Helenice Vital

Submarine canyons provide a conduit for continental shelf-slope exchange through topographically induced processes, such as downward and upward flows, which impact the ecosystems nearby, natural resources, and sedimentary processes. This paper aims to analyze the Natal Canyon hydrodynamics, in the Brazilian Northeast Margin, and its effects on the suspended particles. For this purpose, a simulation using the Coastal and Regional Ocean Community model was built and validated with in situ data. Furthermore, a 3D particle-tracking numerical experiment was built with the velocity field of the oceanic simulation using the Ichthyop model for 3 different positions: on the southern canyon’s rim, on the canyon’s head, and in the current pathway on slope. Circulation within the Natal Canyon is characterized by a semi-permanent anticyclonic pattern, which intensifies during periods of stronger boundary current flow. While this circulation promotes upward water movement, its effect is largely suppressed by the strong regional thermohaline stratification. In all scenarios simulated, the current is strong enough to carry most of the suspended particles (~95%) northward. Although the general westward canyon transport, the current is not enough strong to avoid entrapment of particles (~2%) into the canyon. A small part of the particles (<2%) reaches the middle shelf through the canyon’s head and the coastal current. The results indicate that the Natal Canyon dynamic is wind-driven and is favorable to downward flow. This context impacts the suspended particles and may explain the starved-shelf condition in low latitudes shelves as in the eastern margin of Rio Grande do Norte-Brazil. Therefore, the western boundary current interactions with the margin physiography and submarine canyons control the morpho-sedimentary conditions and affect ecosystems on the Brazilian eastern shelf

Detailed seafloor mapping is fundamental for understanding the morphology and organization of submarine systems. In deep-marine environments, where direct observation is limited, high-resolution bathymetric surveys and acoustic backscatter data allow the identification of geomorphological features and the inference of sedimentary flow types and morphodynamic domains operating within submarine canyons. This study characterizes the sedimentary dynamics of the Jaguaribe Canyon, located in eastern Ceará within the Potiguar Basin – Equatorial Brazilian Margin, based on the integrated analysis of multibeam bathymetry and backscatter data acquired in 2022 as part of the SeabedMap Project. The datasets were processed using CARIS HIPS and SIPS software, and canyon morphology was analyzed through longitudinal and transverse profiles along the axial channel. The integrated interpretation enabled the recognition of gullies, submarine terraces, and fan deposits, allowing subdivision of the system into three morphodynamic domains: (i) an Upper Erosional Domain, dominated by gullies and mass-wasting processes, representing a sector of high instability and potential geohazard occurrence; (ii) an Erosional–Depositional Transition Domain, characterized by submarine terraces; and (iii) a Proximal Submarine Fan Domain, associated with flow confinement within the axial channel and subsequent overspill. Morphologically, the Jaguaribe Canyon is consistent with Type I canyons, displaying a canyon head developed on the continental shelf, a continuous axial channel, and the development of a submarine fan, indicating efficient sediment transfer to the deep-marine environment. The orientation and segmentation of the channel suggest possible structural control on the system configuration. These results reinforce the importance of the Jaguaribe Canyon as an efficient sediment-routing system on the Brazilian Equatorial Margin, with implications for geohazard assessment and the formation of deposits of exploratory interest.

Mapear o fundo marinho é um objetivo global da Década do Oceano. No caso da margem equatorial brasileira (MEB), região considerada uma província petrolífera emergente, conhecer o fundo marinho é ainda mais urgente e essencial para minimizar riscos geológicos em projetos de infraestrutura offshore e monitorar áreas ambientalmente sensíveis. Esta pesquisa objetiva compreender a morfologia do talude continental leste do estado do Ceará, setor adjacente ao Rio Jaguaribe, na MEB. Para tal propósito, foram utilizados dados de batimetria multifeixe adquiridos pelo Projeto SeabedMap e um volume sísmico concedido pela ANP. Os dados foram analisados a fim de caracterizar as principais feições submarinas e avaliar processos geológicos e oceanográficos que influenciam a estabilidade do fundo. Foram identificados 13 cânions submarinos de perfis em “V” e “U”. Nove cânions foram classificados em estágio evolutivo de transição e quatro cânions, em estágio maduro. Seus comprimentos variam de 11,2 a 45,1 km, larguras de 1 a 4,1 km e profundidades entre 0,2 e 0,5 km. Quatro deles apresentam sinuosidade acima de 1,1 e dois exibem inclinação de 8°, sendo este valor superior à média regional. Também foram mapeadas ravinas com 0,45 a 5,1 km de extensão, movimentos de massa (com formatos semicirculares e triangulares), cinco depressões circulares, dunas e diversas cadeias sedimentares. O mapeamento destas feições proporcionou conhecimento sobre os processos geológicos e oceanográficos que moldam o ambiente deposicional marinho profundo da região. Os resultados fornecem subsídios que podem auxiliar no planejamento espacial marinho, na prevenção de riscos associados à instalação de cabos e dutos submarinos em áreas instáveis, além de contribuírem para futuras pesquisas em geohabitats e para a gestão ambiental dessa região do talude continental do Atlântico equatorial.

The northeastern outer shelf in Brazil is a complex ecotone that holds significant information on Holocene sedimentary processes and evolution. X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), and scanning electron microscopy/energy dispersive spectrometry (SEM/EDS) were employed to investigate bioclastic sedimentary facies and patches of relict siliciclastic sands. Radiocarbon dating (AMS) indicates that the carbonate sediments and corals formed in the past millennium. The sediment samples were divided into two groups using a multivariate analysis of XRD and XRF. The first group consists of siliciclastic materials, characterized by Si, Al, Fe, K, Zr, and Ti, and has low levels of carbonate and organic matter. The second, bioclastic and mixed facies, has a high carbonate content and exhibits elevated concentrations of Ca, Sr, and Mg, indicating authigenic processes. The EDS data revealed that the shells predominantly consisted of Cl, Cu, Al, Fe, and Ca. The terrigenous sites are detached from the coastal sources and are mainly located within the reef areas of the outer shelf. The erosion processes in these areas were inefficient to eliminate the siliciclastic sediments. This deposit trapped in inter reef sediments holds the key to understanding the timing and interactions between past coastal processes, shelf valley incision, and reef evolution during the Late Holocene transgression.

The formation of the >1000 km long Brazilian Equatorial Margin (BEM) is not yet understood. Limited accessibility of data has caused its classification as a transform margin based on its geodynamic situation during the separation of Africa and South America. However, a newly available grid of seismic reflection lines imaging the entire crust along ~500 km of the BEM provides a comparatively high-resolution map of its structure that questions the classic interpretation of the system, but also does not agree with end-member models of Atlantic Margin rifting. The dataset consists of ~10k km of 2D seismic reflection lines and several exploration wells provided by the Brazilian National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP). The area covered by the grid extends from the south of the Romanche Fracture Zone to Touros High. The imaged domains extend under the continental shelf, the continental slope, and the deep-water basin. The aim of this work is to discuss the crustal structure, the distribution and age of syn-rift sediment and how syn-rift deformation styles vary along the BEM We have interpreted and mapped the Moho reflection along most of the region, as well as the base of the sediment cover, defining the geometry of the possibly crystalline basement. The basement thickness thins from ~7-4 s Two-Way Time (TWT) under the continental shelf to ~4-2 s TWT under the continental slope and from ~2.0-1.5 s TWT to under the deep-water basin where the basement thickness ranges 4.9-2.2 s (TWT). We have mapped and age-calibrated syn-rift sediment deposits from under the continental shelf to the deep-water basin. The style of deformation and distribution of syn-rift strata changes from south to north along the study region. At the Touros High Plateau, the southernmost region of the Equatorial Margin, the basement and syn-rift strata across the continental slope and deep-water basin are cut by steep faults with a deformation pattern that may indicate a strike-slip transform-type kinematic opening. On the central to northern sectors of the study area, syn-rift strata fill the space created by normal faults. These faults, that define a complex pattern, can dip landward or seaward and cause blocks to be tilted. Apparently, most faults exhibit small offsets and only a few cut and offset (>0.3 s TWT) the top of the basement by a significant amount. The style of crustal thinning and the syn-tectonic strata and fault geometry indicate that only the southernmost sector of Touros High contains structures supporting transform tectonics. The central and north sectors display a gradual seaward crustal thinning and lack evidence of significant syn-rift magmatism. The often-well-imaged Moho suggests a deep-water margin floored by a fairly constant-thickness basement, which indicates the lack of mantle exhumation. The seismic structure supports a transition from faulted and gradually thinned crust overlaid by syn-rift strata to a constant-thickness basement that lacks significant faulting and syn-tectonic deposits, which may be interpreted as the first formed oceanic crust during the Cretaceous Magnetic Quiet Zone.

Este artigo representa a integração e interpretação de dados pretéritos, atividades de campo — com posterior análise laboratorial —, realizados na região costeira, litoral oriental do Rio Grande do Norte, entre os municípios de Baía Formosa e Natal, acerca do registro estratigráfico de um paleonível marinho pleistocênico. A variação da linha de costa e suas feições morfológicas estão associadas diretamente a interferências tectônicas e paleoclimáticas. Essas variações modelam os sistemas deposicionais localmente atuantes, empilhando unidades litoestatigráficas com assinaturas únicas, no que diz respeito ao litotipo, estruturas sedimentares, diagênese, idades deposicionais e cristalização da rocha fonte. Avaliações sedimentológicas e granulométricas apontam ambientes de baixa energia de deposição, correlatos a sistemas de intermarés. Para tal foram descritos afloramentos, confeccionadas lâminas e realizada análise em granulômetro. Análises isotópicas Sm-Nd, incluindo sedimentos adjacentes a linha de costa, foram realizadas objetivando a caracterização das assinaturas isotópicas e identificação de suas prováveis áreas-fonte. Após o processamento das informações, foi possível caracterizar e inserir, na estratigrafia regional, a Formação Barra de Tabatinga, depositada possivelmente durante o pulso transgressivo pleistocênico, com granulometria de areia média à grossa, e assinatura isotópica concentrada no Paleoproterozoico inferior (Sideriano); diferente das unidades sotoposta e sobreposta, respectivamente, Grupo Barreiras (granulometria bem heterogênea e assinatura isotópica distribuída ao longo de todo Paleoproterozoico) e os Depósitos Eólicos Litorâneos (granulometria de areia fina à média).

Single-channel seismic data is still a challenge to apply fundamental seismic processing techniques such as deconvolution and migration. This study proposes a processing workflow for high-resolution seismic data regarding problems of low signal/noise ratio, static variations, and multiples, which restrict the geological information of shallow strata. The data was acquired using an Applied Acoustics Squid2000 sparker system, operating up to 2500J, with a frequency range of 100-1200Hz. The survey was carried out on the continental shelf of Bahia state near the Jequitinhonha delta aiming to investigate stratigraphic structures of Quaternary deposits. The processing flow explores fundamentally the predictive deconvolution and Kirchhoff migration and applies static correction, band-pass filter, amplitude correction, and average filter. Deconvolution slightly attenuated the multiple and broadened the data frequency spectrum. Kirchhoff migration collapsed the diffraction hyperbolas, enhanced coherency and continuity of reflectors along with the data, and moved dip reflectors to a more realistic position. Static correction combined with post-stack migration and average filter smoothed the undulating seabed reflector and subsurface reflectors. The results confirmed the efficiency of the proposed workflow by the removal of random noises, correction of static variations, placement of reflectors close to their real position, and provision of a high signal/noise ratio image from the subsurface.Keywords: Subbottom profiling; shallow shelf; Kirchhoff migration; deconvolution; static correction. Processamento de Dados Sísmicos Marinhos de Alta Resolução Usando Sistema Sparker Monocanal: Plataforma da Bahia, BrasilResumo. Dados de sísmica rasa ainda são um desafio para aplicar técnicas fundamentais de processamento sísmico, como deconvolução e migração. Este artigo propõe um fluxo de processamento para dados de sísmica rasa quanto a: baixa razão sinal/ruído; ruídos aleatórios; correção de amplitude; variações estáticas e múltiplas. Os dados foram adquiridos utilizando um sistema sparker da Applied Acoustics Squid200, potência de 2500J, faixa de frequência de 100-1200Hz. O levantamento foi realizado na plataforma continental da Bahia próximo ao delta do Rio Jequitinhonha para investigar estruturas estratigráficas rasas. O processamento explora fundamentalmente a deconvolução preditiva e a migração Kirchhoff e, secundariamente, a correção estática e de amplitude, filtro passa-banda e filtro de média de traço. A deconvolução atenuou levemente a múltipla, removeu ruídos aleatórios e ampliou o espectro de frequência do dado. A migração Kirchhoff colapsou as hipérboles de difração, aumentou a continuidade lateral dos refletores e os moveu para posições mais realistas. A correção estática sequenciada pela migração e filtro de média suavizaram o efeito ondulado dos refletores. Os resultados confirmam a eficiência do fluxo pela remoção de ruídos, correção das variações estáticas, reposicionamento de refletores e fornecimento de uma imagem sísmica de alta razão sinal/ruído de subsuperfície da plataforma continental da Bahia.Palavras-chave: perfilagem de subfundo; plataforma rasa; migração Kirchhoff; deconvolução; correção estática.

Processos erosivos na praia de Ponta Negra em Natal (RN), têm sido relacionados ao baixo suprimento de sedimentos terrígenos e ao substrato predominantemente carbonático que favorecem as condições de plataforma faminta. Neste trabalho o mapeamento de padrões e feições do substrato marinho foi aplicado a análise da dinâmica sedimentar costeira-plataformal. Utilizou-se um mosaico de imagens acústicas adquiridas por um sistema de varredura multifeixe numa área de 31 km² entre as profundidades de 10 e 14 m. O processamento dos dados hidroacústicos consistiu na aplicação de filtros, ganhos e correções geométricas. Adicionalmente, foram processadas imagens LANDSAT 8 com correção atmosférica, composição de bandas e realce de histogramas. Foram reconhecidos dois padrões acústicos, um homogêneo e outro heterogêneo, distribuídos em quatro níveis de intensidade acústica associados às diferenças texturais dos sedimentos de fundo. As feições morfológicas observadas nas imagens acústicas são em geral associadas as dunas transversais ao fluxo com espaçamento variando entre 0,6 e 100 m. A imagem LANDSAT 8 ETM+ revelou a presença de sand ribbons paralelas a costa com comprimento de onda entre 500 m e 710 m, sobrepostas por dunas transversais observadas nos padrões acústicos. As dimensões das dunas transversais indicam que o suprimento sedimentar na área é baixo, implicando no baixo desenvolvimento da altura dessas feições. Embora haja diversidade nas características da plataforma leste e norte do RN, os regimes hidrodinâmicos produzem feições semelhantes associadas aos processos erosivos costeiros adjacentes.