networks, while the alluvial fan systems of sequence II suggest sin-depositional tectonic pulses. The regional erosive surface between sequences II and III reveals a significant hiatus close to the Tombador Formation top, what suggests a tectonic origin for this unconformity.

As recentes descobertas de acumulações gigantes de hidrocarboneto nas coquinas e outras rochas carbonáticas lacustres das supersequência Rifte e Pós-Rifte (pré-sal) das Bacias de Campos e Santos tem fomentado uma série de pesquisas focadas em entender a gênese destes reservatórios singulares. Esta pesquisa se concentra em entender o modelo deposicional e evolução das rochas bioclásticas retrabalhadas e demais rochas associadas pertencentes a Formação Coqueiros, depositadas em alto externo no norte da Bacia de Campos, durante a transição entre as fases final de rifte e sag, a partir da integração de dados petrográficos de amostras laterais e testemunho, dados sísmicos e de perfis de poços. Sete fácies carbonáticas, duas magnesianas, uma siliciclástica e três híbridas foram definidas a partir de análise combinando informações de amostras laterais e estruturas sedimentares interpretadas em perfis de imagem. Rudstones e grainstones bioclásticos com moderado a alto retrabalhamento das conchas representam 65% das amostras descritas. Diversas evidências apontam para um ambiente deposicional lacustre predominantemente raso, dominado por correntes de tempestades, sendo as principais: (i) presença de rudstones com estratificações cruzadas de alto ângulo (>14°) e paleo-correntes de longshore; (ii) ocorrência pontual de sedimentos lamosos intercalados a espessos pacotes de rudstones bioclásticos amalgamados, indicando ambiente sujeito a correntes de maior energia, acima da zona de ação de ondas de tempo bom; (iii) predomínio de depósitos de rudstones desprovidos de matriz sobre o alto estrutural, com grande continuidade lateral, coerentes com processos de tempestades atuantes sobre amplas áreas de lago raso; (iv) depósitos de rudstones maciços, com conchas desorganizadas, semelhantes aos depósitos bioclásticos costeiros modernos da Califórnia e de Shark Bay. Três conjuntos de associação de fácies são propostos : (i) conjunto de alta energia, representado por rudstones e grainstones bioclásticos desprovidos de matriz, depositados entre as regiões de shoreface e berma, acima do nível de ação de onda de tempo bom (FWB); (ii) conjunto de baixa energia, formado pelas fácies hibridas com matriz lamosa ou peloidal e demais fácies de granulometria inferior à areia média, depositados abaixo do FWB ou em ambientes rasos protegidos (backshore); (iii) conjunto formado principalmente por facies de oóides argilo-magnesianos, cujo controle é dado pela composição mais alcalina da água do lago. Blocos diagramas dos modelos deposicionais de cada uma das cinco unidades sismo-estratigráfica estabelecidas para a Formação Coqueiros na área de estudo permitiram inferir a evolução das associações de fácies ao longo do tempo, evidenciando uma tendência geral de raseamento do lago, culminando com a discordância Pré-Neo-Alagoas (DPA). O padrão de paleo-correntes sugere atuação de mais de uma direção de vento sobre o alto externo, um mais forte vindo de noroeste e outro mais brando vindo de sudeste, resultando em fácies bioclásticas limpas de matriz e com bom potencial como reservatório em ambos os flancos do alto estrutural. Estas direções de ventos propostas para o Eobarremiano e Neoaptiano no norte da Bacia de Campos são de extrema importância para prever a localização das melhores fácies deposicionais da Fm. Coqueiros em outras áreas alvo de exploração de hidrocarboneto. / Recent discoveries of giant hydrocarbon accumulations in coquinas and other lacustrine carbonate rocks of Rift and Post-Rift (pre-salt) supersequences of Campos and Santos Basins have stimulated a series of studies focused on understanding the genesis of these unique reservoirs. An integrated petrologic-sedimentologic-stratigraphic-seismic study of Coqueiros Formation allowed characterizing the depositional model and evolution of reworked bioclastic rocks and other associated rocks deposited on the external high in the north of Campos Basin during the transition between late rift and sag stages. Seven carbonatic facies were defined from analysis combining information from sidewall core and sedimentary structures interpreted in image logs, in addition to one siliciclastic, two magnesian, and three hybrids facies. Bioclastic rudstones and grainstones with moderate to high reworking of the shells represent 65% of the samples described. Several pieces of evidences point to a predominantly shallow lacustrine depositional environment, dominated by storm currents: (i) presence of rudstones with high-angle cross-bedding (>14°) and longshore paleocurrents; (ii) limited occurrence of muddy sediments interbedded with thick packages of amalgamated bioclastic rudstones, indicating environment subject to high energy currents, above the fairweather wave base (FWB); (iii) predominance of rudstones deposits devoid of matrix on the structural high, with great lateral continuity, consistent with processes of storms acting on large areas of shallow lake; (iv) deposits of massive rudstones, with disorganized shells, similar to the modern coastal bioclastic deposits of California and Shark Bay. Three sets of facies association are proposed: (i) high energy set, represented by bioclastic rudstones and grainstones devoid of matrix, deposited between the shoreface and berm regions, above the FWB; (ii) low energy set, formed by hybrid facies with muddy or peloidal matrix and other facies of grain-size finer than medium sand, deposited below the FWB or in protected shallow environments (backshore); (iii) and an alkaline set, formed mainly by magnesian clay ooids, whose control is given by the more alkaline composition of lake water. Block diagrams of each of the five seismic-stratigraphic units, established for the Coqueiros Formation in the study area allowed to infer the evolution of the facies associations over time, demonstrate the general falling of relative lake level culminating in the pre-Neo-Alagoas unconformity (DPA). Paleocurrents suggests the activity of more than one wind direction over the external high, the stronger coming from northwest and a milder one coming from southeast, resulting in clean matrix bioclastic facies with good reservoir potential on both flanks of the structural high. These proposed wind directions for the Eobarremian and Neoaptian in the north of Campos Basin is extremely important to predict the location of the best depositional facies of the Coqueiros Formation in other target areas for hydrocarbon exploration.

A Formação Tombador, Mesoproterozoico, compreende diferentes sistemas deposicionais, depositados em um bacia sag, que abrangem desde sistemas aluviais a estuarinos. Os depósitos bem preservados e sua ampla ocorrência em escala regional (~300 km) faz com que a Formação Tombador seja um excelente caso de estudo no Proterozoico. Foram reconhecidas três sequências deposicionais, limitadas por superfícies erosivas em escala regional no topo da Formação Tombador. A Sequência I é composta na base por canais fluviais cascalhosos entrelaçados rasos, que são sotopostos por depósitos de dunas e lençóis de areia eólicos e inundações em lençol intermediário. O limite inferior desta sequência é caracterizado por uma discordância angular intra-Tombador sobre os sistemas fluvio-estuarinos, evidenciada por uma mudança abrupta de fácies e mudança nas paleocorrentes. Os sistemas fluvio-estuarinos abaixo da discordância apresentam paleocorrentes para noroeste enquanto que os sistemas fluviais acima do limite de sequências indicam um transporte para sul. Uma nova entrada abrupta de depósitos conglomeráticos relacionados a sistemas de leques aluviais sobre a sucessão fluvio-eólica, marca o limite da Sequência II. A Sequência III é caracterizada por sistemas fluvio-estuarinos na porção superior da Formação Tombador, que são progressivamente sucedidos por sistemas marinhos rasos (Formação Caboclo), definindo uma tendência geral transgressiva. As Sequências I e II refletem um soerguimento da área-fonte em resposta a movimentações tectônicas. A mudança abrupta de paleocorrentes dos fluviais basais da Sequência I indicam uma reestruturação regional das redes de drenagens, enquanto que os sistemas de leques aluviais da Sequência II sugerem sedimentos depositados por uma tectônica sin-deposicional. Os limites de sequências II e III é marcado por uma superfície erosiva regional. A discordâncias entre as sequências II e III revela um hiato significante no topo da Formação Tombador sugerindo uma origem tectônica para esta discordância. / The Mesoproterozoic Tombador Formation encompasses different depositional systems deposited in a sag basin, ranging from estuarine to alluvial. The well preserved deposits and their wide occurrence in the regional scale (~300 km) define the Tombador Formation as an excellent case study for the depositional patterns prevailing during the Proterozoic. Three depositional sequences were recognized for the Upper Tombador Formation, bounded by three semi-regional scale unconformities. Sequence I is composed of shallow, gravel-bed braided channels at its base, which are overlain by fine- to coarse-grained sandstones related to aeolian sand sheets and dunes and intermediate sheetfloods. The lower boundary of this sequence is characterized by an angular unconformity cutting fluvio-estuarine deposits, evidenced by an abrupt change of facies and fluvial palaeocurrents. The fluvio-estuarine deposits below the sequence boundary display palaeocurrents to northwest, whereas the fluvial strata above the unconformity show southeastward palaeocurrents. A new abrupt entrance of conglomeratic deposits related to alluvial fans systems overlying the fluvio-aeolian successions marks the lower boundary of Sequence II. The Sequence III is characterized by fluvio-estuarine systems in the top of the Upper Tombador Formation, that are progressively covered by shallow marine systems (Caboclo Formation), defining a general transgressive trend. The pattern of sequences I and II probably reflects the uplift of source areas in response to tectonic movements. The palaeocurrent change in Sequence I indicates a regional rearrangement of the drainage networks, while the alluvial fan systems of sequence II suggest sin-depositional tectonic pulses. The regional erosive surface between sequences II and III reveals a significant hiatus close to the Tombador Formation top, what suggests a tectonic origin for this unconformity.

O Bloco São Gabriel, localizado na zona central do embasamento cristalino do Rio Grande Sul, apresenta extensos registros do Neoproterozóico do Ciclo Brasiliano, contidos em complexos ígneos e metamórficos. Esses complexos também guardam registros sedimentares, com sequências carbonáticas metamorfisadas, cuja evolução tectônica é pouco conhecida. Essas sequências são observadas na Formação Passo Feio (Caçapava do Sul), no Complexo Cambaí (Vila Nova do Sul) e no Complexo Metavulcano-sedimentar Coxilha do Batovi (São Gabriel). As rochas carbonáticas da Formação Passo Feio compreendem dolomita mármores impuros. As amostras do Complexo Cambaí são classificadas como calcita mármores impuros. Os mármores do Complexo Coxilha do Batovi compreendem litotipos calcíticos e cálcio-silicáticos, cuja assembleia mineral é composta predominantemente por calcita em alguns exemplares e por grafita em outros, com percentuais de até 10% de quartzo, demonstrando contribuição siliciclástica no protólito. Idades de zircões de rochas associadas com os mármores, de trabalhos anteriores, indicam um intervalo entre 770 – 700 Ma para a deposição dos carbonatos do Bloco São Gabriel. Os carbonatos da Formação Passo Feio sofreram dolomitização durante ou logo após a deposição, enquanto os carbonatos do Complexo Cambaí não foram afetados pela dolomitização. A geoquímica dos elementos traços e terras raras indica que os mármores analisados preservaram as assinaturas originais do protólito nos diferentes graus metamórficos: Coxiha do Batovi (grau baixo), Formação Passo Feio e Complexo Cambaí (grau médio). A análise integrada dos isotópicos de Sr, 13C e 18O da Formação Passo Feio e do Complexo Cambaí revelou a preservação de assinaturas isotópicas primárias. Na Formação Passo Feio essas assinaturas são: 0,7074 (Sr87/Sr86), -0,26‰ e 2,44‰ (δ13CPDB) e -5,68‰ (δ18OPDB). Quando comparadas com a variação desses isótopos na água do mar ao longo do Neoproterozóico, verifica-se que os mármores da Formação Passo Feio e do Complexo Cambaí estão situados no intervalo entre 740 e 730 Ma. O período sugerido para a deposição das rochas carbonáticas da Formação Passo Feio é de 770 a 730 Ma, e entre 740-730 para o Complexo Cambaí. / The São Gabriel Block, located in the central zone of the crystalline basement of Rio Grande do Sul has extensive Neoproterozoic records of the Brasiliano Cycle, contained in igneous and metamorphic complexes. These complexes also keep sedimentary records with metamorphosed carbonate sequences whose tectonic evolution is poorly understood. These sequences are found in Passo Feio Formation, located in Caçapava do Sul region, in Complex Cambaí, at Vila Nova do Sul region and in Coxilha do Batovi metavolcanosedimentary Complex, in the São Gabriel region. The Passo Feio Formation carbonate rocks consist of impure dolomite marbles. The Cambaí Complex samples are classified as impure calcite marbles. Coxilha do Batovi Complex samples include calcite and calc-silicate marbles whose mineral assemblage are composed predominantly of calcite in some samples and graphite in others, with quartz rates up to 10% showing the siliciclastic contribution to the protolith. Zircon ages of associated rocks from previous works indicate an interval between 770-700 Ma for carbonate deposition in S. Gabriel Block. The carbonates from Passo Feio Formation were affected by dolomitization process during or early after its deposition, while the carbonates from Cambaí Complex were not affected by dolomitization. Trace elements and REE geochemistry of marbles indicate preservation of original signature of carbonate protoliths along different metamorphic grades; Coxilha do Batovi (low grade), Passo Feio Formation and Cambaí Complex (medium grade). The integrated analysis of Sr isotope, 13C and 18O from Passo Feio Formation and Cambaí Complex revealed the preservation of primary isotopic signatures. The Passo Feio Formation signatures are: 0,7074 (Sr87/Sr86), -0,26‰ and 2,44‰ (δ13CPDB) and -5,68 (δ18OPDB). In Cambaí Complex, the primary signatures are: 0,7069 (Sr87/Sr86), 5,75 (δ13CPDB) and -11,64 (δ18OPDB). When compared with the variation of these isotopes in seawater along the Neoproterozoic it appears that Passo Feio Formation and Cambaí Complex are situated in the range between 740 and 730 Ma. Based on these data it is suggested that the São Gabriel Block depositional event occurred between 770-700 Ma. The period suggested for the carbonate rocks depositional event of Passo Feio Formation is between 770-730 Ma, and specifically between 740-730 for Cambaí Complex.