UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE GEOLOGIA DO PETRÓLEO
CONVÊNIO UFRGS/ANP
AGÊNCIA NACIONAl DO PETRÓLEO
CARACTERIZAÇÃO PETROLÓGICA E GEOQUÍMICA DOS
ARGILOMINERAIS ESMECTÍTICOS DO CAMPO DE FAZENDA
ALEGRE, BACIA DO ESPÍRITO SANTO
Vanius Silveira Drozinski
ORIENTADOR
Prof. Dr. Luiz Fernando De Ros
COMISSÃO EXAMINADORA
Prof. Dra. Ana Maria Pimentel Misuzaki
Prof. Dra. Márcia Boscato Gomes
Prof. Dr. Marcus Vinícius Dornelles Remus
COMISSÃO DOS PROJETOS TEMÁTICOS
Prof. Dr. Norberto Dani
Prof. Dr. Claiton M. S. Scherer
Prof. Dr. Marcus V. D. Remus
Trabalho de Conclusão do Curso de Geologia apresentado na forma de monografia,
junto à disciplina Projeto Temático em Geologia III, como requisito parcial para a
obtenção do grau de Geólogo.
Porto Alegre, janeiro de 2004
II
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Sumário
1. Introdução 1
2. Objetivos 3
2.1. Objetivos gerais.....................................................................................................3
2.2. Objetivos específicos.............................................................................................3
3. Área de Estudo 5
3.1. Evolução Tectônica................................................................................................5
3.2. Preenchimento Sedimentar....................................................................................6
3.3. Magmatismo...........................................................................................................8
3.4. Histórico exploratório da bacia...............................................................................9
4. O Campo de Fazenda Alegre 11
4.1. Características estruturais..................................................................................11
4.2. Fácies Deposicionais e Geometria dos Corpos Turbidíticos..............................13
5. Metodologia 17
5.1. Levantamento Bibliográfico.................................................................................17
5.2. Petrografia Quantitativa......................................................................................17
5.2.1. Definição do Método........................................................................................17
5.2.2. Aplicação do Método.......................................................................................21
5.3. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).......................................................21
5.3.1. Definição do Método........................................................................................21
5.3.2. Aplicação do Método.......................................................................................23
6. Resultados 24
6.1. Textura e Composição Detrítica.........................................................................24
6.2. Constituintes diagenéticos..................................................................................25
6.2.1. Esmectita.........................................................................................................25
6.2.2. Caulinita...........................................................................................................27
6.2.3. Feldspato Potássico.........................................................................................27
6.2.4. Pirita.................................................................................................................28
6.2.5. Calcita..............................................................................................................28
6.1.2.6. Outros constituintes diagenéticos.................................................................28
6.1.3. Compactação e Porosidade.............................................................................29
7. Discussão 32
7.1. Sequência Paragenética.....................................................................................32
7.2. Autigênese de Esmectita....................................................................................33
7.3. Hipóteses das condições genéticas das esmectitas...........................................34
7.4. Impacto das esmectitas sobre a qualidade dos reservatórios............................37
7.5. Autigênese de caulinita e seu impacto na qualidade dos reservatórios.............38
7.6. Autigênese precoce de K-feldspato e seu impacto na qualidade dos
reservatórios..............................................................................................................40
7.7. Cimentação por calcita.......................................................................................41
7.8. Pirita Autigênica..................................................................................................42
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
III
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
7.9. Gipsita.................................................................................................................42
7.10. Papel da dissolução na qualidade dos reservatórios........................................42
8. Conclusões 44
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
IV
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Índice de Figuras
Figura 1: Localização da área estudada n Bacia do Espírito Santo. Detalhe da
porção centro sul da bacia mostrando o Canyon de Fazenda Cedro com a posição
dos principais campos, entre eles o Campo de Fazenda Alegre.................................6
Figura 2: Coluna estratigráfica condensada da Bacia do Espírito Santo (mod.
Biassusi et al., 1990)....................................................................................................8
Figura 3: Seção geológica regional (W-E) do Canyon de Fazenda Cedra ilustrando
a locação de alguns poços e geometria dos reservatórios do Campo de Fazenda
Alegre, e a estruturação do Canyon..........................................................................12
Figura 4: Seções geológicas do Campo de Fazenda Alegre (NE-SW e S-N)
ilustrando a geometria e o fluido de preenchimento dos corpos turbidíticos.............13
Figura 5: Sucessão vertical típica dos turbiditos do Campo de Lagoa Parda
mostrando as principais fácies deposicionais, bem como os tipos de icnofósseis
ocorrentes (Th = Thalassinoides, Op = Ophiomorpha, Pl = Planolites e He =
Helminthopsis). Os símbolos à direita da coluna indicam ripples, laminação planoparalela e bioturbação. Dentro da coluna, em preto estão ilustrados as camadas de
folhelhos e intraclastos lamosos. A granulometria é indicada pela escala na base da
coluna. (mod. de Bruhn, 1997)..................................................................................15
Figura 6: ilustra o cabeçalho da planilha de quantificação petrográfica...................18
Figura 7: Esquema mostrando os constituintes detríticos e diagenéticos
encontrados em uma lâmina delgada e como os constituintes detríticos são
registrados na planilha...............................................................................................18
Figura 8: Esquema mostrando os constituintes detríticos e diagenéticos
encontrados em uma lamina delgada e como os constituintes diagenéticos são
registrados na planilha.........................................................................................................19
Figura 9: esquema mostrando alguns dos diferentes tipos de porosidade
encontrados em uma lâmina delgada e como são registrados na planilha...............20
Figura 10: posição final da tabela de quantificação..................................................20
Figura 11: Imagem produzida por elétrons retroespalhados de uma das amostras de
FAL onde um cristal de feldspato (cinza) está sendo substituído ao longo das
clivagens por pirita (branco).......................................................................................22
Figura 12: Espectro EDS das gIpsitas de FAL. Os diferentes picos para um mesmo
elemento (Ca) representam energias variadas dos fótons, ou seja, elétrons
arrancados de uma determinada camada são supridos por elétrons de diferentes
camadas orbitais mais energéticas............................................................................23
Figura 13: ilustra a composição média dos arenitos de FAL. Os arenitos caem no
campo de subarcoseos........................................................................................................25
Figura 14: Espectro de EDS obtido sobre as franjas de esmectitas
autigênicas.................................................................................................................27
Figura 15: Diagrama de cimento intergranular versus volume intergranular (cf.
Houseknecht, 1987) mostrando a predominância da redução de porosidade por
compactação nos reservatórios porosos (losangulos pequenos) e por cimentação
nos níveis cimentados por calcita (quadrados maiores)............................................30
Figura 16: mostra a sequência paragenética simplificada dos reservatórios de FAL.
A espessura das barras indica a importância do processo.......................................32
Figura 17: ilustra a semelhança entre as feiçoes de cutículas encontradas nos
arenitos pleistocênicos da Bacia de Cagayan (esquerda) e nos reservatórios de FAL
(direita).......................................................................................................................34
Figura 18: esquema esplicando como ocorrem os agregados complexos de
cutículas e franjas pela alteração de minerais pesados: A) arenito de composição
imatura composto por (Q) quartzo, (F) feldspato, (Gr) granada, (Anf) anfibólio e (Bi)
biotita; B) incipiente alteração dos minerais pesados e precipitação das cutículas; C)
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
V
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
progressiva dissolução dos minerais pesados e formação e precipitação de franjas
associadas as cutículas; D) contração, fragmentação e encrespamento das cutículas
gerados por desidratação..........................................................................................35
Figura 19: as fotomicrografias ilustram as principais alterações do embasamento: A)
carbonatação e B) serpentinização...........................................................................36
Figura 20: Esquema ilustrando o efeito da cimentação por esmectita pore-lining em
reservatórios. As setas indicam pontos onde as gargantas dos poros foram
totalmente obliteradas diminuindo consideravelmente a permeabilidade. Entretanto,
a porosidade é pouco reduzida..................................................................................37
Figura 21: fotomicrografia ótica mostrando a disposição da caulinita vermicular. No
zoom, imagem de elétrons secundários ilustrando os defeitos cristalinos típicos de
caulinitas meteóricas.................................................................................................38
Figura 22: Ilustra a disposição em “ninhos” das caulinitas intergranulares. Mesmo
com as caulinitas ocupando uma significativa parcela do volume intergranular, o
óleo, dentro dos reservatórios, migra com facilidade entre os agregados, como
indicado pelas setas..................................................................................................39
Figura 23: Representação esquemática do impacto da caulinização sobre um
reservatório rico em micas. A expansão das micas pode ocupar um grande espaço
do volume intergranular.............................................................................................40
Figura 24: Ilustra como o crescimento limitado e disseminado dos K-feldspatos
autigênicos gera um impacto insignificante nos reservatórios...................................41
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
VI
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Índice de Figuras e Tabelas dos Anexos
Figuras (Anexo I)
Figura 1: grão de quartzo plutônico monocristalino.
Figura 2: grão de quartzo policristalino.
Figura 3: grão de microclinio.
Figura 4: grão de ortoclásio.
Figura 5: grão de plagioclásio.
Figura 6: grão de microclínio pertitizado.
Figura 7: fragmento de rocha plutônica.
Figura 8: lamela monocristalina de biotita.
Figura 9: lamelas monocristalinas de muscovita.
Figura 10: grão de granada.
Figura 11: grão detrítico de oxido de titânio.
Figura 12: grão de turmalina
Figura 13: intraclasto lamoso.
Figura 14: cristaloclasto de sanidina.
Figura 15: visão em detalhe das franjas de esmectita.
Figura 16: visão mais ampliada da disposição das franjas nos reservatórios.
Figura 17: imagem de elétrons secundários mostrando detalhe das franjas de
esmectita sobre um grão detrítico.
Figura 18: imagem de elétrons secundários mostrando o crescimento das franjas a
partir das cutículas de esmectita.
Figura 19: cutícula de esmectita sobre um grão de feldspato.
Figura 20: agregados complexos de cutículas e franjas duplas produzido pela
dissolução de feldspatos.
Figura 21: imagem de elétrons retroespalhados mostrando detalhe da disposição
dos agregados complexos de cutículas e franjas duplas.
Figura 22: esmectita autigênica preenchendo os espaços intergranulares (pore
filling).
Figura 23: imagem de elétrons retroespalhados mostrando detalhe da dissolução e
substituição de um cristal de K-feldspato por esmectita.
Figura 24: imagem de elétrons retroespalhados mostrando detalhe da substituição
de um cristal de biotita por esmectita.
Figura 25: esmectita substituindo um cristal de plagioclásio.
Figura 26: imagem de elétrons secundários mostrando a substituição da caulinita por
esmectita.
Figura 27: caulinita substituindo e expandindo um cristal de muscovita.
Figura 28: caulinita substituindo um cristal de feldspato.
Figura 29: caulinita preenchendo os espaços intergranulares.
Figura 30: imagem de elétrons secundários mostrando detalhe da caulinita
intergranular.
Figura 31: crescimento secundário epitaxial de K-feldsdpato ao redor de um grão de
microclínio.
Figura 32: imagem de elétrons retroespalhados mostrando o padrão de crescimento
serrilhado dos K-feldspatos autigênicos.
Figura 33: cristais isolados discretos de K-feldspato autigênico.
Figura 34: imagem de elétrons retroespalhados mostrando em detalhe a coprecipitação do K-feldspato autigênico com a esmectita.
Figura 35: pirita substituindo biotita.
Figura 36 pirita substituindo um cristal de K-feldspato.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
VII
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 37: pirita substituindo agregado de cutícula e franjas duplas.
Figura 38: imagem de elétrons secundários mostrando o detalhe de um agregado de
pirita framboidal.
Figura 39: calcita poiquilotópica corroendo de forma irregular a borda dos grãos.
Figura 40: calcita substituindo mica.
Figura 41: substituição pseudomórfica de mica caulinizada por calcita.
Figura 42: calcita microcristalina substituindo material argiloso inetrgranular. Detalhe
da calcita preenchendo e alargando as fraturas do cristal de feldspato.
Figura 43: calcita poiqulotópica afastando os grãos.
Figura 44: detalhe da relação paragenética entre a calcita e os crescimentos
secundários de K-feldspato. Fica claro que a calcita é mais tardia.
Figura 45: romboedro de dolomita parcialmente substituído por calcita (vermelha).
Figura 46: intraclasto lamoso parcialmente dissolvido substituído por pequenos
romboedros de dolomita.
Figura 47: cristal de óxido de titânio autigênico substituindo a esmectita pore filling.
Figura 48: imagem de elétrons retroespalhados mostrando um cristal discreto
isolado de quartzo autigênico.
Figura 49: imagem de elétrons secundários mostrando um cristal de gipsita.
Figura 50: cristal de apatita diagenética associado aos agregados complexos de
cutículas e franjas duplas.
Figura 51: esmectita pore-fill contraída e parcialmente dissolvida.
Figura 52: grão de feldspato parcialmente dissolvido ao longo das clivagens gerando
porosidade intragranular.
Figura 53: grão de mica parcialmente dissolvido gerando porosidade intragranular.
Figura 54: grão totalmente dissolvido gerando um poro móldico.
Figura 55: poros agigantados (oversized) gerados pela dissolução completa de
grãos.
Figura 56: fraturamento do grão de quartzo gerando porosidade.
Figura 57: fraturamento da rocha gerando porosidade.
Figura 58: contração de intraclasto gerando porosidade.
Figura 59: contração das franjas e cutículas de esmectita gerando porosidade.
Tabelas (Anexo II)
Tabela 1: Resultado da Quantificação dos Reservatórios do Campo Fazenda Alegre.
Tabela 2: Resultado da Quantificação dos níveis cimentados.
Tabela 3: Estatística das médias e máximos dos Reservatórios e Níveis Cimentados.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
VIII
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Resumo
Argilominerais diagenéticos do tipoesmectita são extremamente abundantes
nos reservatórios turbidíticos do Maastrichtiano Superior da Formação
Urucutuca na área do Campo de Fazenda Alegre, Canyon de Fazenda Cedro,
Bacia do Espírito Santo. Esta composição contrasta fortemente com a
composição essencialmente caulinítica dos argilominerais desta unidade em
outras áreas do canyon e da bacia. Este estudo tratou da caracterização
petrológica, mineralógica e geoquímica das esmectitas e dos constituintes
diagenéticos associados para a definição de suas condições de evolução e
seu impacto na qualidade dos reservatórios. Para isso, foram executadas
petrografia ótica quantitativa e microscopia eletrônica de varredura de
amostras representativas de testemunhos de cinco poços. Os processos
diagenéticos mais importantes dos reservatórios de Fazenda Alegre
consistem na precipitação de esmectita, caulinita, K-feldspato, pirita e calcita,
bem como na dissolução de grãos detríticos instáveis, e na compactação
mecânica. As esmectitas diagenéticas ocorrem em 4 hábitos principais: 1)
como finas cutículas, e 2) franjas recobrindo a superfície dos grãos; 2) como
agregados complexos de cutículas e franjas duplas produzidos pela
dissolução completa de grão; 4) como agregados maçiços substituindo grãos
de feldspatos e biotitas, bem como agregados de caulinita vermicular.
Analises de EDS indicam que essas argilas são montmorilonitas potássicas
que contém significativo Mg na estrutura. A co-precipitação de crescimentos
secundários e cristais discretos de K-feldspato autigênico com as esmectitas
indica que estas argilas precipitaram-se sob condições de alta alcalinidade.
Os hábitos, as relações paragenéticas e a composição das esmectitas
indicam que a sua origem pode estar intimamente associada à interação de
fluidos extremamente salinos através de arenitos com composição inicial
bastante imatura, particularmente enriquecida em minerais pesados e
feldspatos. Estes fluidos podem ter sido produzidos por evaporitos do Aptiano,
processos
hidrotermais
do
embasamento
ou
lutitos
intercalados
e
circundantes aos arenitos, que apresentam grãos de sanidina com aspecto de
cristaloclastos vulcânicos. Entretanto, não foram encontrados nos arenitos
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
IX
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
estudados restos de materiais vulcânicos, tais como fragmentos de rocha
vulcânica ou shards que possam ter constituído uma fonte interna para estas
argilas.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
X
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Abstract
Diagenetic smectite clay minerals are extremely abundant in the Upper
Maastrichtian Urucutuca Formation turbidite reservoirs of the Fazenda Alegre
Field, Fazenda Cedro Canyon in the Espírito Santo Basin. This composition
strongly contrasts with the overall kaolinitic composition of the clay minerals
from other areas of the canyon and the basin. This studied dealt with the
petrological, mineralogical and geochemical characterization of the smectite
clay minerals and associated diagenetic phases, with the objective of defining
their evolution conditions and impact on the quality of the reservoirs. For that,
quantitative optical petrography and scanning electron microscopy analysis
were performed over representative samples from five cored wells. The main
diagenetic processes comprise the precipitation of smectite, kaolinite, Kfeldspar, pyrite and calcite, as well as the dissolution of unstable grains and
the mechanical compaction. The diagenetic smectites occur in 4 major habits:
1) as thin coatings, and 2) rims covering the grains; 3) as complex aggregates
of coatings and double rims produced by complete replacement of grains, and;
4) as massive aggeregates replacing detrital grains, as well as kaolinite
vermicular aggregates. EDS analyses indicate that the smectites are potassic
montmorillonites that contain significant Mg in their structure. The coprecipitation of overgrowths and discrete prismatic crystals of potassic feldspar
with the smectites indicate that they were formed under high alkaline
conditions. The habits, paragenetic relationships and composition of the
smectites suggest that their occurrence is related to the inflow of strongly
saline fluids through the immature turbidite sands rich in unstable grains,
essentially of detrital heavy minerals and feldspars. Such alkaline fluids may
be related to the dissolution of Aptian evaporites, to hidrotermal processes in
the crystalline basement, or to the interbedded and surrounding mudrocks,
some of which contain sanidine grains that remble volcanic crystalloclasts.
However, no remnants of volcanic materials, such as volcanic rock fragments
or glass shards, that could have acted as internal sources for smectite
authigenesis, were detected in the studied sandstones.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
1
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
1. Introdução
A importância do estudo de argilominerais vem sendo fundamental na
industria do petróleo ao longo dos anos (e.g. Houseknecht, 1992; Worden e Morad,
2003). Os argilominerais influenciam fortemente a porosidade, a permeabilidade e
os padrões de fluxo de fluidos nos reservatórios de hidrocarbonetos (Galloway,
1979; Hawlader, 1990; Hurst et al., 1982; Silva et al., 1996; Crossey et al., 1992;
Stonecipher, 1984; Tang et al., 1994). Além disso, as argilas podem mascarar a
resistividade nos perfis elétricos, utilizados para a avaliação de reservatórios em
subsuperfície.
Este estudo trata da ocorrência anômala de argilominerais diagenéticos do
tipo esmectita nos arenitos-reservatório turbidíticos da Formação Urucutuca na área
do Campo de Fazenda Alegre (FAL), situado no Canyon de Fazenda Cedro, Bacia
do Espírito Santo (Fig. 1). Esta composição contrasta fortemente com a composição
essencialmente
caulinítica
dos
argilominerais
diagenéticos
desta
unidade
estratigráfica em outras áreas do cânion e da bacia. Além disso, a caracterização
cristalográfica, geoquímica e petrológica das esmectitas em Fazenda Alegre é
incompleta e seu comportamento a médio e longo prazo em resposta à aplicação
continuada de métodos de recuperação de hidrocarbonetos pela injeção de vapor
há pouco iniciada em parte do campo, é pouco previsível. Adicionalmente, a
ocorrência anômala destas esmectitas, restritas aos turbiditos do Maastrichtiano
Superior, deve corresponder a um evento e/ou a condições particulares cujas
implicações estratigráficas e/ou estruturais devem envolver aspectos da evolução da
bacia com significância exploratória.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
2
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
É importante ressaltar que o estudo proposto corresponde a parte de um
amplo projeto intitulado: “Origem, Distribuição e Evolução dos Argilominerais do
Campo de Fazenda Alegre , Canyon de Fazenda Cedro, Bacia do Espírito Santo”,
que envolve uma grande gama de conhecimentos e técnicas analíticas, executado
por um grupo de pesquisadores do Instituto de Geociências da Universidade Federal
do Rio Grande do Sul, tendo como conveniente a Fundação de Apoio da
Universidade Federal do Rio Grande do Sul – FAURGS – em cooperação com a
PETROBRAS.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
3
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
2. Objetivos
2.1. Objetivos Gerais
Os principais objetivos deste estudo envolvem a caracterização petrológica,
geoquímica e paragenética dos argilominerais do grupo das esmectitas e das fases
diagenéticas associadas nos reservatórios turbidíticos do Campo de Fazenda Alegre,
visando compreender a sua origem e condições de evolução, bem como definir a sua
distribuição e influência na qualidade dos reservatórios.
2.2. Objetivos Específicos
Os objetivos específicos envolvem:
1) A quantificação petrográfia dos constituintes detríticos, diagenéticos e tipos
de poros por contagem de pontos em lâminas representativas.
2) A determinação dos hábitos e padrões de distribuição espacial das
esmectitas e principais constituintes diagenéticos em relação à composição detrítica,
estratigrafia, estruturas deposicionais e de deformação.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
4
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
3) A caracterização cristaloquímica das esmectitas, com o uso de análises de
microscopia eletrônica de varredura (MEV) com suporte de microssonda de energia
dispersada (EDS).
4) O reconhecimento de potenciais materiais precursores das esmectitas
(intraclastos ou extraclastos argilosos, materiais piroclásticos, fragmentos de rochas
vulcânicas, outros fragmentos líticos, minerais ferromagnesianos detríticos).
5) A construção de modelos conceituais dos padrões de distribuição dos
argilominerais esmectíticos, dos processos diagenéticos associados e dos
parâmetros geoquímicos e geológicos de controle, com a aplicação integrada de
técnicas analíticas, petrográficas e geoquímicas.
6) A caracterização da influência das argilas esmectíticas sobre a qualidade
dos reservatórios (porosidade, permeabilidade e eficiência de recuperação de
hidrocarbonetos).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
5
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
3. Área de Estudo
3.1. Evolução Tectônica
A Bacia do Espírito Santo situa-se na margem leste brasileira entre os
paralelos 18º 20'e 21º 00'e geologicamente é delimitada pelo Alto de Vitória ao sul, o
“Paleocanyon” de Mucuri ao Norte, o embasamento cristalino a oeste e o Complexo
Vulcânico de Abrolhos a leste (Carvalho et al., 1989). Sua área abrange
aproximadamente 25.000 Km2 em suas porções emersas e submersas.
A bacia originou-se no Cretáceo Inferior, ao final do Neocomiano, como
produto provavelmente de um soerguimento local do manto, que propiciou a
formação de um longo e estreito rift responsável pela separação do Supercontinente
Gondwana. A continuação deste soerguimento ensejou o rompimento da crosta
continental sobrejacente e o aparecimento de crosta oceânica separando a placa
Gondwana em duas placas distintas (Sul-americana e Africana). O afastamento
destas placas permitiu a entrada do mar durante o Aptiano, transformando o antigo
rift numa bacia marinha restrita. Com a continuada geração de crosta oceânica, a
bacia perdeu sua característica de mar restrito passando, a partir do Cenomaniano, a
ser uma bacia marginal aberta, por efeito do abatimento dos blocos do embasamento
em direção ao oceano (Alves, 1979).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
6
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 3: Localização da área estudada n Bacia do Espírito Santo. Detalhe da porção
centro sul da bacia mostrando o Canyon de Fazenda Cedro com a posição
dos principais campos, entre eles o Campo de Fazenda Alegre.
3.2. Preenchimento Sedimentar
A Bacia do Espírito Santo é uma das bacias de margem continental leste
brasileira onde está bem representada a seqüência evolutiva característica das
bacias marginais (Carvalho et al., 1989). Sua coluna estratigráfica (Fig. 2) envolve
sedimentos do Eocretácio ao Terciário assentados sobre o embasamento cristalino
Pré-Cambriano, representado por migmatitos, granulitos e granitóides. As rochas
sedimentares mais antigas constituem os depósitos continentais da fase rift
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
7
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
(Neocomiano; cerca de 130 Ma) da Formação Cricaré. Pertencem a esta seção
folhelhos lacustres que são os principais geradores de hidrocarbonetos da bacia.
Sobre esta seção assenta-se a Formação Mariricu (Andar Alagoas; Aptiano).
Sua parte inferior, denominada de Membro Mucuri é constituída por arenitos e
conglomerados depositados em sistemas aluviais, fluviais e estuarinos, com
intercalações de folhelhos, calcários e anidritas representando curtos períodos de
transgressão marinha. Sobrepostos a estes sedimentos ocorrem os evaporitos do
Membro Itaúnas, representando uma transgressão marinha sob condições restritas
de circulação e clima árido (Biassusi et al., 1990).
Durante o Albo-Cenomaniano a bacia evoluiu para condições marinhas rasas,
propiciando o desenvolvimento de ampla plataforma carbonática assoreada, na
borda leste, por um sistema de leques costeiros, pertencentes à Formação Barra
Nova (Carvalho et al., 1989). Litologicamente, a seção é representada por
calcarenitos e calcirruditos oncolíticos peletoidais, calcilutitos, folhelhos, margas e
arenitos. A seção predominantemente clástica terrígena é denominada de Membro
São Mateus, e a carbonática de Membro Regência.
A partir do Albiano a bacia evolui para uma situação de subsidência flexural
crustal. O basculamento para leste causa o escorregamento dos evaporitos. Com o
basculamento, a seção de plataforma albo-cenomaniana é recoberta pelos depósitos
marinhos profundos do Neo-Cretáceo ao Terciário da Formação Urucutuca, pelos
carbonatos plataformais da Formação Caravelas e pelos leques costeiros da
Formação Rio Doce. Nesta seção marinha identifica-se, em escala regional, um
episódio predominantemente transgressivo em onlap e outro, a partir do Eoceno
médio, regressivo em offlap (Biassusi et al., 1990).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
8
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 4: Coluna estratigráfica condensada da Bacia do Espírito Santo (mod. Biassusi et al.,
1990).
3.3 Magmatismo
O Complexo Vulcânico de Abrolhos é uma província terciária caracterizada
pela presença de uma associação litológica complexa (Formação Abrolhos), que se
situa na porção setentrional das Bacias do Espírito Santo, Mucuri e Camuruxatiba
(Conceição et al. 1996). As rochas ígneo básicas de composição toleítica a alcalina,
os pacotes vulcanoclásticos e as eventuais intercalações com sedimentos distribuemse em três litofácies vulcânicas, de acordo com a posição em relação aos condutos
alimentadores: fácies de cone, proximal e distal (Mizusaki et al. 1994).
A idade principal deste magmatísmo, no Eoceno, é caracterizada por grande
atividade vulcânica mundial, fenômeno atribuído ora a um aumento global do fluxo de
calor, ora a uma reorganização global das placas. Do ponto de vista da tectônica, o
vulcanismo terciário de Abrolhos classifica-se do tipo hotspot, por causa de sua
situação intraplaca, mas ele teve um condicionamento complexo. Sua gênese não se
aplica apenas pela atividade de uma pluma ascendente, mas envolve a reativação de
zonas de fratura na crosta oceânica e, ainda, a uma zona de cisalhamento dextral de
idade Proterozóica no sudeste brasileiro.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
9
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
3.4 Histórico Exploratório da Bacia
Nos últimos cinco anos, as atividades de exploração e produção da
PETROBRAS no Espírito Santo tornaram-se um exemplo de revitalização no sentido
amplo da expressão. Desde o rejuvenescimento de campos maduros em terra,
passando pela exploração em novas fronteiras em águas profundas e ultraprofundas, até o desenvolvimento de campos de gás natural há muito tempo
descobertos.
Em 1957, foram iniciadas as atividades exploratórias no estado do Espírito
Santo, porém o primeiro reservatório em terra a apresentar óleo com produção
comercial só foi descoberto 12 anos depois, no município de São Mateus. Até hoje a
região norte do estado concentra importantes atividades de exploração e produção
de gás natural e óleo.
Em 1984, a produção atingiu o apogeu da 1ª fase e, logo depois, entrou num
processo de declínio. A partir de 1999/2000, iniciou-se o processo de revitalização
de campos maduros e o desenvolvimento do Campo de Fazenda Alegre, no norte
do estado registrando um crescimento na produção terrestre.
Em 1996, foi descoberto o Campo de Peroá, em águas rasas, no norte do
estado (Foz do Rio Doce), ora em desenvolvimento. Em 2001, foi descoberto o
Campo de Jubarte, o primeiro em águas profundas no litoral capixaba, que entrou
em produção antecipada no final de 2002. Atualmente, as atividades operacionais
de exploração e produção da PETROBRAS no Espírito Santo estão distribuídas em
três frentes: Pólo Terra, caracterizado pela produção terrestre no norte do estado;
Pólo Gás, representado pela produção e processamento de gás natural em terra e
futura produção no campo marítimo de Peroá; e o Pólo Águas Profundas,
representado pelas descobertas no litoral sul do estado, incluindo os campos
gigantes de Jubarte e Cachalote e novas áreas com grandes descobertas a sul.
Para traduzir em poucos números esse exemplo de transformação, as
reservas totais do Espírito Santo, todas em concessão PETROBRAS, cresceram de
20 milhões de barris, na década de 90, para cerca de 1,1 bilhão em 2002. Esse
número pode chegar a 2,3 bilhões de barris de reserva, caso as recentes
descobertas anunciadas venham a ter sua comercialidade declarada. Esse é um
impressionante crescimento de 115 vezes em cinco anos.
A produção do Espírito Santo que registrou um apogeu em 1984, com cerca
de 25 mil barris/dia, esteve declinante até 1998, atingindo o mínimo de 9 mil
barris/dia. Começou a crescer estimulado pela revitalização terrestre e o
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
10
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
desenvolvimento de Fazenda Alegre, voltando para os 25 mil barris/dia, em
dezembro de 2001. Com a entrada do piloto de produção de Jubarte no final de
2002, a produção do Espírito Santo atingiu um recorde de quase 49 mil barris/dia em
abril deste ano.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
11
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
4. O Campo de Fazenda Alegre (FAL)
4.1. Características Estruturais
Os reservatórios da Formação Urucutuca (Cretácio Superior – Terciário
Inferior) no Paleocanyon de Fazenda Cedro correspondem a sedimentos de água
profunda depositados durante a principal fase transgressiva da bacia. São arenitos
turbidíticos, escoados através de um grande canyon submarino gerado por erosão
submarina ao longo de estruturas geradas pelos esforços tencionais de rifteamento
(Stanley, 1969). Estes arenitos correspondem aos mais importantes reservatórios
emersos da Bacia do Espírito Santo.
O arcabouço estrutural do Paleocanyon de Fazenda Cedro é caracterizado
por um sistema de falhas normais geradas na fase “rift”, com direções predominantes
Norte-Sul
e
secundariamente
Nordeste-Sudoeste/Noroeste-Sudeste,
com
as
primeiras alcançando rejeitos da ordem de centenas de metros (Fig. 3).
A zona de falhamento principal Norte-Sul, denominada Zona de Charneira
Cedro-Rio Doce, divide o Paleocanyon em dois blocos, com altos desníveis no
Embasamento (Fig. 3). Associado às falhas normais Norte-Sul ocorre um sistema de
falhas transversais, denominada zona de transferência, com direções predominantes
N35E e N50W, assumindo um importante papel no controle estrutural do
Paleocanyon (Bonora et al., 1992).
O Campo de Fazenda Alegre é seccionado por uma série de falhas normais
que cortam o embasamento, sendo reativadas sucessivamente ao longo da
deposição da Fm. Urucutuca (Fig. 3). Tais falhas limitam paleoaltos de rochas pré__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
12
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
cambrianas e servem como dutos para migração do óleo; conectando-se com
superfícies erosivas. Esse tipo de erosão está de alguma maneira relacionada ao
sistema de falhamentos e controla a distribuição dos reservatórios turbidíticos, bem
como a migração de hidrocarbonetos para estes corpos.
Figura 3: Seção geológica regional (W-E) do Canyon de Fazenda Cedra ilustrando a locação
de alguns poços e geometria dos reservatórios do Campo de Fazenda Alegre, e a
estruturação do Canyon.
O controle dos níveis erosivos pela tectônica sobre a distribuição dos
turbiditos é marcante. No entanto, o trapeamento de óleo é estritamente
estratigráfico como pode ser observado nas seções geológicas (Fig. 4) e sísmicas da
área.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
13
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 4: Seções geológicas do Campo de Fazenda Alegre (NE-SW e S-N) ilustrando a
geometria e o fluido de preenchimento dos corpos turbidíticos.
4.2. Fácies Deposicionais e Geometria dos Corpos Turbidíticos
Os turbiditos de Fazenda Alegre são muito semelhantes aos do Campo de
Lagoa Parda no Canyon de Regência descritos detalhadamente por Bruhn (1997).
Por esta razão, a geometria e distribuição das fácies turbidíticas dos reservatórios de
Lagoa Parda serão utilizadas como análogos das dos reservatórios de Fazenda
Alegre.
Nos
reservatórios
de
Lagoa
Parda
foram
definidos
quatro
fácies
deposicionais, distribuidas ao longo de três complexos de canais que correspondem
a uma megassequência transgressiva marinha do Eoceno Inferior. O estudo se
baseou na descrição e correlação de testemunhos de sondagem e perfilagem
elétrica via raio-gama e resistividade. Os fácies (Fig.5) foram distinguidas com base
nas texturas e estruturas sedimentares, espessura das camadas e bioturbação. São
eles:
Fácies 1: corresponde a conglomerados e arenitos muito-grossos, maciços,
pobremente selecionados com menos de 5% de matriz lamosa. A fração cascalho é
constituída por quartzo, fragmentos de rochas plutônicas, e intraclastos lamosos
erodidos do talude. Esta fácies é interpretada como turbiditos depositados
rapidamente por correntes de turbidez de alta densidade sob condições neríticas a
batiais (com base em dados paleontológicos; Bruhn, 1997).
Fácies 2: constituído por arenitos interestratificados com folhelhos bioturbados. As
areias são, na base, maciças com granulometria variando de muito grossas a
grossas gradando em direção ao topo para arenitos médios a finos, estratificados e
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
14
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
apresentando pervasiva bioturbação. O topo destes últimos apresenta laminação
cruzada produzida por pequenas ripples. O Fácies 2 é interpretada como turbiditos
depositados por correntes de turbidez de menor densidade do que as da Fácies 1.
Fácies 3: consiste de folhelhos de coloração verde-escura interestratificados com
arenitos finos a muito finos, estratificados. É bastante comum a presença de climbing
ripples e laminação convoluta, indicando altas taxas de sedimentação por
suspensão. Pervasiva bioturbação ocorre nos arenitos e folhelhos e a razão
arenito/folhelho é de 0,2 – 0,8. Estes turbiditos foram depositados por correntes de
baixa densidade. .
Fácies 4: constituído por sucessões de folhelhos verde–escuros com raras
intercalações com arenitos
muito finos (com
ripples).
Foram
depositados
possivelmente por correntes de turbidez lamosas. Esta fácies estabelece o
background da sedimentação no Canyon.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
15
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 5: Sucessão vertical típica dos turbiditos
do Campo de Lagoa Parda mostrando
as principais fácies deposicionais, bem
como os tipos de icnofósseis
ocorrentes (Th = Thalassinoides, Op =
Ophiomorpha, Pl = Planolites e He =
Helminthopsis). Os símbolos à direita
da coluna indicam ripples, laminação
plano-paralela e bioturbação. Dentro
da coluna, em preto estão ilustrados
as camadas de folhelhos e intraclastos
lamosos. A granulometria é indicada
pela escala na base da coluna. (mod.
de Bruhn, 1997)
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
16
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Estes fácies preenchem 38 canais individuais que se amalgamam e formam
complexos de canais. Ao todo foram identificados nove complexos de canais onde
apenas os três mais jovens foram devidamente descritos CC1, CC2 e CC3 :
CC1: compreende 12 canais preenchidos principalmente pela Fácies 1 que é
substituída no topo e nas margens pela Fácies 2. As terminações upstream e
downstream (Fig.4) dos canais preenchidos mostram afinamento relativamente
abrupto em direção aos pacotes de folhelhos.
CC2: compreende 23 canais preenchidos pelos fácies 1, 2 e 3. Apresenta um
espesso pacote de folhelhos que separa o CC1 de CC2 (~48m). As terminações
downstream são muito pouco amostradas, mas mostram claramente uma gradação
da fácies 2 para fácies 3. Entretanto as terminações upstream apresentam
afinamento abrupto em direção aos folhelhos com gradação das Fácies 1 e 2 para
Fácies 3.
CC3: compreende apenas 3 canais estreitos e pouco espessos preenchidos
pelos Fácies 2 e 3 que são separados do CC2 por um pacote de folhelhos de 24
metros de
espessura. As terminações upstream mostram um afinamento
relativamente abrupto em direção as camadas de folhelhos onde a Fácies 2 é
substituída pela Fácies 3. As terminações downtream não foram observadas.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
17
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
5. Metodologia
5.1. Levantamento Bibliográfico
Consiste na compilação das publicações, relatórios e dados disponibilizados
pela PETROBRAS, com cadastramento das informações pertinentes sobre os
reservatórios estudados e sua situação geológica.
5.2. Petrografia Quantitativa
5.2.1. Definição do Método
As lâminas delgadas, preparadas de amostras impregnadas com resina
epoxy azul, são examinadas através de um microscópio óptico de luz polarizada,
dotado de um dispositivo (charriot) capaz de movimentar a lâmina segundo
intervalos regulares. A dimensão dos intervalos é proporcional à textura (tamanho
de grão) da amostra para evitar-se que dois ou mais pontos caiam sobre o mesmo
grão.
A contagem é executada segundo transversas perpendiculares à laminação ou
orientação dos grãos. A cada espaço percorrido pelo charriot é contado e registrado
diretamente em planilhas Excel o constituinte da amostra situado sob o cruzamento
dos fios do retículo da ocular do microscópio. Repete-se este procedimento até
totalizar 300 pontos contados, calculando-se a percentagem correspondente a cada
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
18
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
um dos constituintes do arcabouço (grãos detríticos), constituintes diagenéticos e
tipos de poros identificados na lâmina.
A planilha de quantificação petrográfica (Anexo 2, Tabela 1 e 2) é estruturada
em cinco partes principais:
1) Cabeçalho: neste setor são registrados a procedência da amostra, envolvendo
poço e profundidade, e o número de pontos contados. (Fig. 6)
Well
Deeph
Component
Total
FAL-04
713,85
Points
%
0
0,0
Figura 6: ilustra o cabeçalho da planilha de quantificação petrográfica.
2) Constituintes detríticos: São os grãos depositados, oriundos da desagregação
da litologias da área fonte e/ou de altos internos da bacia. Este setor da tabela
apresenta os tipos de grãos detríticos (Fig. 7).
Porosidade Intergranular
Quartzo detrítico
Feldspato detrítico
Detrital Quartz
Quartz Monocrystalline
Quartz Polycrystalline
Quartz in plutonic r.f.
Detrital Feldspar
Detrital K-feldspar
Orthoclase
Microcline
Perthite
K-feldspar in plutonic r.f.
Detrital Plagioclase
Plagioclase monocrystalline
Plagioclase in plutonic r.f.
Plutonic rock fragment
Total fine-cryst. lithics
Metamorphic rock fragment
Volcanic r.f.
Muscovite
Biotite
Mica in plutonic r.f.
Garnet
Opaques
Other Heavy Minerals
Smectitic clay grain
Mud intraclast
Carbonate bioclast/intraclast
Carbonaceous fragment
Pseudomatrix
2
1
1
3
2
1
1
1
1
0
0
Figura 7: Esquema mostrando os constituintes detríticos e diagenéticos encontrados em
uma lâmina delgada e como os constituintes detríticos são registrados na
planilha.
3) Constituintes diagenéticos: São os constituintes precipitados quimicamente após
a deposição dos sedimentos. Este setor (Fig. 8) apresenta os diferentes constituintes
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
19
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
diagenéticos e para cada um é realizada uma subdivisão de acordo com o seu hábito
e localização de ocorrência (ex.: esmectita substituindo feldspato, franjas de
esmectita, cutículas de esmectita, etc). Esta subdivisão é necessária, para que se
definam com precisão quais os constituintes diagenéticos que possuem influência
direta no controle da permo-porosidade do reservatório. Por exemplo, esmectita
substituindo feldspato não possui impacto direto na qualidade do reservatório, uma
vez que ocupa o lugar de um grão, entretanto franjas e cutículas de esmectita
controlam fortemente a permeabilidade.
Porosidade Intergranular
Quartzo detrítico
Feldspato detrítico
Total Diagenetics
Smectitic clay coatings
Smectitic clay rims
Smectite replacing biotite
Smectite in K-feldspar
Smectite in plagioclase
Smectite in heavy mineral
Smectite replacing kaolinite
Quartz overgrowth
Quartz fracture healing
K-feldspar overgrowth
Kaolin intergranular
Kaolin in feldspar grain
Kaolinite in grain
Kaolinite in mica
Kaolinite replacing mud intraclast
Kaolinite replacing smectitic clay grain
Calcite replacing kaolinized mica
Siderite in mica
Dolomite replacing intracl./pseudomatrix
TiO2 intergranular
TiO2 replacing grain
Pyrite intergranular
Pyrite in smectitic coating/rim
Pyrite in mud intraclast
Pyrite in smectitic clay grain
Pyrite in biotite
Pyrite in feldspar grain
Pyrite in other grains
Iron oxides on pyrite
Bitumen
6
1
1
1
1
1
1
Figura 8: Esquema mostrando os constituintes detríticos e diagenéticos encontrados em
uma lamina delgada e como os constituintes diagenéticos são registrados na
planilha.
4) Tipos de macroporosidade: corresponde às diferentes geometrias dos
espaços preenchidos por fluidos. Este setor (Fig. 9) apresenta os tipos de poros
encontrados na amostra, ex. (intergranular, intragranular em feldspato, dissolução
de intraclasto, móldico, etc.).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
20
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Macroporosity
Intergranular
Intragranular in K-feldspar
Intragranular in plagioclase
Intragranular in plutonic r.f.
Intragranular in mica
Intra/intercrystal. in carbonate
Moldic
Fracture
Dissolution of smectitic clay grain
Shrinkage of clay grain
Shrinkage of clay coating/rim
Oversized
4
1
1
1
1
Macroporosidade
Quartzo
Feldpato
Fragmento argiloso
Figura 9: esquema mostrando alguns dos diferentes tipos de porosidade encontrados em
uma lâmina delgada e como são registrados na planilha.
A parte final da planilha traz uma série de dados importantes que são
calculados durante a quantificação (ex.: volume intergranular, volume total de grãos,
volume total de caulinita, etc). Além disso são igualmente tabuladas, após o término
da quantificação, características texturais e de fábrica como:
Tamanho granulométrico modal: É obtido pela observação geral da lâmina e pela
medida de grãos representativos da classe modal, calculando-se a média aritmética
das medidas (Fig.10).
Seleção: obtida pela observação direta de toda amostra e por comparação com
desenhos esquemáticos (ex.: Pettijohn et al., 1972) infere-se o grau de seleção da
amostra; tanto nominalmente (ex.: bem selecionado, moderadamente selecionado,
etc) quanto numericamente (desvio padrão variando entre 0 e 2) (Fig.10).
Intergranular volume
Grain volume
Smectite Total
Kaolin Total
Nominal grain size
Modal grain size (mm)
Nominal Sorting
Sorting
80
220
33
12
26,7
73,3
11,0
4,0
medium
0,32
moderately sorted
0,8
Figura 10: posição final da tabela de quantificação.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
21
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
5.2.2. Aplicação do Método:
Foram coletadas amostras do intervalo de ocorrência das esmectitas em
cinco poços (FAL-4, FAL-27, FAL-33, FAL-50 e FAL-75) situados entre 713 e 850
metros de profundidade. Foram quantificadas 57 lâminas delgadas, onde 49
correspondem a amostras dos reservatórios e 8 são referentes a intervalos
cimentados por carbonato.
As lâminas foram examinadas detalhadamente ao microscópio ótico e as
principais feições foram documentadas em fotomicrografias digitais (Anexo 1). Os
constituintes detríticos, diagenéticos e tipos de poros foram quantificados na planilha
Excel organizada para o estudo (Anexo 2).
Foram ainda avaliadas qualitativamente (simples observação otica), três
amostras do embasamento cristalino referentes ao poço FAL-2 e duas amostras de
lutitos intercalados aos reservatórios do poço FAL-4.
5.3. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
5.3.1. Definição do Método
Na microscopia de varredura um feixe de elétrons gerado em um canhão é
focalizado por um conjunto de lentes eletromagnéticas sobre a amostra, e mediante
bobinas defletoras, percorre uma varredura sobre uma pequena região da mesma.
Como conseqüência, uma série de sinais são emitidos. Os elétrons do feixe
refletidos pela superfície da amostra (elétrons secundários) são captados por um
detector cuja resposta modula o brilho de um tubo de raios catódicos, e que é
varrido em sincronismo com o feixe eletrônico. Portanto, a cada ponto da amostra
corresponde um ponto da tela, e nele é mapeada a resposta do objeto ao feixe de
excitação. Os elétrons secundários são gerados a pequena profundidade e,
portanto, a imagem resultante é mais sensível às feições topográficas.
As imagens adquiridas a partir dos elétrons arrancados da amostra,
denominados retroespalhados (backscattered), retratam as variações de número
atômico dos elementos dos minerais na forma de um “mapa de número atômico
médio”. Quanto maior for o número atômico médio mais claro será o tom de cinza e
vice-versa (Fig. 11). Isto porque elétrons arrancados de átomos cujo núcleo possui
muitos prótons são mais energéticos do que átomos que apresentam pequeno
número de prótons.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
22
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Esta
metodologia
é
de
considerável
importância
nos
estudos
mineralógicos, tendo-se em vista que possibilita coligir informações diversas sobre a
amostra, tais como: textura e topografia, distribuição dos elementos presentes,
composição e homogeneidade química dos minerais, etc, em imagens de elétrons
secundários e/ou retroespalhados com alta definição e em aumentos da ordem de
alguns milhares de vezes registradas fotograficamente:
Figura
11:
Imagem
produzida
por
elétrons
retroespalhados de uma das amostras de
FAL onde um cristal de feldspato (cinza)
está sendo substituído ao longo das
clivagens por pirita (branco).
As imagens de elétrons secundários e retroespalhados são suplementadas
por análises de espectrometria por dispersão de energia (EDS). Este método
consiste na resposta característica de cada elemento químico à emissão do feixe de
elétrons, capaz de arrancar elétrons das camadas menos energéticas dos átomos
(mais próximas ao núcleo). Este buraco é suprido pela migração de um elétron mais
energético (mais distante do núcleo). Como neste trânsito de elétrons sobra energia,
o excesso é emitido como fótons na faixa dos raios-X com comprimentos de onda
característicos para
cada
elemento
químico,
possibilitando
assim,
a
sua
identificação discriminada no espectro obtido na análise (Fig.12).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
23
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 12: Espectro EDS das gipsitas de FAL. Os diferentes picos para um mesmo
elemento (Ca) representam energias variadas dos fótons, ou seja, elétrons
arrancados de uma determinada camada são supridos por elétrons de
diferentes camadas orbitais mais energéticas.
5.3.2. Aplicação do Método
Foram selecionadas, com base na petrografia ótica, quatro lâminas delgadas
representativas das principais feições a serem analisadas (substituição de grãos por
esmectita, intraclastos, fragmentos esmectíticos, franjas e cutículas de esmectita,
crescimento secundário de feldspato, caulinização de micas). Essas lâminas foram
polidas e cobertas por carbono para análise de microscopia eletrônica de varredura
por elétrons retroespalhados (BSE) com suporte de espectroscopia por dispersão de
energia (EDS).
Oito pequenas lascas foram coletadas das amostras de testemunhos,
montadas em placas de alumínio e recobertas por carbono e por ouro para exame
por microscopia eletrônica de varredura de elétrons secundários (SEM) com suporte
de espectroscopia por dispersão de energia (EDS), a fim de obter melhor
detalhamento e compreensão da relação paragenética das argilas em relação aos
constituintes diagenéticos e detríticos.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
24
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
6.Resultados
6.1. Textura e Composição Detrítica
Os arenitos-reservatório do Campo de Fazenda Alegre apresentam uma
granulometria que varia de areia muito grossa a muito fina, com predominância de
arenitos médios. Em analogia aos turbiditos de Lagoa Parda, os testemunhos de FAL
se encaixam nos fácies 1 e 2 de Bruhn, 1997. Alguns níveis estratificados das
amostras correspondem a depósitos de rompimento de dique marginal. Como em
Lagoa Parda os turbiditos de FAL apresentam camadas de lutitos intercaladas. Na
maior parte, são moderadamente e pobremente selecionados. Existe uma marcante
mistura entre grãos arredondados e angulosos indicando interação entre sedimentos
reciclados e de primeiro ciclo.
Composicionalmente, os arenitos são subarcóseos (sensu Folk, 1968; Fig.13).
Os grãos de quartzo (méd. 29,7% - máx. 39,3%) são essencialmente monocristalinos
plutônicos (Anexo I, Fig.1) com raros cristais de quartzo policristalinos (Anexo I,
Fig.2). Os feldspatos detríticos (méd. 22,6% - máx. 29%) são dominantemente
microclínio (Anexo I, Fig.3), e em teores subordinados ocorrem ortoclásio (Anexo I,
Fig.4), plagioclásio (Anexo I, Fig.5) e pertita (Anexo I, Fig.6). Os feldspatos mostramse comumente dissolvidos (Anexo I, Fig. 23 e 52) e substituídos por esmectita
(Anexo I Fig. 23 e 25 ) ou caulinita (Anexo I, Fig. 28).
Os fragmentos de rocha incluem somente tipos plutônicos granítico-gnáissicos
(Anexo I, Fig. 7), alcançando teores médios de 6,9% do volume total (máx. 16,3%).
Outros constituintes detríticos importantes incluem lamelas monocristalinas de micas,
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
25
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
com predominância de biotita (Anexo I, Fig. 8) em relação a muscovita (Anexo I,
Fig.9), minerais pesados (Anexo I, Fig.10, 11 e 12), e intraclastos lamosos (Anexo I,
Fig.13). A porção síltica destes intraclastos comumente mostra cristais euédricos de
sanidina (Anexo I, Fig.14), identificados como possíveis cristaloclastos, provenientes
de uma fonte vulcânica contemporânea.
Figura 13: ilustra a composição dos arenitos de FAL. Os
arenitos caem no campo de subarcóseos.
6.2. Constituintes diagenéticos
Os principais processos diagenéticos que afetam os arenitos turbidíticos de
Fazenda Alegre são a compactação mecânica, a precipitação intergranular de
esmectita, caulinita, K-feldspato e carbonato e a dissolução e substituição de
minerais detríticos por carbonato, esmectita, caulinita e pirita. A Tabela 2 (Anexo II)
apresenta todas as médias e máximos de todas as formas de ocorrência dos
constituintes diagenéticos, detríticos e tipos de porosidade.
6.2.1. Esmectita
A esmectita é o constituinte diagenético mais abundante nos reservatórios de
Fazenda Alegre (méd. 3,4%; máx. 15%) apresentando elevados teores em todos os
poços amostrados. Ela ocorre com quatro hábitos principais:
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
26
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
(1) Franjas contínuas, com espessura média de 3
µm, depositadas
perpendicularmente sobre a superfície dos grãos (rims; Anexo I, Fig. 15, 16, 17, 18).
Este hábito é o mais difundido nos turbiditos ocupando em média 1,4% (máx. 10%)
do volume total.
(2) Cutículas (coatings), com espessura média de 4 µm, recobrindo os grãos
(Anexo I, Fig. 19) ocorrem com teores médios de 1,1% (máx. 3,7). São normalmente
contínuas, entretanto, em algumas lâminas ocorrem descontínuas e localizadas nas
partes côncavas da superfície dos grãos, indicando uma provável herança por
retrabalhamento de grãos de sistemas fluviais/aluviais contemporâneos (sensu
Wilson, 1992). Freqüentemente estão substituídas por pirita.
(3) Agregados complexos de cutículas múltiplas e franjas (Anexo I, Fig.20 e 21),
ocorrem como produto da total substituição de grãos, provavelmente de minerais
pesados (ex.: piroxênios e anfibólios) e/ou de feldspatos. A disposição concêntrica
das cutículas sugere sua precipitação durante a gradual e progressiva dissolução
dos grãos, tal como observados em outros arenitos ricos em minerais pesados (e.g.,
Mathisen, 1984; Figs.). Freqüentemente estes agregados estão substituídos por
pirita (Anexo I, Fig. 37).
(4) Agregados maciços preenchendo os espaços intergranulares (pore-filling,
Anexo I, Fig.22 e 51), ou, principalmente, como produto da substituição de minerais
detríticos, incluindo K-feldspatos (Anexo I, Fig.23), biotita (Anexo I, Fig.24),
plagioclásio (Anexo I, Fig.25) e minerais pesados. Minerais diagenéticos como
caulinita também são freqüentemente substituídos (Anexo I, Fig.26).
Em análises semi-quantitativas por EDS (ex. Fig.14) sugerem que estas argilas
são montmorilonitas potássicas com significativo magnésio octaédrico (Fig)
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
27
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 14: Espectro de EDS obtido sobre as franjas de esmectitas autigênicas.
6.2.2. Caulinita
A caulinita é o segundo constituinte diagenético mais abundante dos
reservatórios de Fazenda Alegre (méd. 4,3% - máx. 14%). Ocorre como agregados
de cristais lamelares vermiformes que preenchem os poros intergranulares (Anexo I,
Fig. 29 e 30) e substituindo minerais detríticos, incluindo feldspatos (Anexo I,
Fig.28), intraclastos lamosos e principalmente micas (com preferência das
muscovitas; Anexo I, Fig. 27) na qual gera forte expansão. Freqüentemente, os
agregados de caulinita mostram sinais de dissolução e substituição por esmectita
(Anexo I, Fig.26).
6.2.3. Feldspato Potássico
Feldspato potássico autigênico é um importante constituinte diagenético dos
arenitos de Fazenda Alegre (média 0,4%; até 1,3%). Os K-feldspatos diagenéticos
ocorrem principalmente como crescimentos secundários epitaxiais (overgrowths) ao
redor dos grãos de feldspatos detríticos, principalmente de microclínio (Anexo I,
Fig.31). O desenvolvimento inicial desses crescimentos assume a forma de diversos
cristais de forma pseudo-romboédrica que se projetam da superfície dos grãos
(outgrowths) coalescendo posteriormente para formar crescimentos de contorno
serrilhado (Anexo I, Fig.32). Os feldspatos autigênicos são encontrados ainda como
cristais prismáticos discretos (Anexo I, Fig.33) ou misturados aos agregados
complexos de cutículas e franjas múltiplas de esmectita que substituem
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
28
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
pervasivamente grãos, aparentemente de minerais pesados e de feldspatos. Os
crescimentos estão comumente intercrescidos com franjas de esmectita, sugerindo
sua co-precipitação (Anexo I, Fig.34).
6.2.4. Pirita
Pirita microcristalina ocorre em agregados framboidais (Anexo I, Fig.38) e
cristais cúbicos isolados com teores médios de (2,3% - máx. 8,3%). Está,
basicamente, associada à substituição de grãos detríticos como biotita (Anexo I,
Fig.35), feldspatos (Anexo I, Fig.36) e intraclastos lamosos (Anexo I, Fig.13) e
diagenéticos como esmectita pore-filling e pore-lining.
6.2.5. Calcita
A cimentação carbonática (méd. 16% - máx. 59,7%) ocorre em níveis
específicos descontínuos e de pequena espessura intercalados aos reservatórios.
Estes intervalos foram amostrados nos poço FAL-27, FAL-33, FAL-50 e FAL-75. No
geral, a cimentação predominante é por calcita poiquilotópica intergranular
altamente corrosiva que substitui de maneira irregular a borda dos grãos (Anexo I,
Fig.39). A substituição ocorre principalmente sobre os grãos de feldspatos, micas
(Anexo I, Fig.40) e quartzo, mas afeta também os agregados de caulinita onde,
algumas vezes, a substituição é pseudomórfica (Anexo I, Fig.41). Quando a calcita
substitui os intraclastos ou material argiloso intergranular esta adquire um caráter
microcristalino e coloração mais escura (Anexo I, Fig.42). Além disso, a calcita
freqüentemente ocorre preenchendo fraturas nos grãos maiores onde se percebe
com clareza o seu caráter deslocante alargando as fraturas (Anexo I, Fig. 42) ou
mesmo afastando os grãos do arcabouço (Anexo I, Fig.43).
6.2.6. Outros constituintes diagenéticos
A dolomita (méd. 0,6% – máx. 3,7%) ocorre na forma de romboedros substituindo
intraclastos lamosos (Anexo I, Fig.46) ou ocupando espaço intergranular. É comum
estar substituído por calcita (Anexo I, Fig.45).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
29
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Cristais prismáticos discretos isolados de quartzo ocorrem raramente e foram
identificados somente em microscópio eletrônico (Anexo I, Fig.48).
Oxido de titânio ocorre em pequenas quantidades geralmente relacionado com a
substituição da esmectita pore-filling (Anexo I, Fig.47)
Cristais aciculares de gipsita identificados somente com uso de microscopia
eletrônica (Anexo I, Fig.49). Estão sobre os grãos detríticos e associados com os
agregados de esmectita sem nenhuma relação de substuição.
Cristais aciculares de apatita ocorrem muito raramente associados aos
agregados complexos de cutículas e franjas (Anexo I, Fig.50)
6.1.3. Compactação e Porosidade
Os reservatórios de Fazenda Alegre estão situados a pequenas profundidades
(entre 713 e 850 m) o que favorece a preservação da porosidade primária devido à
compactação limitada. Esta relação é bastante clara em análise de microscopia
óptica onde são encontradas somente evidências de compactação mecânica como o
fraturamento dos cristais maiores de quartzo, feldspatos e fragmentos plutônicos
(Anexo I, Fig.56) e mais raramente deformação dúctil de micas e intraclastos. Os
intraclastos apresentam deformação apenas em suas bordas não ocorrendo
transformação
para
pseudomatriz
(Anexo
I,
Fig.13).
Os
contatos
são
dominantemente pontuais e retos, com raros côncavo-convexos (geralmente
associados a amostras de granulometria mais fina). Em média, estes reservatórios
apresentam altos valores de volume intergranular (méd. 19,4% - máx. 28%). Nos
níveis cimentados à compactação é ainda mais limitada pela abundância de cimento
calcítico precoce (Fig 15). Isto é corroborado pelos valores de volume intergranular
(méd. 28,4 % - máx. 36,7%) bastante superiores destes níveis em relação à média
dos reservatórios.
Os arenitos de Fazenda Alegre apresentam alta porosidade (méd. 23% - máx.
33,3%). Aproximadamente metade da porosidade é intergranular primária com valor
médio de 12,6% do volume total (máx. 24,3%). Os poros secundários (méd.10,4% máx. 34,3%) são produzidos principalmente por dissolução. Os poros intragranulares
gerados por dissolução ocorrem mais comumente em grãos de feldspatos (Anexo I,
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
30
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Fig.52), micas (Anexo I, Fig. 53), e fragmentos plutônicos. Além desses, ocorrem
poros agigantados (Anexo I, Fig.55) e móldicos (Anexo I, Fig.54) produzidos pela
dissolução completa dos minerais. Os Poros secundários também são gerados pelo
fraturamento da rocha (Anexo I, Fig.57) ou preferencial dos grãos maiores do
arcabouço (Anexo I, Fig.56) e pela contração por desidratação de intraclastos
lamosos (Anexo I, Fig.58) e das franjas/cutículas de esmectita que se deslocam da
superfície dos grãos (Anexo I, Fig.59). Nos níveis cimentados por calcita
praticamente não existe macroporosidade.
Figura 15: Diagrama de cimento intergranular versus volume
intergranular (cf. Houseknecht, 1987) mostrando a
predominância da redução de porosidade por compactação
nos reservatórios porosos (losangulos pequenos) e por
cimentação nos níveis cimentados por calcita (quadrados
maiores).
O
diagrama
de
volume
intergranular
versus
cimento intergranular
(cf.
Houseknecht, 1987) mostra claramente que nos reservatórios porosos (losângulos
pequenos) o principal processo de redução de porosidade foi a compactação.
Considerando-se a alta média de porosidade dos reservatórios (23%) fica evidente
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
31
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
que a compactação dos reservatórios foi pouco intensa, devido ao seu limitado
soterramento.
A plotagem das amostras cimentadas por calcita (quadrados maiores) mostra
que nestas a cimentação foi muito mais importante que a compactação na redução
da porosidade. As altas médias de volume intergranular (28%) e a ausência de
porosidade sugerem que nos níveis cimentados a precipitação precoce de calcita
limitou a compactação mecânica.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
32
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
7. Discussão
7.1. Seqüência Paragenética
A seqüência paragenética simplificada para os arenitos de Fazenda Alegre,
construída com base nas relações espaciais entre constituintes e processos
observados
por
microscopia
ótica
e
eletrônica,
está
esquematicamente
representada na Figura 16. a qual mostra os principais processos diagenéticos
atuantes e sua importância relativa.
Figura 16: mostra a seqüência paragenética simplificada dos
reservatórios de FAL. A espessura das barras indica
a importância do processo.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
33
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
O primeiro processo diagenético importante que atuou sobre os arenitos de
FAL foi a dissolução provocada por fluidos de origem meteórica. Este processo foi
grande responsável pela dissolução dos grãos de feldspato e pela caulinização das
micas. Parte do material dissolvido precipitou-se como caulinita intergranular. Uma
nova dissolução ocorreu posteriormente, produzida por fluidos alcalinos que podem
ter sido oriundos dos lutitos intercalados, dos evaporitos Aptianos, ou do
embasamento da bacia. A maior parte dos minerais detríticos pesados foram
dissolvidos e alterados para esmectita disponibilizando Ti para a formação de óxido
de titânio. Os feldspatos também foram significativamente substituídos por esmectita.
Cutículas e franjas de esmectita se formaram durante a passagem deste fluido,
assim como os crescimentos secundários de K-feldspato e a gipsita. Um terceiro
evento de dissolução afetando parte do material esmectítico parece estar
relacionado com a precipitação de abundante pirita. Ainda sob condições de
soterramento raso, ocorreu a cimentação localizada por calcita.
7.2. Autigênese de Esmectita
Como as esmectitas são argilominerais quimicamente complexos, hidratados
e com grande riqueza iônica, todos os processos de significativa autigênese de
esmectita em arenitos envolvem fontes internas de íons, representadas basicamente
pela alteração eodiagenética de constituintes detríticos reativos e pouco estáveis.
Esmectitas são argilominerais típicos de ambientes alcalinos, com abundância de
íons. A fonte dos íons em muitos arenitos com esmectitas autigênicas é a alteração
eodiagenética de fragmentos vulcânicos (e.g, Davies et al., 1979; Surdam e Boles,
1979; Hawlader, 1990; Tang et al, 1994; De Ros et al., 1997; Ryu e Niem, 1999).
Esmectitas autigênicas também são produzidas pela alteração de feldspatos e
minerais ferromagnesianos detríticos em ambientes eodiagenéticos continentais de
clima seco (Walker, 1976: Kesler, 1978; Walker et al, 1978; Winspear e Pye, 1995;
Silva e Anjos, 1996). Todavia, Isso não deve ser confundido com a infiltração
mecânica de esmectitas detríticas em sedimentos continentais sob clima seco
(Walker et al, 1998; Moraes e De Ros, 1990).
A ocorrência de esmectitas nos reservatórios de Fazenda Alegre deve ser
examinada em relação a esses processos, mantendo-se em vista o fato de que os
arenitos fazem parte de uma seqüência marinha de água profunda.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
34
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
7.3. Hipóteses das condições genéticas das esmectitas
1) As esmectitas poderiam ser produto da alteração diagenética completa in
situ de material vulcanoclástico (possivelmente fragmentos vítreos, shards) de uma
fonte próxima, pois sua presença está restrita a um intervalo de profundidade bem
definido (entre 713 e 850 m) apresentando um alto controle estratigráfico. Entretanto,
detalhadas análises de petrografia ótica e microscopia eletrônica de varredura, não
autorizaram a identificação positiva de materiais vulcânicos ou seus resquícios nos
arenitos estudados. Delicados cristais aciculares de apatita (Anexo I, Fig.50),
preliminarmente identificados como possíveis cristaloclastos, residuais da alteração e
dissolução de materiais piroclásticos, são provavelmente de origem diagenética.
Delicadas formas curvas de algumas cutículas de esmectita, preliminarmente
interpretadas como moldes de shards dissolvidos, revelaram-se na microscopia
eletrônica de varredura como cutículas múltiplas, produzidas por diversos estágios
de precipitação e de dissolução de grãos, seguidos de contração e encrespamento,
provavelmente por desidratação durante o soterramento (Fig.18) muito semelhante
as feições descritas por Mathisen, 1984 em arenitos Pleistocênicos da Bacia de
Cagayan nas Filipinas (Fig.17). Além disso, a deposição de cinzas vulcânicas e sua
alteração em ambientes marinhos tipicamente geram camadas de lutitos de grande
extensão lateral (Rettke, 1981; Caddah et al., 1994; 1998), compostas por esmectita
denominadas
de
bentonitas,
e
não
cimentos
esmectíticos
em
arenitos.
Adicionalmente, não são conhecidos centros vulcânicos próximos e/ou correlatos
estratigraficamente (Maaestrichtiano) com os turbiditos de FAL.
Figura 17: ilustra a semelhança entre as feições de cutículas encontradas nos arenitos
pleistocênicos da Bacia de Cagayan (esquerda) e nos reservatórios de FAL
(direita).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
35
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
A
Q
Gr
B
Anf
F
Bi
C
D
Figura 18: esquema explicando como ocorrem os agregados complexos de cutículas
e franjas pela alteração de minerais pesados: A) arenito de composição
imatura composto por (Q) quartzo, (F) feldspato, (Gr) granada, (Anf) anfibólio
e (Bi) biotita; B) incipiente alteração dos minerais pesados e precipitação das
cutículas; C) progressiva dissolução dos minerais pesados e formação e
precipitação de franjas associadas as cutículas; D) contração, fragmentação
e encrespamento das cutículas gerados por desidratação.
2) Entretanto, se materiais vulcânicos ou seus resquícios não foram
inequivocamente identificados nos arenitos, o mesmo não pode ser afirmado para os
lutitos intercalados aos turbiditos nem para os intraclastos produzidos pela erosão
desses depósitos de talude pelos fluxos turbidíticos. Ocorrem comumente nos lutitos
e nos intraclastos cristais euédricos de sanidina que são aparentemente
cristaloclastos de uma fonte piroclástica não muito distante, (Anexo I, Fig.13),
embora não possam ser reconhecidos nos arenitos. Isso indica a possibilidade de
que as esmectitas diagenéticas possam ser o produto da alteração in situ
generalizada de diferentes constituintes detríticos, particularmente de feldspatos e
minerais detríticos feromagnesianos, por fluidos provenientes da alteração de
constituintes vulcânicos nos lutitos intercalados e circundantes. A presença de
materiais piroclásticos nos lutitos deste intervalo estratigráfico específico explicaria a
distribuição restrita das esmectitas.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
36
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
3) As esmectitas poderiam ser produto da alteração in situ generalizada de
diferentes constituintes detríticos, particularmente de feldspatos e minerais detríticos
feromagnesianos, por fluidos alcalinos hidrotermais provenientes do embasamento
subjacente e adjacente ao campo de Fazenda Alegre. Analisando-se seções
sísmicas da área identificam-se falhas que cortam o embasamento e os reservatórios
de FAL, que possibilitariam potencialmente tal migração de fluidos. É, entretanto,
difícil de conciliar uma extensa migração vertical de fluidos reativos com a ocorrência
estratigraficamante restrita das esmectitas em FAL. Adicionalmente, em 3 amostras
analisadas de testemunho do embasamento no poço FAL-2 a alteração para
esmectita é muito limitada, predominando a carbonatação e subordinada
serpentinização (Fig.19).
Figura 19: as fotomicrografias ilustram as principais alterações do embasamento: A)
carbonatação e B) serpentinização.
4) A autigênese de esmectitas em FAL seria o produto da interação entre uma
composição detrítica fortemente imatura das areias turbidíticas do intervalo
estudado, particularmente rica em minerais pesados instáveis, com o influxo de
fluidos alcalinos fortemente concentrados, provenientes da dissolução dos evaporitos
aptianos do Membro Itaúnas. O forte controle estratigráfico sobre a ocorrência das
esmectitas pode estar relacionado com um evento tectônico responsável por um
pulso de sedimentação proveniente de um terreno-fonte específico do embasamento,
particularmente rico em minerais instáveis. Adicionalmente, apesar de evaporitos do
Membro Itaúnas não ocorrerem dentro do canyon, é possível que os reservatórios de
FAL estejam em contato com esta unidade em algum ponto ao longo das bordas do
canyon. Em análises de detalhe feitas por microscopia eletrônica pode-se observar a
co-precipitação de K-feldspato, gipsita e esmectita o que sugere que estas argilas se
depositaram sob alta alcalinidade. Além disso, a ocorrência de cimentação extensa
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
37
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
por franjas de esmectita atinge também os arenitos Mucuri, sotopostos aos
evaporitos Itaúnas o que favorece esta hipótese.
7.4. Impacto das esmectitas sobre a qualidade dos reservatórios
Em geral, argilominerais que costumam adquirir hábitos pore-lining (franjas e
cutículas ao redor dos grãos) como as esmectitas de FAL causam significante
impacto na qualidade dos reservatórios, principalmente no que diz respeito à
permeabilidade (Neasham, 1980). A disposição das argilas de se depositarem sobre
a superfície dos grãos, gera estreitamento e até congestionamento total das
gargantas dos poros não permitindo assim o fluxo do óleo. Entretanto, o impacto
dessa morfologia das argilas diagenéticas sobre a porosidade dos reservatórios é
bem menos severo (Fig.20).
Figura 20: Esquema ilustrando o efeito da cimentação por esmectita pore-lining em
reservatórios. As setas indicam pontos onde as gargantas dos poros foram
totalmente obliteradas diminuindo consideravelmente a permeabilidade.
Entretanto, a porosidade é pouco reduzida.
Em FAL, o efeito das cutículas e franjas de esmectita sobre a redução de
permeabilidade é minimizado pela granulometria grossa e pela compactação limitada
dos arenitos, bem como pela intensa dissolução de grãos. Além disso, um volume
substancial das esmectitas ocorre substituindo grãos, e não preenchendo os poros
intergranulares. Embora, estes fatores tenham contribuído para a suavização do
impacto da autigênese das esmectitas, o óleo pesado explotado de FAL necessita do
máximo possível de permeabilidade para uma boa recuperação, e isto faz das
esmectitas pore–linining um importante fator limitante na qualidade dos reservatórios.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
38
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
7.5. Autigênese de caulinita e seu impacto na qualidade dos reservatórios
As causas da formação de caulinita autigênica durante o soterramento de
arenitos são usualmente justificadas na literatura como produto de lixiviação gerada:
1) pela infiltração de água metórica (Bjφrlykke, 1989); 2) pela percolação de fluidos
ácidos carregados de CO2 da alteração de matéria orgânica (Schimidt e McDonald,
1979; Franks and Forester, 1984), ou; 3) pela percolação de fluidos contendo ácidos
carboxílicos derivados da maturação térmica da matéria orgânica (Surdam et al.,
1984).
A
abundante
caulinita
contida
nos
reservatórios
de
FAL
mostra
características nitidamente meteóricas. Essas características incluem lamelas
largas, mas finas, a dominância de agregados vermiformes com marcante defeito
cristalino das lamelas, refletido em reentrâncias alinhadas nas arestas (Fig.21; cf.
McAulay, 1994), e a ampla expansão das muscovitas, indicando uma precipitação a
pequena profundidade com balanço positivo de Al trazido pelos fluidos meteóricos.
Figura 21: fotomicrografia ótica mostrando a disposição
da caulinita vermicular. No zoom, imagem de
elétrons secundários ilustrando os defeitos
cristalinos típicos de caulinitas meteóricas.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
39
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Embora as caulinitas ocupem valores substanciais do volume intergranular
dos reservatórios de FAL, o seu habito tipicamente pore-filling e sua distribuição em
“ninhos” isolados dentro dos reservatórios não causa impacto importante sobre a
permeabilidade. A distribuição isolada dos agregados permite que o óleo migre com
facilidade entre eles (Fig.22).
Figura 22: Ilustra a disposição em “ninhos” das caulinitas intergranulares. Mesmo com
as caulinitas ocupando uma significativa parcela do volume intergranular, o
óleo, dentro dos reservatórios, migra com facilidade entre os agregados, como
indicado pelas setas.
A caulinização de micas, também contribui na diminuição dos espaços livres,
pois grande parte dos poros intergranulares adjacentes as micas são ocupados
durante sua expansão. Devido a este fato, em amostras enriquecidas em
muscovitas (preferencialmente alteradas) o efeito de redução de porosidade nos
reservatórios de FAL pode ser um pouco mais severo (Fig.23).
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
40
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Figura 23: Representação esquemática do impacto da caulinização sobre um
reservatório rico em micas. A expansão das micas pode ocupar um grande
espaço do volume intergranular.
O somatório de caulinitas intergranulares e substituindo micas pode ocupar
algumas vezes mais de 14% do volume total das amostras. Mesmo assim, o
balanço entre poros livres e obliterados faz com que o efeito da caulinita na
qualidade dos reservatórios seja limitado.
Em comparação com as esmectitas pore-lining, as caulinitas pore-filling
ocupam valores superiores do volume intergranular dos arenitos de FAL, entretanto
seu impacto sobre a permeabilidade é significativamente menor. Isto ilustra a
importância da caracterização da forma de distribuição dos cimentos, e não apenas
de sua abundância, em estudos de qualidade de reservatórios.
7.6. Autigênese precoce de K-feldspato e seu impacto na qualidade dos
reservatórios
O felspato potássico autigênico ocorrente nos reservatórios de FAL
apresenta, como é característico dos feldspatos autigênicos, uma composição
extremamente pura. A neoformação dos K-feldspatos está vinculada comumente à
dissolução de K-feldspatos detríticos e alteração de micas (muscovita a caulinita, e
biotita a esmectita). Adicionalmente, em FAL a precipitação de feldspato potássio
pode estar conectada a fluidos alcalinos originados da dissolução de camadas
evaporíticas. A íntima relação de crescimentos e cristais discretos de K-feldspato
com as esmectitas fornece informações sobre o tipo de fluido relacionado à sua
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
41
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
geração, uma vez que feldspatos autigênicos são precipitados em baixas
temperaturas por fluidos altamente alcalinos e salinos. Adicionalmente, a
possibilidade de datação radiogênica dos feldspatos diagenéticos (Girard et al.,
1988, 1989 e Hagen, 2001) poderá permitir obter a idade da autigênese das
esmectitas. Esta informação pode ser bastante importante, uma vez que estes
argilominerais poderiam estar relacionados com algum evento significativo da
evolução da bacia.
O efeito dos crescimentos de K-feldspato na qualidade dos reservatórios é
bastante semelhante ao das argilas pore-lining, causando perda da permeabilidade.
Entretanto em FAL, este constituinte, embora não raro, ocorre disseminado e ocupa
um percentual muito pequeno do volume intergranular, representando um impacto
insignificante sobre a qualidade dos reservatórios, como pode ser observado na
Figura 24.
Figura 24: Ilustra como o crescimento limitado e disseminado dos K-feldspatos
autigênicos gera um impacto insignificante nos reservatórios.
6.7. Cimentação por Calcita
Em termos globais, a calcita é volumetricamente o cimento mais comum nos
arenitos. Por isso, a compreensão de seus padrões de distribuição e evolução
geoquímica é fundamental para a caracterização de reservatórios. Em FAL, as
relações paragenéticas da calcita nos raros níveis cimentados indicam que a calcita
foi precipitada posteriomente a todos os constituintes diagenéticos observados nos
reservatórios porosos. Entretanto, a disposição da calcita em relação aos grãos
sugere que a cimentação foi pré-compactacional e algumas vezes deslocante. A
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
42
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
ausência de dados isotópicos impede a interpretação mais exata das condições
genéticas da cimentação calcítica. Todavia, as relações paragenéticas da calcita
permitem sugerir duas possíveis fontes: 1) a redução bacteriana de sulfato e 2) a
fermentação metanogênica bacteriana, sugerida pela precipitação da calcita após a
pirita microcristalina (Morad, 1998).
A cimentação por calcita não representa um impacto sobre os reservatórios
de Fazenda Alegre devido à sua disposição em intervalos delgados e descontínuos,
incapaz de promover compartimentação efetiva, nem de gerar a interferência sobre
os padrões de fluxo do óleo.
6.8. Pirita Autigênica
Pirita autigênica é o sulfeto de ferro mais comum das rochas sedimentares.
Nos arenitos de FAL a pirita foi formada durante a eodiagênese, tem sua provável
origem vinculada à redução de sulfato (provavelmente contido nos fluidos alcalinos
responsáveis pela autigênese da esmectita) por bactérias anaeróbicas que
produzem H2S. Este reage com o Fe dos minerais ferromagnesianos precipitando a
pirita. Este processo ocorre comumente em ambientes anóxicos, onde ocorre
abundante concentração de bactérias anaeróbicas.
6.9. Gipsita
A ocorrência de gipsita ao final da autigênese de esmectita, associadas com
feldspato potássico indicam que tal precipitação ocorreu sob condições de extrema
alcalinidade. A disposição de aparente co-precipitação com as últimas esmectitas
formadas não sugere que a precipitação de gipsita tenha ocorrido durante a
secagem dos fluidos, após o corte dos testemunhos.
6.10. Papel da dissolução na qualidade dos reservatórios
Somente no final da década de 70 a porosidade secundária passou a ser
considerada como um fator importante na qualidade dos reservatórios (Schimdt e
McDonald, 1979). Antes disso, considerava-se que apenas uma pequena parcela de
poros era de origem secundária. Nos arenitos de FAL, entretanto, a porosidade
secundária gerada principalmente pela intensa dissolução de grãos não contribuiu
significativamente para a melhoria da qualidade dos reservatórios. Todavia, é difícil
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
43
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
quantificar com precisão o incremento de volume poroso gerado pela dissolução de
grãos, pois parte do material dissolvido pode se reprecipitar como minerais
diagenéticos, o que representa basicamente uma redistribuição da porosidade
original.
Nos reservatórios de FAL a maior parte da caulinita e esmectita são
originadas a partir da alteração de feldspatos, micas e minerais pesados, o que
implica em considerável redistribuição de espaço poroso. Além disso, os valores do
volume total de grãos dissolvidos (9,8%) é praticamente o mesmo que a soma das
fases conseqüentemente precipitadas nos espaços intergranulares (2,1%) com a
substituição dos grãos afetados (espaços intragranulares, 7,1%). Este balanço
(9,8% dissolução – 9,2% reprecipitação) indica que a dissolução contribuiu muito
pouco para a geração de porosidade.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
44
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
8. Conclusões
1) A composição detrítica (quartzo-feldspática) e os processos diagenéticos
atuantes em Fazenda Alegre são bastante homogêneos sendo facilmente rastreados
em todos os poços amostrados.
2) Os reservatórios de FAL são predominantemente subarcóseos médios a
grossos, moderadamente e pobremente selecionados, originalmente muito ricos em
minerais detríticos pesados.
3) Os principais processos diagenéticos dos arenitos de Fazenda Alegre são
dissolução, compactação mecânica, cimentação por esmectita, caulinita, K-feldspato,
dolomita, titânio, pirita, gipisita e calcita. Ocorrem ainda em quantidades desprezíveis
cristais de isolados de quartzo e apatita.
4) As esmectitas diagenéticas ocorrem de 5 maneiras distintas: franjas,
cutículas, agregados complexos de cutículas e franjas duplas como resultado da
dissolução de minerais pesados e feldspatos, agregados maciços substituindo
feldspatos e minerais pesados.
5) A composição detrítica imatura destes arenitos foi uma importante fonte de
ions para a formação das esmectitas autigênicas, entretanto a ocorrência destas
argilas provavelmente é produto da intersecção deste fator com a circulação de
fluidos altamente alcalinos e reativos, como pode ser observado pela co-precipitação
de K-fedspato e gipsita com as esmectitas.
6) Quatro hipóteses principais podem ser aventadas para a ocorrência
anômala destas argilas: 1) alteração in situ de material vulcânico piroclástico, 2)
reação de uma composição detrítica imatura, rica em minerais detríticos pesados e
feldspatos com fluidos alcalinos provenientes de camadas de pelitos intercalados e
intraclastos lamosos contendo materiais vulcânicos; 3) alteração desta composição
detrítica imatura por fluidos alcalinos oriundos do embasamento e; 4) alteração da
composição detrítica imatura por fluidos alcalinos provindos das camadas de
evaporitos do Membro Itaúnas.
7) Ainda que limitada, a compactação mecânica foi mais importante que a
cimentação na redução de porosidade dos reservatórios de FAL.
8) A disposição intergranular das esmectitas pore-lining promoveu redução
significativa da permeabilidade, ainda que seu impacto sobre a porosidade tenha
sido limitado.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
45
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
9) Os arenitos sofreram três eventos de lixiviação, sendo que o primeiro
responsável pela formação das caulinitas, o segundo pela formação das esmectitas,
e o terceiro por sua dissolução parcial. Embora parte do material dissolvido tenha se
reprecipitado, o balanço entre porosidade de dissolução de grãos, material
reprecipitado no espaço intergranular e ocupando espaço intragranular, mostra que a
dissolução teve um papel importante na qualidade dos reservatórios de Fazenda
Alegre.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
46
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Referências Bibliográficas
Alves, R. J., 1979, Modelo Estratigráfico de Acumulação Petrolífera na Plataforma
Continental do Espírito Santo. In: Congresso Brasileiro de Petróleo, IBP, P. 79-93.
Biassusi, A. S.; Maciel, A. A.; Carvalho, R. S., 1990, Bacia do espírito Santo: o
“estado da arte” da exploração: Boletim de Geociências da PETROBRAS, v. 4, p.
13-19.
Bjǿrlykke, K., Ramm, M., Saigal, G. C., 1989, Sandstones diagenesis and porosity
modification during basin evolution. Geol. Rundsch., v.78(1), p.243-268.
Bruhn, C. H. L., and Moraes; M. S. A. 1989. Turbiditos da Formação Urucutuca na
Bacia de Almada, Bahia: um laboratório de campo para estudos de reservatórios
canalizados: Boletim de Geociências da Petrobrás, v. 3, p. 235-267.
Bruhn, C. H. L. and Walker R. G., 1997, Internal architecture and sedimentary
evolution of coarse-grained, turbidite channel-levee complexes, early Eocene
Regencia Canyon, Espirito Santo Basin, Brazil. Sedimentology, v.44, p.17-46.
Caddah, L. F., D. B. Alves, M. Hanashiro and A. M. P. Mizusaki, 1994,
Caracterização e origem do Marco 3 Dedos (Santoniano) da Bacia de
Campos: Boletim de Geociências da PETROBRAS, v. 8, p. 315-334.
Caddah, L. F., D. B. Alves and A. M. P. Mizusaki, 1998, Turbidites associated to
bentonites in the Upper Cretaceous of the Campos Basin, offshore Brazil:
Sedimentary Geology, v. 115, p. 175-184.
Carvalho, S. C., Biassusi, A. S., Maciel, A. A., 1989, Bacia do Espírito Santo: O
Estado da Arte da Exploração. Seminário de Interpretação Exploratória, Rio de
Janeiro, p.127-133.
Crossey, L. J., and D., Larsen, 1992, Authigenic mineralogy of sandstones
intercalated with organic-rich mudstones: integrating diagenesis and burial history
of the Mesaverde Group, Piceance Basin, NW Colorado, in D. W. Houseknecht,
and E. W. Pittman, eds., Origin, Diagenesis and Petrophysics of Clay Minerals in
Sandstones: SEPM Special Publication, v. 47: Tulsa, Okla., Society of Economic
Paleontologists and Mineralogists, p. 125-144.
Davies, D. K., Almon, W.R., Bonis, S.B. and Hunter, B.E., 1979, Deposition and
diagenesis of Tertiary-Holocene volcaniclastics, Guatemala, in P. A. Scholle, and
P. R. Schluger, eds., Aspects of Diagenesis: SEPM Special Publication, Tulsa,
OK, Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, p. 281-306.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
47
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
De Ros, L. F., S. Morad, and I. S. Al-Aasm, 1997, Diagenesis of siliciclastic and
volcaniclastic sediments in the Cretaceous and Miocene sequences of NW African
margin (DSDP Leg 47A, Site 397): Sedimentary Geology, v. 112, p. 137-156.
Folk, R. L., 1968, Petrology of Sedimentary Rocks. Hemphill, Austin, Texas, 107pp
Franks, S. G., and R. W., Forester., 1984, Relationships among secondary porosity,
pore fluid chemistry and carbon dioxide, Texas Gulf Coast. In: D.A. McDonald and
R.C. Surdam (Editors), Clastic Diagênesis. Am. Assoc. Pet. Geol. Mem., V.37,
p.63-79.
Galloway, W. E., 1979, Diagenetic control of reservoir quality in arc-derived
sandstones: implications for petroleum exploration, in P. A. Scholle, and P. R.
Schluger, eds., Aspects of Diagenesis: SEPM Special Publication, Tulsa, Okla.,
Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, p. 251-262.
Giles, M. R., and R. B. deBoer, 1990, Origin and significance of redistributional
Girard, J.-P., J. L. Aronson, and S. M. Savin, 1988, Separation, K/Ar dating and
18
O/16O ratio measurements of diagenetic K-feldspar overgrowths: an example
from the Lower Cretaceous arkoses of the Angola Margin: Geochimica et
Cosmochimica Acta, v. 52, p. 2207-2214.
Girard, J. P., S. M. Savin, and J. L. Aronson, 1989, Diagenesis of the Lower
Cretaceous arkoses of the Angola Margin: petrologic, K/Ar dating and 18O/16O
evidence, v. 59, p. 519-538.
Hawlader, H. M., 1990, Diagenesis and reservoir potential of volcanogenic
sandstones - Cretaceous of the Surat Basin, Australia: Sedimentary Geology, v.
66, p. 181-195.
Hurst, A.; and H. Irwin, 1982, Geological modelling of clay diagenesis in
sandstones: Clay Miner., v. 17, p. 5-22.
Houseknecht, D. W., and E. D. Pittman, eds., 1992, Origin, Diagenesis, and
Petrophysics of Clay Minerals in Sandstones: SEPM Special Publication, v. 47:
Tulsa, OK., Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, 282 p.
Houseknecht, D. W.. 1987, Assessing the relative importance of compactation
processes and cementation to reduction of porosity in sandstones. Am. Ass. Pet.
Geol. Bull., v.71, p.633-642.
Kessler II, L. G., 1978, Diagenetic sequence in ancient sandstones deposited under
desert climatic conditions: Journal of Geological Society, London, v. 135, p. 41-49.
Mathisen, M. E., 1984, Diagenesis of Plio-Pleistocen Non-marine sandstones,
Cagayan Basin, Philipines: early development of secondary porosity in volcanic
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
48
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
sandstones, in R. Surdam, and D. A. McDonald, eds., Clastic Diagenesis: AAPG
Memoir, Tulsa, OK, American Association of Petroleum Geologists, p. 177-193.
McAulay, G. E., S. D. Burley, A. E. Fallick, and N. J. Kusznir, 1994,
Palaeohydrodynamic fluid flow regimes during diagenesis of the Brent Group in
the Hutton-NW Hutton reservoirs: constraints from oxygen isotope studies of
authigenic kaolin and reverse flexural modelling: Clay Minerals, v. 29, p. 609-626.
Misuzaki, A. M. P., Alves, D. B., Conceição, J. C. J., 1994, Eventos magmáticos da
nas Bacias do Espírito Santo, Mucuri e Camuruxatiba. In: Congres. Brás. Geol.,
38, Balneário de Camboriu. 1994. Anais…Balneário de Camburiu, SBG, v.1,
p.566-568.
Morad, S., 1998, Carbonate cimentation in sandstones: distribution patterns na
geochemical evolution. Spec. Publs Int. Ass. Sediment, v.26, p.1-26.
Moraes, M. A. S., and L. F. De Ros, 1990, Infiltrated clays in fluvial Jurassic
sandstones of Recôncavo Basin, northeastern Brazil: Journal of Sedimentary
Petrology, v. 60, p. 809-819.
Moraes, M. A. S., and L. F. De Ros, 1992, Depositional, infiltrated and authigenic
clays in fluvial sandstones of the Jurassic Sergi Formation, Recôncavo Basin,
northeastern Brazil, in D. W. Houseknecht, and E. W. Pittman, eds., Origin,
Diagenesis and Petrophysics of Clay Minerals in Sandstones: SEPM Special
Publication, Tulsa, Okla., Society of Economic Paleontologists and Mineralogists,
p. 197-208.
Rettke, R. C., 1981, Probable burial diagenetic and provenance effects on Dakota
Group clay mineralogy, Denver Basin: Journal of Sedimentary Petrology, v. 51, p.
541-551.
Ryu, I.-C., and A. R. Niem, 1999, Sandstone diagenesis, reservoir potential, and
sequence stratigraphy of the Eocene Tyee Basin, Oregon: Journal of Sedimentary
Research, v. 69, p. 384-393.
Schimidt, V., and D. A. McDonald, 1979. The role of secondary porosity in the course
of sandstones diagenesis. In: P.A. Scholle and P.R. Schulger (Editors), Aspects of
Diagenesis. Soc. Econ. Paleontol. Mineral. Spec. Publ. V.26, p.175-207.
Silva, C. M. A., and S. M. C. Anjos, 1996, Diagênese dos arenitos do Membro Mucuri,
Cretáceo Inferior das Bacias do Espírito Santo e de Mucuri: Boletim de
Geociências da PETROBRAS, v. 10, p. 61-80.
Stanley, D. J, 1969, Sedimentation in slope and base of slope environments. In: The
newconcepts of Continental Margin Sedimentation, editor AGI, Washington, p.8-1
a 8-18.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo
49
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Instituto de Geociências
Programa UFRGS-ANP- PRH-12
Stonecipher, S. A.; Winn J., R.D.; Bishop M. G., 1984, Diagenesis of the Frontier
Formation, Moxa Arch: A function of sandstone geometry, texture and
composition, and fluid flux, in D. A. McDonald, and R. C. Surdam, eds., Clastic
Diagenesis: AAPG Memoir, v. 37: Tulsa, Ok., American Association of Petroleum
Geologists, p. 289-316.
Surdam, R. C., and J. R. Boles, 1979, Diagenesis of volcanic sandstones, in P. A.
Scholle, and P. R. Schluger, eds., Aspects of Diagenesis: SEPM Special
Publication, Tulsa, Okla., Society of Economic Paleontologists and Mineralogists,
p. 227-242.
Surdam, R. C., Boese, S. W. and Crossey, L. J., 1984, The chemistry of secondary
porosity. In: D.A. McDonald and R.C. Surdam (Edtors), Clastic Diagênesis. Am.
Assoc. Pet. Geol. Mem., v.37, p.127-149.
Tang, Z., J. Parnell, and A. H. Ruffell, 1994, Deposition and diagenesis of the
lacustrine-fluvial Cangfanggou Group (uppermost Permian to Lower Triassic),
southern Junggar Basin, NW China: a contribution from sequence stratigraphy:
Journal of Paleolimnology, v. 11, p. 67-90.
Walker, T. R., 1976, Diagenetic origin of continental red beds, in H. Falke, ed., The
Continental Permian in Central, West, and South Europe, Dordrecht, D.Reidel
Pub., p. 240-282.
Walker, T. R., B. Waugh, and A. J. Crone, 1978, Diagenesis in first-cycle
desert alluvium of Cenozoic age, southwestern United States and
northwestern Mexico: Geological Society of America Bulletin, v. 89, p. 1932.
Wilson, M. D., 1992, Inherited graim-rimming clays in sandstones from eolian and
shelf environments: their origin and control on reservoir properties, in D. W.
Houseknecht, and E. D. Pittman, eds., Origin, Diagenesis, and Petrophysics of
Clay Minerals in Sandstones: SEPM Special Publication, v. 47: Tulsa, OK., Society
of Economic Paleontologists and Mineralogists, p. 209-225.
Winspear, N. R., and K. Pye, 1995, The origin and significance of boxwork clay
coatings on dune sand grains from the Nebraska Sand Hils, USA: Sedimentary
Geology, v. 94, p. 245-254.
Worden R. H., and Morad, S., 2003, Clay Mineral in Sandstones. Int. Assoc.
Sedimetol. Spec. Publ. 34: p. 3-41.
__________________________________________________________________________________
Drozinski, V. S. 2003 – Caracterização Petrológica e Geoquímica dos Argilominerais Esmectíticos na
Área do Campo de Fazenda Alegre, Bacia do Espírito Santo