DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA - CURSO DE GEOLOGIA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO (GEO0421)
RELATÓRIO Nº 511
ANÁLISE DE FILTROS E ATRIBUTOS SÍSMICOS E INTERPRETAÇÃO SISMOESTRUTURAL DA PORÇÃO SW DA BACIA DO RIO DO PEIXE, NE DO
BRASIL
Aluno:
Rennan Matheus Fernandes Medeiros
Orientador:
Prof. Dr. Alex Francisco Antunes (DG-CCET/UFRN)
NATAL/RN JULHO DE 2019
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA - CURSO DE GEOLOGIA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO (GEO0421)
RELATÓRIO Nº 511
ANÁLISE DE FILTROS E ATRIBUTOS SÍSMICOS E INTERPRETAÇÃO SISMOESTRUTURAL DA PORÇÃO SW DA BACIA DO RIO DO PEIXE, NE DO
BRASIL
Aluno:
Rennan Matheus Fernandes Medeiros
Relatório de graduação apresentado em 03 de julho para a obtenção do grau de Bacharel em Geologia pela UFRN.
Banca Examinadora:
Prof. Dr. Alex Francisco Antunes (DG-CCET/UFRN – Orientador) Profª. Dra. Débora do Carmo Sousa (DG-CCET/UFRN – Membro Interno) Prof. Dr. Fernando Cesar Alves da Silva (DGEF-CCET/UFRN – Membro Interno)
NATAL/RN JULHO DE 2019
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Ronaldo Xavier de Arruda - CCET
Medeiros, Rennan Matheus Fernandes.
Análise de filtros e atributos sísmicos e interpretação sismoestrutural da porção SW da Bacia do Rio do Peixe, NE do Brasil / Rennan Matheus Fernandes Medeiros. - 2019.
62f.: il.
Relatório (Bacharelado em Geologia) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Departamento de de Geologia. Natal, 2019.
Orientador: Alex Francisco Antunes.
1. Geologia - Relatório. 2. Bacia rifte intracontinental - Relatório. 3. Atributos sísmicos - Relatório. 4. Análise
sismoestrutural - Relatório. 5. Bacias interiores - Relatório. I. Antunes, Alex Francisco. II. Título.
RN/UF/CCET CDU 551
ÍNDICE RESUMO... i ABSTRACT... ii AGRADECIMENTOS... iii CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO... 5 1.1 APRESENTAÇÃO E OBJETIVOS... 5
1.2 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO... 6
1.3 METODOLOGIA DE TRABALHO E MATERIAIS... 7
1.3.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E COMPILAÇÃO DE DADOS... 8
1.3.2 FILTRAGEM E ANÁLISE DE ATRIBUTOS SÍSMICOS... 9
1.3.3 INTERPRETAÇÃO SISMOESTRUTURAL... 9
1.3.4 INTEGRAÇÃO DE DADOS E ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO... 9
CAPÍTULO 2 – CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL... 10
2.1 INTRODUÇÃO... 10
2.2 EMBASAMENTO CRISTALINO... 12
2.3 ARCABOUÇO ESTRATIGRÁFICO... 12
2.4 ARCABOUÇO ESTRUTURAL... 16
CAPÍTULO 3 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DO MÉTODO SÍSMICO DE REFLEXÃO... 19 3.1 INTRODUÇÃO... 19 3.2 AQUISIÇÃO... 20 3.3 PROCESSAMENTO... 23 3.4 INTERPRETAÇÃO... 26 3.4.1 INTERPRETAÇÃO SISMOESTRUTURAL... 26
CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DE FILTROS E ATRIBUTOS SÍSMICOS E INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA... 29
4.1 INTRODUÇÃO... 29
4.2 FILTRAGEM………....………...………... 30
4.2.1 CUBO DE STEERING…………...………... 30
4.2.2 DIP-STEERED MEDIAN FILTER (DSMF)………...……... 31
4.2.3 FILTRO DE 1ª DERIVADA CENTRADA DE AMPLITUDE (DCA)... 32
4.3 PSEUDORRELEVO (ATRIBUTO DE VOLUMES DE AMPLITUDES)... 33
4.4.3 MARGEM FLEXURAL DO SEMI-GRABEN DE SOUSA... 41
4.4.4 INTERVALO PRÉ-RIFTE EODEVONIANO... 43
DISCUSSÕES E CONCLUSÕES... 45
ÍNDICE DE FIGURAS
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO
Figura 1.1 - Mapa geológico simplificado da Bacia do Rio do Peixe com localização da área
em estudo, situado na porção sudoeste da bacia. Adaptado de Nunes da Silva (2009). ...6
Figura 1.2 - Arranjo das quinze linhas sísmicas que foram analisadas no presente trabalho.
Dentre elas, sete no sentido dip, sete no sentido strike e uma seção arbitrária. ...7
Figura 1.3 - Diagrama esquematizando e resumindo as quatro etapas presentes no método de
elaboração do relatório...8
CAPÍTULO 2: CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
Figura 2.1 - Compartimentação tectônica da Província Borborema exibindo o trend
Cariri-Potiguar onde se situa as bacias interiores do nordeste, além de exibir também as principais coberturas sedimentares fanerozoicas. Notar a BRP demarcada pelo retângulo preto, inserida no Domínio Rio Grande do Norte (DELGADO et al., 2003). ...10
Figura 2.2 - Mapa geológico simplificado da Bacia do Rio do Peixe (NUNES DA SILVA,
2009), evidenciando os semi-grabens de Icozinho, Brejo das Freiras, Sousa e Pombal, de oeste para leste, respectivamente. Notar também as três principais unidades litoestratigráficas da bacia, o polígono exibindo a área de estudo, além das linhas sísmicas 2D (em vermelho), obtidas pela “Projeto Bacias Interiores” (PETROBRAS-UFRN-PPGG), e dois perfis geológicos (AB e CD). ...11
Figura 2.3 - Análise sísmica em seções 2D, evidenciando perfis dos semi-grabens Brejo das
Freiras e Sousa, ambos na direção NW-SE. Pode-se notar o contato interdigitado nas três principais formações da bacia, reforçando a ideia de que são unidades cronoequivalentes. Além disso, perceber o basculamento dos acamamentos para SE, resultante de falhas de alto ângulo de mergulho predominante para NW (CÓRDOBA et al., 2008)...13
Figura 2.4 - Mapa geológico da porção centro-oeste da Bacia do Rio do Peixe, mais
precisamente na margem flexural do semi-graben Sousa. Neste ponto afloram as unidades do Grupo Santa Helena, além da Brecha Vulcânica Poço da Jurema. Adaptado (SILVA; CÓRDOBA; CALDAS, 2014)...15
Figura 2.5 - Carta estratigráfica proposta por Córdoba et al. (2008) para a Bacia do Rio do
Peixe, com foco nos semi-grabens de Brejo das Freiras e Sousa. Pode-se perceber um hiato em direção às margens flexurais de ambos os semi-grabens. ...18
CAPÍTULO 3: FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DO MÉTODO SÍSMICO DE REFLEXÃO
Figura 3.1 - Trajetória de um raio de onda refletido verticalmente em terreno com camadas
distintas, refletindo ondas em diferentes velocidades (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). ...19
Figura 3.3 - Arranjos de tiros em levantamentos sísmicos bidimensionais: lanço simétrico
(split-spread) em A; lanço lateral (end-on spread) em B (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). ...22
Figura 3.4 - Método de arranjo cruzado (crossed-array method) para aquisição de dados em
um levantamento sísmico tridimensional terrestre, na qual linhas de tiros são distribuídas ortogonalmente às linhas de registro (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). ...23
Figura 3.5 - Exemplo de filtragem de frequência realizada em um determinado dado sísmico,
objetivando-se encontrar uma faixa de frequências que maximize a razão sinal-ruído (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). ...24
Figura 3.6 - A: seção sísmica não migrada; B: mesma seção após migração (KEAREY;
BROOKS; HILL, 2009). ...25
Figura 3.7 - Falha plana com traço reto (A) e falha lístrica com traço curvilíneo (B)
(RAPOZO, 2017). ...26
Figura 3.8 - Esquema ilustrativo evidenciando elementos geométricos de uma dobra. Notar
em especial o traço axial, os flancos e as zonas de charneira, que são os principais elementos
analisados em uma seção sísmica 2D (FOSSEN, 2012).
...27
Figura 3.9 - Classificação de dobras, com base no ângulo interlimbos, que foi utilizado para
classificar as dobras encontradas no dado sísmico da Bacia do Rio do Peixe (FOSSEN, 2012). ...27
Figura 3.10 - Mapa estrutural em tempo de refletor da região do estuário de Moray (nordeste
da Escócia), cujos valores de contorno representam tempos duplos de percurso de eventos em reflexão em milissegundos (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). ...28
CAPÍTULO 4: ANÁLISE DE FILTROS E ATRIBUTOS SÍSMICOS E
INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA
Figura 4.1 - Paletas de cores utilizadas durante a análise dos dados sísmicos interpretados.
Dentre estas, a paleta Grey-scales e Red-White-Blue tiveram maior relevância no resultado, enquanto que a Seismics e Dip foram utilizadas de forma secundária. ...30
Figura 4.2 - Dado sísmico original, sem qualquer aplicação de filtro ou atributo (A) com
paleta de cores Seismics; dado sísmico após aplicação do DSMF (B). De A para B, nota-se uma melhora na resolução do dado devido à atenuação de ruídos aleatórios e realce na continuação lateral de refletores (indicado pelas setas azuis). ...31
Figura 4.3 - Dado sísmico com DSMF (A); dado sísmico agora com DCA com fase
rotacionada (-90º) aplicado sobre o DSMF (B). Pode-se perceber de (A) para (B) uma melhora na nitidez do dado, deixando os refletores com melhor resolução e realçando algumas feições (indicados pelas setas verdes). ...33
Figura 4.4 - Dado sísmico com DSMF (A); dado com filtro DCA com rotação de fase (B);
Volume de Amplitudes aplicado sobre o DCV com rotação de fase (C). Pode-se notar o realce em estruturas como falhas (indicados pelas setas brancas), auxiliando na posterior interpretação sismoestrutural. ...34
Figura 4.5 - Seção em pseudorrelevo com paleta de cores Greyscale (A e B) e filtro DCA
rotacionado 90º com paleta Red-White-Blue (C e D) evidenciando as principais estruturas analisadas no dado sísmico, como a margem falhada do semi-graben de Brejo das Freiras, a margem flexural do semi-graben de Sousa, além do intervalo pré-rifte eodevoniano. Nota-se dobras suaves indicadas pelos seus traços axiais. ...36
Figura 4.6 - Mecanismo de bending gerado por tensão aplicada perpendicularmente à
superfície (A). Como resultado, são geradas dobras de arrasto (B) e dobras por propagação de falha (C). Adaptado de Fossen (2012). ...38
Figura 4.7 - Margem falhada do semi-graben de Brejo das Freiras. Pode-se notar duas falhas
principais (primeira ordem), além de falhas de segunda ordem sintéticas e antitéticas. Além disso, podem ser observadas também dobra de arrasto gerada pelo falhamento (seta amarela) e um monoclinal gerado por propagação de falha (seta vermelha). ...40
Figura 4.8 - Margem flexural do semi-graben de Sousa. Nota-se (setas) principalmente falhas
enraizadas no embasamento, além de uma dobra por propagação de falha suave, situada no extremo SE da seção. É evidente também a presença de uma falha inversa (seta verde) entre falhas normais, que são predominantes. ...42
Figura 4.9 - Intervalo eodevoniano evidenciado em seção sentido dip e seção sentido strike.
As estruturas principais notadas são falhas mergulhando para NW e SE, indicando a deformação frágil que os estratos sofreram. Além disso, notar também um sinforme gerado por propagação de falha. ...44
RESUMO
A Bacia do Rio do Peixe está inserida no grupo de bacias interiores do Nordeste do Brasil, que é demarcado por um eixo de rifteamento denominado trend Cariri-Potiguar. Tal bacia foi gerada como o resultado do rifteamento eocretáceo que culminou na separação dos continentes Africano e Sul-americano e que, consequentemente, originou a Margem Equatorial Atlântica brasileira. De leste para oeste, a Bacia do Rio do Peixe apresenta um conjunto de 4 semi-grabens: Pombal, Sousa, Brejo das Freiras e Icozinho. Os dados analisados consistem de 15 linhas sísmicas: 7 no sentido strike (NE-SW), 7 no sentido dip (NW-SE) e 1 seção arbitrária. Por meio destas linhas, foi possível se fazer a análise estrutural de subsuperfície de uma área situada na porção sudoeste da Bacia do Rio do Peixe, com foco na margem falhada do graben de Brejo das Freiras e na margem flexural do semi-graben Sousa. A utilização de filtros e atributos sísmicos na etapa de processamento do dado foi de suma importância para o principal objetivo do trabalho: identificar estruturas e, posteriormente, executar a interpretação sismoestrutural do dado. No que concerne ao arcabouço estrutural da bacia, podem-se identificar estruturas como falhas (que variam geometricamente entre falhas planas, lístrica e côncavas) normais (predominante) e inversas, além de dobras (de arrasto e por propagação de falha). Na porção da margem falhada do semi-graben de Brejo das Freiras, identificou-se falhas de 1a ordem, além de falhas sintéticas e antitéticas de 2a e 3a ordens; além das falhas, dobras por propagação de falhas (monoclinais) e dobras de arrasto também foram identificadas. Na margem flexural do semi-graben de Sousa, observou-se falhas de 2a e 3a ordens, várias destas enraizadas no embasamento cristalino e que são responsáveis pela geração de dobras de arrasto e monoclinais gerados por propagação de falha. Além da margem flexural do semi-graben de Sousa e a margem falhada do semi-graben de Brejo das Freiras, notou-se também a presença de um intervalo de estratos correlacionados ao Devoniano inferior, cujos refletores demonstram-se bastante afetados por deformação frágil (falhas de 2a e 3a ordens), indicando que este intervalo foi bastante afetado pelo rifteamento eocretáceo.
Palavras chave: bacia rifte intracontinental, atributos sísmicos, análise sismoestrutural, Bacias Interiores.
ii
ABSTRACT
The Rio do Peixe basin belongs to the Interior Rift Basins of Northeast Brazil which is demarcated by an axis of rifting known in the literature as Cariri-Potiguar trend. The basin was generated as a result of the Early Cretaceous rifting that ended in the origin of African and South American continents and, as a consequence, originated the Brazilian Atlantic Equatorial Margin. From east to the west, the Rio do Peixe basin encompasses a set of four half-grabens: Pombal, Sousa, Brejo das Freiras, and Icozinho. The analyzed data consists of fifteen 2D seismic sections: seven in strike direction (NE-SW); seven in dip direction (NW-SE); and one random section. Through these seismic sections, it was possible to perform a subsurface structural analysis of the southwestern portion of the Rio do Peixe Basin, more precisely focusing on the faulted margin of the Brejo das Freiras half-graben and the flexural margin of the Sousa half-graben. Filters and seismic attributes applied to the data was extremely important to the main objective of the work: to identify structures and, later, to perform the seismic structural interpretation of the data. As regards the structural framework of the basin, it was possible to identify structures such as normal (dominant) and reverse faults (both of which vary geometrically as planar, listric and concave faults), as well as folds (dragging and fault propagation folds). At the faulted margin of Brejo das Freiras half-graben, it was possible to map first-order faults, as well as synthetic and antithetic second- and third-order faults; besides faults, fault propagation (monoclines) and dragging folds were also identified. In the Sousa’s half-graben flexural margin, second and third order faults were identified, many of these being rooted in the crystalline basement, and were responsible for the generation of dragging folds and monoclines generated by fault propagation. Finally, Early Devonian strata were also characterized, whose reflectors are strongly affected by brittle deformation (second-order and third-order faults) indicating that this interval was strongly affected by the Early Cretaceous rifting.
Key words: intracontinental rift basin, seismic attributes, structural seismic analysis, Interior Basin.
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a Deus, em primeiro lugar, por me sustentar e me dar forças para superar todas as adversidades ao longo desses longos cinco anos e meio de graduação, período de longo aprendizado acadêmico e pessoal.
Em segundo lugar, agradeço à minha família, especialmente meus pais Maria Maritza Fernandes de Medeiros e Romildo Silva de Medeiros e minha esposa Érida Camilla Cardoso de Melo Medeiros, por todo o suporte e por me apoiar na decisão de seguir carreira na área de geociências, além de estar presente comigo em cada etapa da graduação.
Ao meu orientador prof. Dr. Alex Francisco Antunes por todos os ensinamentos, sugestões e conselhos ao longo da elaboração deste trabalho. Agradeço também a colaboração de Barbara Rapozo e Rodrigo Souza, que me ajudaram bastante com dicas e sugestões que contribuíram para a elaboração do TCC.
Aos meus amigos que fiz durante a graduação, em especial: Paulo Linarde, Stephannie Nidia, Thiago Rodrigues, Marcos Vinícius, Luiz Henrique Lira, José Romero, Genilson Ribeiro e Ana Raquel. Agradeço por sempre estarem presentes nos aperreios das disciplinas de campo e nas semanas finais de cada semestre que se passou, além dos momentos de descontração que não foram poucos
. Ao Laboratório de Geologia e Geofísica do Petróleo, que me forneceu o acesso às estações de interpretação sísmica para que eu pudesse fazer minha pesquisa.
À Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), por ter me disponibilizado o dado sísmico 2D para estudo, e à Earth Sciences por conceder a licença do sotfware OpendTect, que permitiu a realização do trabalho.
A todos externo minha gratidão, por tudo que vivenciei e aprendi ao longo dessa etapa importante da minha vida.
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO 1.1 APRESENTAÇÃO E OBJETIVOS
O presente trabalho envolve a análise estrutural de seções sísmicas bidimensionais adquiridas na Bacia do Rio do Peixe (BRP). Para este fim foi necessário o emprego de técnicas de mapeamento de feições em subsuperfície a partir da análise de atributos sísmicos e interpretação geológica dos dados em questão. Tal procedimento foi realizado por meio de um software específico para análise de dados sísmicos, denominado OpendTect, disponível nas estações de interpretação sísmica e métodos computacionais do Laboratório de Geologia e Geofísica do Petróleo (LGGP), situado na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). O relatório se trata da atividade obrigatória GEO0421 Trabalho de Conclusão de Curso, último requisito curricular para a obtenção do grau de Bacharel em Geologia pela UFRN.
A Bacia do Rio do Peixe faz parte do grupo de Bacias Interiores do Nordeste, sendo composta por três semi-grabens principais: Brejo das Freiras, Sousa e Pombal (CÓRDOBA et al., 2008; NUNES DA SILVA, 2009). A bacia está instalada no embasamento pré-cambriano da Província Borborema, mais precisamente no Domínio Rio Grande do Norte e representa um dos principais depocentros do Sistema de Riftes Interiores do Nordeste do Brasil (MATOS, 1992). A BRP se formou a partir do evento de rifteamento que conduziu a abertura do oceano Atlântico, resultante na separação das placas Sul-Americana e Africana, estando inserida, portanto, em um contexto regional predominantemente distensivo.
Visando ao maior aprofundamento no conhecimento dessa bacia, faz-se necessária a coleta de informações e análise de seu arcabouço estratigráfico e estrutural. No intuito de explorar e identificar as principais características no tocante à subsuperfície da bacia, o estudo de seções sísmicas concede informações importantes, pois é possível se ter a confirmação do que já se conhece a respeito da bacia, além de que se pode fazer novas descobertas, como, por exemplo, o reconhecimento de armadilhas estruturais e estratigráficas interessantes economicamente para a exploração de hidrocarbonetos.
Nessa perspectiva, o principal objetivo do presente trabalho é realizar uma interpretação estrutural dos dados sísmicos 2D disponibilizados para a Bacia do Rio do Peixe, evidenciando os traços de falhas presentes e suas respectivas geometrias, assim como dobras
6
associadas e seus respectivos traços axiais, elaborando dessa forma o arcabouço estrutural das seções em análise.
1.2 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A Bacia do Rio do Peixe, região de onde foram extraídos os dados deste trabalho, situa-se no limite NW do Estado da Paraíba com o do Ceará (Figura 1.1), entre os meridianos 37º47’00’’ e 38º50’00’’ de longitude oeste e os paralelos 06º25’00’’ e 06º50’00’’ de latitude sul, compreendendo uma área estimada de 1.315 km2.
Figura 1.1- Mapa geológico simplificado da Bacia do Rio do Peixe com localização da área em estudo, situado na porção sudoeste da bacia. Adaptado de Nunes da Silva (2009).
Em relação à localização específica do dado sísmico 2D analisado neste trabalho, as seções localizam-se na porção SW da bacia (Figura 1.1) e imageiam a margem flexural do semi-graben de Sousa e a porção da margem falhada no semi-graben de Brejo das Freiras, evidenciando a falha principal homônima de direção NE-SW. Tratam-se de quinze linhas sísmicas (Figura 1.2), sendo sete linhas no sentido dip e sete linhas no sentido strike, incluindo uma seção de orientação arbitrária.
Figura 1.2- Arranjo das quinze linhas sísmicas que foram analisadas no presente trabalho. Dentre elas, sete no sentido dip, sete no sentido strike e uma seção arbitrária.
1.3 MÉTODO DE TRABALHO E MATERIAIS
O método (Figura 1.3) empregado no presente trabalho se deu nas subsequentes etapas: 1- Revisão bibliográfica e compilação de dados; 2- Filtragem e análise de atributos sísmicos; 3- Interpretação sismoestrutural; 4- Integração de dados e confecção do relatório.
8
Figura 1.3- Diagrama esquematizando e resumindo as quatro etapas presentes no método de elaboração do relatório.
1.3.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA E COMPILAÇÃO DE DADOS
O primeiro passo para o desenvolvimento do trabalho se deu por meio do levantamento e revisão de trabalhos prévios acerca dos principais aspectos geológicos da Bacia do Rio do Peixe, objetivando reunir o maior número de informações geológicas relevantes da bacia e formar uma base sólida de conhecimento para auxiliar na futura etapa final de interpretação dos dados em estudo. Essa etapa de compilação bibliográfica também serviu para a confecção do capítulo 2 do presente trabalho, que se trata da Geologia Regional da Bacia do Rio do Peixe. Assim como os aspectos geológicos, o levantamento bibliográfico foi relevante para melhor compreensão teórica do método sísmico de reflexão, explicado de forma mais detalhada no capítulo 3.
Essa etapa também consistiu no treinamento de manuseio do software de interpretação sísmica utilizado (OpendTect), por meio de manuais e tutoriais. Inicialmente, foram usados nessa etapa de treinamento dados demonstrativos disponíveis na estação de interpretação sísmica, a fim de se conhecer as principais ferramentas do software, assim como testar filtros e atributos que seriam utilizados posteriormente no dado oficial de trabalho (seções 2D da Bacia do Rio do Peixe).
Em relação ao software utilizado no processo, o OpendTect é um programa de interpretação sísmica desenvolvido pela dGB Earth Sciences que proporciona a visualização, processamento e interpretação de dados sísmicos multivolume.
1.3.2- FILTRAGEM E ANÁLISE DE ATRIBUTOS SÍSMICOS
O principal objetivo nessa etapa é a seleção dos melhores filtros e atributos sísmicos desejados para o principal propósito do trabalho. A escolha de tais ferramentas se deu por meio de consultas a trabalhos prévios ou baseados em testes feitos nos dados demonstrativos na etapa de treinamento. O estudo dos filtros e atributos sísmicos é de extrema importância, pois por meio deste é possível ressaltar as feições desejadas do dado, melhorando sua resolução e auxiliando na posterior fase de interpretação. Dentre os aplicados, pode-se citar o filtro Dip-Steered Median Filter (DSMF), 1ª Derivada Centrada de Amplitude (DCA), o atributo Volume de Amplitudes, dentre outros que serão abordados mais a fundo no capítulo 4.
1.3.3 INTERPRETAÇÃO SISMOESTRUTURAL
Essa etapa compreendeu a interpretação sismoestrutural de quinze linhas sísmicas 2D (figura 1.2), das quais sete apresentam direção NE-SW no sentido strike, e outras sete com direção NW-SE no sentido dip dispostas de forma ortogonal às principais estruturas da bacia; uma linha em especial se apresenta de forma arbitrária. A análise dessas linhas foi realizada no Laboratório de Sísmica e Métodos Computacionais do LGGP (UFRN).
Por meio do software OpendTect (dGB Earth Science), deu-se início a fase de interpretação sismoestrutural. A etapa de interpretação começou logo após a aplicação dos filtros e atributos sísmicos, que auxiliaram no realce de feições geológicas, possibilitando assim uma melhor interpretação das estruturas da bacia. Aplicados os atributos, mapeou-se e classificou-se os traços de falhas e os traços axiais de dobras presentes no dado, de forma a construir o arcabouço estrutural da área em questão.
1.3.4 INTEGRAÇÃO DE DADOS E ELABORAÇÃO DO RELATÓRIO
A etapa final do trabalho consistiu na integração de todos os dados levantados no estudo e na elaboração do Relatório de Graduação, com a posterior defesa pública diante de uma banca examinadora.
CONTEXTO
GEOLÓGICO
CAPÍTULO 2 – CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL 2.1 INTRODUÇÃO
A Bacia do Rio do Peixe (BRP) está inserida no conjunto das Bacias Interiores do Nordeste do Brasil, instaladas na porção NE da Província Borborema. As Bacias Interiores do Nordeste correspondem a um conjunto de bacias sedimentares que tiveram sua origem relacionada ao rifteamento no Cretáceo Inferior, evento que deu origem aos continentes Sul-americano e Africano, culminando em depressões que foram preenchidas por sedimentos posteriormente (PONTE; HASHIMOTO; DINO, 1991). Esse grupo de bacias faz parte do chamado trend Cariri-Potiguar (Figura 2.1) definido por Matos (1992), que demarca um eixo de rifteamento de idade neocomiana a barremiana (FRANÇOLIN; SZATMARI, 1987).
Figura 2.1 - Compartimentação tectônica da Província Borborema exibindo o trend Cariri-Potiguar onde se situa as bacias interiores do nordeste, além de exibir também as principais coberturas sedimentares fanerozoicas. Notar a BRP demarcada pelo retângulo preto, inserida no Domínio Rio Grande do Norte (DELGADO et al., 2003).
11
No que concerne à localização, a Bacia do Rio do Peixe está situada a norte do Lineamento Patos, na fronteira entre os estados da Paraíba, Rio Grande do Norte e Ceará. Sua sedimentação é constituída essencialmente por depósitos sin-rifte do Cretáceo Inferior, mais precisamente de idade neocomiana. A combinação do atual nível de erosão da bacia com os mergulhos dos acamamentos mais a geometria das falhas principais apontam para a existência de quatro semi-grabens: Brejo das Freiras, Sousa e Pombal (Figura 2.2), podendo incluir também Icozinho (CÓRDOBA et al., 2008); além de evidenciar também margens flexurais, bordas falhadas, rampas de revezamento e altos intermediários (ANTUNES et al., 2007; CARVALHO et al., 2007; CASTRO; OLIVEIRA; CASTELO BRANCO, 2007; FRANÇOLIN; COBBOLD; SZATMARI, 1994; MATOS, 1992; SÉNANT; POPOFF, 1991).
Figura 2.2 - Mapa geológico simplificado da Bacia do Rio do Peixe (NUNES DA SILVA, 2009), evidenciando os semi-grabens de Icozinho, Brejo das Freiras, Sousa e Pombal, de oeste para leste, respectivamente. Notar também as três principais unidades litoestratigráficas da bacia, o polígono exibindo a área de estudo (retângulo vermelho), além das linhas sísmicas 2D (em vermelho), obtidas pela “Projeto Bacias Interiores” (PETROBRAS-UFRN-PPGG), e dois perfis geológicos (AB e CD).
2.2 EMBASAMENTO CRISTALINO
O embasamento dessas bacias é composto por unidades pré-cambrianas da Província Borborema, correspondendo aos seus domínios tectônicos Central, Rio Grande do Norte e Ceará (Figura 2.1), sendo estes compostos por terrenos, distinguidos por uma série de parâmetros litoestratigráficos, estruturais, geofísicos e geocronológicos; esses domínios são separados por zonas de cisalhamento originadas durante o Ciclo Orogênico Brasiliano, apresentando algumas reativações durante o Fanerozoico (FERREIRA; SANTOS, 2000).
Com relação à Bacia do Rio do Peixe especificamente, as unidades do embasamento encontram-se inseridas no Domínio Rio Grande do Norte (Figura 2.1), localizado na porção NE da Província Borborema, sendo compreendido por granitoides brasilianos e ortognaisses paleoproterozoicos. A bacia se encontra limitada a oeste pelo Domínio Orós-Jaguaribe por meio da Zona de Cisalhamento Portalegre, que controla a borda SE do semi-graben de Brejo das Freiras; a sul, está limitada pelos litotipos dos Domínios Seridó e Orós-Jaguaribe, que estão associados à faixa milonítica correspondente ao Lineamento Patos (MEDEIROS et al., 2005).
Em termos estruturais, a Província Borborema é dominada por dobras e zonas de cisalhamento, as quais representaram um papel relevante no controle estrutural dos trends principais (ENE-WSW e E-W) e dos lineamentos Patos e Pernambuco, que acomodam a maior parte das deformações dúcteis (FRANÇOLIN; COBBOLD; SZATMARI, 1994).
2.3 ARCABOUÇO ESTRATIGRÁFICO
O arcabouço litoestratigráfico da bacia é formado por litofácies constituintes das formações: Antenor Navarro, Sousa e Rio-Piranhas (Figura 2.2), da base para o topo, respectivamente (MABESOONE; CAMPANHA, 1974); tais formações pertencem ao Grupo Rio do Peixe. Entretanto, por meio de análises de linhas sísmicas, observou-se que os estratos das três unidades ocorrem de forma interdigitada e, portanto, constituem unidades aproximadamente cronoequivalentes (Figura 2.3), contrapondo a concepção clássica de empilhamento regular na bacia (CÓRDOBA et al., 2008).
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Figura 2.3 - Análise sísmica em seções 2D, evidenciando perfis dos semi-grabens Brejo das Freiras e Sousa, ambos na direção NW-SE. Pode-se notar o contato interdigitado nas três principais formações da bacia, reforçando a ideia de que são unidades cronoequivalentes. Além disso, perceber o basculamento dos acamamentos para SE, resultante de falhas de alto ângulo de mergulho predominante para NW (CÓRDOBA et al., 2008).
A Formação Antenor Navarro é composta por arenitos, com conglomerados subordinados; em menor proporção são identificadas camadas pelíticas intercaladas aos arenitos. A formação se encontra em contato direto com o embasamento, ocorrendo de forma dominante nos semi-grabens de Icozinho e Pombal. Nas margens flexurais dos semi-grabens, as medidas de paleocorrentes apresentam um padrão de orientação predominante para SE e sul, direcionadas para os principais depocentros, podendo também ocorrer com menor frequência para SW (NUNES DA SILVA, 2009). Tais litotipos representam sistemas de leques aluviais, fluviais entrelaçados grossos ou fluviais interdistributários, desenvolvidos nas margens flexurais ou em rampas direcionais (CÓRDOBA et al., 2008). Por meio de análise
sísmica, a Formação Antenor Navarro foi caracterizada como sendo de geometria tabular e sismofácies shingled (CÓRDOBA et al., 2008).
A Formação Sousa é composta por camadas de folhelhos vermelhos a verdes, siltitos vermelhos intercalados a arenitos, em geral finos a médios, com ocorrência de níveis carbonáticos (calcretes). As principais estruturas sedimentares identificadas nessa formação são estratificações plano-paralelas e cruzadas acanaladas de pequeno porte, marcas onduladas, gretas de contração e bioturbações. Uma característica da Formação Sousa é a presença de pegadas de dinossauros identificadas nos níveis pelíticos da unidade. Dados de paleocorrentes indicam um padrão de orientação para sul e SE predominantemente, semelhante ao padrão da Formação Antenor Navarro. Todavia, podem ocorrer anomalias orientadas para leste ou NE. No que diz respeito à faciologia, a unidade apresenta fácies pelíticas e, subordinadamente, fácies areníticas (NUNES DA SILVA, 2009). A Formação Sousa representa sistemas deposicionais distintos, que vão desde sistemas subaquosos até aqueles formados por drenagens efêmeras, apresentando-se sismicamente por meio de sismofácies paralelas e subparalelas (CÓRDOBA et al., 2008).
A Formação Rio Piranhas é representada principalmente por conglomerados e brechas, arenitos conglomeráticos e arenitos, com ocorrência subordinada de camadas de pelitos. Essa unidade é restrita às margens falhadas da bacia. As paleocorrentes da unidade, diferentemente das formações Sousa e Antenor Navarro, apresentam um padrão com orientação para norte e NW, com variações pontuais para leste e oeste (NUNES DA SILVA, 2009). No que se refere aos sistemas deposicionais, a unidade representa leques aluviais de margem falhada associados a sistemas fluviais entrelaçados (CÓRDOBA et al., 2008). Com relação aos dados sísmicos, a Formação Rio Piranhas é definida com sismofácies caóticas, com reflexões discordantes e descontínuas (associadas à borda falhada) que passam lateralmente para sismofácies paralelas a subparalelas da Formação Sousa.
Além do Grupo do Rio do Peixe, foram propostas novas unidades litoestratigráficas de idade eodevoniana (~410 ma) por meio de pesquisas e dados de poços (1-PIL-1-PB; Pilões 1) perfurados pela Petrobras, indicados por análise palinológica (SILVA, 2014). As unidades identificadas compreendem a brecha vulcânica Poço da Jurema e o Grupo Santa Helena (Figura 2.4), subdividido nas formações Pilões e Triunfo.
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Figura 2.4- Mapa geológico da porção centro-oeste da Bacia do Rio do Peixe, mais precisamente na margem flexural do semi-graben Sousa. Neste ponto afloram as unidades do Grupo Santa Helena, além da Brecha Vulcânica Poço da Jurema. Adaptado (SILVA; CÓRDOBA; CALDAS, 2014).
A Formação Pilões é composta predominantemente por pelitos e psamitos interacamadados interpretados como lobos subaquosos, provenientes de leques deltaicos e de deltas do tipo entrelaçado, que passam a fácies pelíticas de prodelta (SILVA, 2014)..
A Formação Triunfo é compreendida principalmente por arenitos grossos a conglomeráticos mal selecionados, com ocorrência rara de siltitos e argilitos intercalados; essa unidade foi depositada dominantemente por um sistema interpretado como flúvio-deltaico entrelaçado. Os litotipos constituintes da unidade se apresentam separados por uma
discordância com um hiato de aproximadamente 265 Ma do Grupo Rio do Peixe (SILVA, 2014).
Além do Grupo Santa Helena, há também a ocorrência da brecha vulcânica Poço da Jurema, que é representada por rochas com fragmentos angulosos do embasamento e matriz fina, além de ignimbritos, sendo estes ligados originalmente à atividade vulcânica explosiva com ocorrência de fluxo piroclástico (SILVA, 2014). Tal evento piroclástico pode ter ocorrido simultaneamente ao preenchimento do graben eodevoniano.
Tratando-se de Estratigrafia de Sequências, Córdoba et al. (2008) com o auxílio de sísmica 2D classificaram os estratos da BRP em uma única sequência deposicional, dividida em dois tratos de sistemas: o transgressivo, mais basal; e o regressivo, mais superior; cujo limite entre ambos corresponde à superfície de inundação máxima do sistema lacustre existente na época. Silva (2014) classificou os estratos eodevonianos, com o auxílio de interpretação sísmica 3D e descrição de testemunhos, como uma sequência transgressiva-regressiva, formada por um trato de sistemas transgressivo sobreposto por um trato de sistemas regressivo.
2.4 ARCABOUÇO ESTRUTURAL
No que diz respeito à estruturação, a Bacia do Rio do Peixe foi desenvolvida por meio da evolução de segmentos do Lineamento Patos, com trend E-W e da zona de cisalhamento Portalegre com direção NE-SW, gerando uma cinemática de distensão NW-SE durante o Cretáceo Inferior, atuando como os principais controladores da geometria e abertura da bacia. Tal campo de tensões, gerado no período de separação continental África-América do Sul, foi o principal responsável pela reativação frágil de estruturas dúcteis mais antigas do embasamento cristalino (ANTUNES et al., 2007; NOGUEIRA et al., 2015).
Nogueira et al. (2015) propõem duas fases deformacionais para a estruturação da BRP, associadas a dois campos de tensões distintos. Na primeira fase ocorre distensão NW-SE, além de um eixo de tensão subvertical. Em relação à segunda fase, o eixo compressivo passa a ser horizontal com trends entre E-W/ENE-WSW, resultando em uma fase de inversão da bacia.
Em relação às margens falhadas dos semi-grabens da BRP, as falhas de borda apresentam geometria lístrica a estruturação em degraus, que resulta no basculamento de estratos sedimentares contra as falhas principais, podendo originar dobras sinformes
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decorrentes do efeito de arrasto das camadas (NUNES DA SILVA, 2009); estas falhas seguem preferencialmente as orientações do trend do embasamento, ou seja, na direção NE e E-W. Rapozo (2017) propõe a presença de falhas normais e inversas com traço plano e falhas tendendo a um perfil lístrico, além de dobras de arrasto normal e associadas à propagação de falhas, ocorrentes no semi-graben de Sousa.
Em referência às margens flexurais dos semi-grabens, Nunes da Silva (2009) mostra a relação de truncamento entre o pacote sedimentar da bacia com os lineamentos do embasamento, caracterizando contatos por não conformidade. No entanto, em alguns locais dessas margens, os pacotes sedimentares da bacia encontram-se interceptados por falhas normais de pequeno rejeito, sintéticas ou antitéticas à falha de borda.
No intervalo eodevoniano da bacia, podem ser observadas falhas que podem variar entre lístricas e planas subverticais com rejeitos predominantemente normais, podendo possuir também algumas falhas inversas (SOUZA, 2016). Outra importante característica a ser considerada, ainda segundo Souza (2016), é a continuidade de algumas dessas falhas ao longo do registro sinrifte da bacia, observado na margem flexural e na região de depocentro do semi-graben Sousa. Em relação à sua geometria, esse intervalo é avaliado como uma forma côncava (ou em forma de “pires”), podendo ser considerado uma possível paleobacia do tipo sag.
De acordo com Córdoba et al. (2008), as falhas presentes na bacia provocaram efeitos cataclásticos e/ou hidroplásticos nas rochas que afetam. No caso do embasamento, estruturas cataclásticas foram originadas, ao passo que no pacote sedimentar são evidenciadas estruturas sindeposicionais, que exibem falhas cujo regime de deformação varia de hidroplástico (deformação de estratos parcialmente litificados, evidenciado por bandas de deformação) a cataclástico (deformação de depósitos litificados, resultando em brechação).
No que concerne à espessura, dados gravimétricos levantados por Castro e colaboradores (2007) indicam que a espessura do pacote sedimentar pode atingir até 2.000 metros nas porções mais profundas da bacia, onde seus principais depocentros são constituídos pelo semi-graben de Sousa e Brejo das Freiras.
Por meio de análises de seções sísmicas (Figura 2.3), foi proposta por Córdoba et al. (2008) uma interpretação sismoestrutural na qual o embasamento e as camadas sobrepostas - pertencentes aos semi-grabens de Brejo das Freiras, Sousa e Pombal - estão basculadas para
SE ou sul, como resultado da instalação de falhas normais ou oblíquas. Nas terminações em rampa direcional, as camadas e o embasamento mergulham para a porção central dos depocentros. Ainda de acordo com Córdoba et al. (2008) e Nunes da Silva (2009), a atividade das falhas principais da bacia ocorreu durante e após a deposição sedimentar. A correlação dos refletores sísmicos, tanto no semi-graben de Sousa quanto no Brejo das Freiras, aponta que os estratos mais jovens capeiam os degraus mais elevados das falhas, indicando que a segmentação das falhas de borda obedece a um modelo em piggyback e confirma a deposição sintectônica dos sedimentos.
Ainda por intermédio do estudo de seções sísmicas, a Bacia do Rio do Peixe pode ser proposta como uma única sequência denominada de Tectonossequência Rifte, em alusão ao estágio tectônico ao qual se relaciona (Figura 2.5). O limite inferior dessa sequência é demonstrado por uma superfície de não conformidade que a separa do embasamento cristalino. Já o limite superior é representado por uma discordância erosiva, cujo hiato tende a aumentar em direção às margens flexurais dos semi-grabens (CÓRDOBA et al., 2008).
Figura 2.5 - Carta estratigráfica proposta por Córdoba et al. (2008) para a Bacia do Rio do Peixe, com foco nos semi-grabens de Brejo das Freiras e Sousa. Pode-se perceber um hiato em direção às margens flexurais de ambos os semi-grabens.
FUNDAMENTAÇÃO
TEÓRICA DO
MÉTODO SÍSMICO
DE REFLEXÃO
CAPÍTULO 3 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA DO MÉTODO SÍSMICO DE REFLEXÃO
3.1 INTRODUÇÃO
O presente capítulo trata de forma resumida da fundamentação teórica do método sísmico da reflexão, abordando os procedimentos realizados que vão desde a fase de aquisição de dados até a sua interpretação.
A sísmica de reflexão compreende um método indireto de exploração de subsuperfície, sendo uma das técnicas geofísicas mais utilizadas e conhecidas na atualidade. Os levantamentos sísmicos de reflexão são amplamente utilizados na exploração de hidrocarbonetos, pois, por meio desses métodos, é possível identificar detalhes de estruturas geológicas em escalas que variam de poucas dezenas de metros a dezenas de quilômetros (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
Figura 3.1 - Trajetória de um raio de onda refletido verticalmente em terreno com camadas distintas, refletindo ondas em diferentes velocidades (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
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Nos levantamentos sísmicos de reflexão, os pulsos de energia sísmica são refletidos pelas interfaces geológicas e registrados na superfície (Figura 3.1). Os tempos de percurso são medidos e podem ser convertidos em estimativas de profundidade das interfaces - desde que se conheça o campo de velocidades da área. Os levantamentos são comumente utilizados em áreas de sequências sedimentares. Em situações desse tipo, a velocidade da onda varia com a profundidade, em razão das diferentes propriedades físicas de cada camada, podendo também variar lateralmente devido a mudanças litológicas.
O uso do método sísmico de reflexão envolve três etapas principais (aquisição, processamento e interpretação de dados), que serão abordadas mais detalhadamente a seguir. 3.2 AQUISIÇÃO
A etapa de aquisição dos dados se dá por meio da geração de ondas elásticas artificiais em pontos específicos na superfície da área a ser mapeada. Essas ondas são geradas por uma fonte, que pode ser, por exemplo, explosivos (levantamento terrestre) ou canhões de ar comprimido (levantamento marinho).
Depois de geradas, as ondas sísmicas se propagam no interior da Terra e, ao atingir uma interface de corpos com propriedades acústicas distintas, parte da energia incidente desses pulsos de onda é refletida e retorna à superfície, onde pode ser detectada por sensores (geofones, no caso de levantamento terrestre; e hidrofones para o contexto de aquisição marinha), resultando em um traço sísmico (Figura 3.2). A porção de energia refletida está relacionada ao contraste de impedância acústica entre os dois meios (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
Uma vez que o pulso refletido é captado pelo receptor, as informações trazidas por este são gravadas em sismógrafos, que armazenam a amplitude da onda em função da distância percorrida e dos coeficientes de reflexão das várias interfaces em análise (Figura 3.2). Os pulsos chegam segundo tempos determinados pelas profundidades das interfaces e pelas velocidades de propagação entre elas.
Figura 3.2 - Modelo esquemático de geração do traço sísmico de reflexão e sua relação com a função refletividade e com as propriedades físicas das camadas geológicas (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
A disposição inicial de dados de um perfil sísmico apresenta grupos de traços sísmicos registrados a partir de um tiro comum, denominado de família de ponto de tiro comum (common shot-point gathers) ou, simplesmente, família de tiros. Os detectores sísmicos podem ser arranjados tanto em ambos os lados do tiro (tiro central) como em apenas em um deles (tiro lateral).
A aquisição de dados sísmicos pode ser feita tanto de forma bidimensional (2D) quanto de maneira tridimensional (3D). Em levantamentos bidimensionais os dados são coletados ao longo de linhas de perfis com o ponto de tiro e seu lanço de detectores associado sendo movidos progressivamente ao longo da linha, visando à melhora da cobertura lateral da seção geológica subjacente; esses tipos de levantamento são adequados para o mapeamento de estruturas que mantenham uma geometria uniforme ao longo da direção do mergulho, como dobras cilíndricas ou falhas. As duas configurações tiro-receptor mais comuns em
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levantamentos bidimensionais são o lanço simétrico (split-spread) e o lanço lateral (end-on spread) (Figura 3.3).
Figura 3.3 - Arranjos de tiros em levantamentos sísmicos bidimensionais: lanço simétrico (split-spread) em A; lanço lateral (end-on spread) em B (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
Já no caso dos levantamentos 3D, os dados adquiridos têm por propósito geral de conseguir um grau mais alto de cobertura e aumento da resolução da geologia de subsuperfície que o alcançado com levantamentos bidimensionais, que se limita a uma faixa contida em um plano vertical. Em terra, normalmente os dados tridimensionais são coletados usando-se o método de arranjo cruzado (crossed-array method), no qual tiros e detectores são distribuídos ao longo de conjuntos ortogonais de linhas (linhas longitudinais e transversais) para estabelecer uma malha de pontos de registro (Figura 3.4). No mar, os dados podem ser coletados por meio do método com arranjo de fonte dupla (dual source array method), no qual as fontes são dispostas sobre cabrestantes a bombordo e a boreste do cabo de hidrofones, e detonadas alternadamente. O produto de um levantamento sísmico tridimensional é um volume de dados que representa a cobertura de reflexão de uma área de cada refletor em subsuperfície, permitindo construir seções sísmicas bidimensionais convencionais não somente ao longo de linhas de tiro reais e das linhas de registro empregadas, mas também ao longo de qualquer outro corte vertical no volume de dados.
Figura 3.4 - Método de arranjo cruzado (crossed-array method) para aquisição de dados em um levantamento sísmico tridimensional terrestre, na qual linhas de tiros são distribuídas ortogonalmente às linhas de registro (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
3.3 PROCESSAMENTO
O processamento é o procedimento aplicado em dados sísmicos cujo principal objetivo é transformar o dado de campo em seções e volumes sísmicos interpretáveis, de modo a realçar as feições geológicas em análise e atenuar distorções geradas pelo processo de aquisição (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). Para se obter uma melhor qualidade dos dados adquiridos, são usadas técnicas de processamento como filtragem, correções estáticas, análise de velocidades, migração, dentre outras. Depois de processados, os dados são agregados na forma de seções ou volumes, de modo que representem feições geológicas de subsuperfície de maneira mais clara e simples.
As correções estáticas consistem em corrigir anomalias produzidas geralmente por: variações na altitude do terreno, diferentes graus de intemperismo, depósitos não consolidados e variação da profundidade do nível freático (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). A determinação precisa da correção estática é um dos problemas mais importantes que devem ser resolvidos no processamento sísmico, pois, caso não sejam corrigidos, os efeitos estáticos poderão ser interpretados como falsas estruturas nos refletores mais profundos. Esse tipo de correção é feito para que todo o conjunto de tiros/receptores possa ser considerado como parte
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de uma mesma superfície horizontal de referência, sendo essa superfície horizontal que corresponderá ao tempo t = 0 s de aquisição.
A análise de velocidades ou correção dinâmica é aplicada aos tempos de reflexão para remover o efeito de sobretempo normal (Normal move-out - NMO). Esse NMO, para uma distância de afastamento x, é a diferença de tempo de percurso ∆T entre as chegadas refletidas para x e para o afastamento zero (fonte). Antes desta análise de velocidades, as correções estáticas devem ser aplicadas aos traços individuais para remover o efeito da camada superficial de baixa velocidade e reduzir os tempos de percurso para um datum vertical comum.
A filtragem é o principal tipo de manipulação de forma de onda (Figura 3.5). Entre os tipos de filtragem os principais tem-se: filtragem de frequência e inversa (deconvolução) (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009). No caso da filtragem de frequência, qualquer ruído, cuja frequência dominante seja diferente daquela das chegadas refletidas, pode ser atenuado; por exemplo, ruídos causados pelo navio em levantamentos marinhos ou ruído do vento.
Já a filtragem inversa é projetada para deconvolver traços sísmicos, discriminando o ruído e melhorando o caráter do sinal, sendo muito utilizada para remover efeitos causados por reflexões múltiplas e reflexões-fantasma, por exemplo.
Figura 3.5- Exemplo de filtragem de frequência realizada em um determinado dado sísmico, objetivando-se encontrar uma faixa de frequências que maximize a razão sinal-ruído para um determinado fim (realce de estruturas, por exemplo) (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
A migração de dados de reflexão é muito utilizada em seções sísmicas com refletores que apresentam mergulho, pois esse tipo de processamento remove das seções os efeitos de distorção causados pelos refletores inclinados e de suas superfícies de registro associadas. Além disso, também remove as chegadas difratadas resultantes de fontes pontuais (Figura 3.6) - bordas de blocos falhados e sinclinais, por exemplo.
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3.4 INTERPRETAÇÃO
Há duas abordagens principais para a interpretação de seções sísmicas: a análise estrutural, que é o estudo da geometria do refletor com base nos tempos de reflexão; e a análise estratigráfica, que é a análise de sequências de reflexão como expressão sísmica de sequências deposicionais distintas. Para o trabalho em questão, foi realizada a análise estrutural do dado sísmico.
3.4.1 INTERPRETAÇÃO SISMOESTRUTURAL
No presente trabalho, a metodologia utilizada na interpretação sismoestrutural baseia-se esbaseia-sencialmente no mapeamento de falhas e traços axiais de dobras associadas, baseia-seguidos de suas respectivas classificações geométricas.
No que diz respeito ao deslocamento relativo dos refletores observados nas seções, este não pode ser considerado previamente o rejeito verdadeiro, uma vez que a direção das principais estruturas da bacia e a direção das seções sísmicas não são necessariamente perpendiculares. Logo, o que é visto nas seções sísmicas geralmente corresponde a mergulhos aparentes dos refletores.
A análise geométrica de falhas é realizada com base na geometria de seus respectivos traços, que corresponde à interseção dos planos de falha com as seções sísmicas, proporcionando a classificação das falhas (Figura 3.7) como lístricas (traço curvilíneo) ou planas (traço retilíneo).
Em relação à análise geométrica de dobras, exerce-se o método de domínios de mergulho (GROSHONG, 2006), que é fundamentado na ideia de que as camadas de rocha ocorrem como segmentos planos separados por charneiras. Cada um desses segmentos está relacionado a um domínio de mergulho e a superfície axial bissectará o ângulo interlimbos da estrutura, em caso de ocorrência de dobras simétricas. As superfícies axiais, analisadas nas seções sísmicas, correspondem a traços axiais (linha de interseção entre a superfície axial e a seção sísmica) que, em conjunto com as feições dos flancos observados, dão a devida classificação às dobras encontradas (Figura 3.8 e 3.9).
Figura 3.8 - Esquema ilustrativo evidenciando elementos geométricos de uma dobra. Notar em especial o traço axial, os flancos e as zonas de charneira, que são os principais elementos analisados em uma seção sísmica 2D (FOSSEN, 2012).
Figura 3.9- Classificação de dobras, com base no ângulo interlimbos, que foi utilizado para classificar as dobras encontradas no dado sísmico da Bacia do Rio do Peixe (FOSSEN, 2012).
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A principal aplicação da análise sismoestrutural está na investigação de armadilhas estruturais contendo hidrocarbonetos, incluindo a identificação de camadas geológicas, falhas e dobras. A maior parte das interpretações estruturais é realizada em unidades de tempos duplos de reflexão, em vez de profundidade, sendo construídos mapas estruturais em tempo (Figura 3.10), que são semelhantes a mapas de contorno estrutural. Mapas de contorno estrutural podem ser construídos a partir de mapas estruturais em tempo, pela conversão dos tempos de reflexão em profundidades, usando-se informações de velocidade apropriadas. Devido a problemas recorrentes na produção de mapas estruturais em tempo (baixa razão sinal/ruído, complexidade estrutural da área etc.), é muito comum que ocorra o reprocessamento de dados (migração, por exemplo) para ajudar a resolver incertezas na interpretação.
Figura 3.10 - Mapa estrutural em tempo de refletor da região do estuário de Moray (nordeste da Escócia), cujos valores de contorno representam tempos duplos de percurso de eventos em reflexão em milissegundos (KEAREY; BROOKS; HILL, 2009).
ANÁLISE DE FILTROS E
ATRIBUTOS SÍSMICOS E
INTERPRETAÇÃO
GEOLÓGICA
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CAPÍTULO 4 – ANÁLISE DE FILTROS E ATRIBUTOS SÍSMICOS E INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA
4.1 INTRODUÇÃO
Este capítulo apresenta a segunda e terceira etapa da metodologia de trabalho descrita no capítulo 1, cujo objetivo é a filtragem dos dados sísmicos estudados e análise por meio de atributos sísmicos disponíveis no software OpendTect, além de incluir também a interpretação geológica. Desta forma, serão apresentadas algumas ferramentas de filtragem presentes no software, assim como atributos sísmicos utilizados no processamento dos dados, com foco maior em filtros e atributos que apresentam resultados que contribuíram para o objetivo principal do trabalho, que é a interpretação sismoestrutural das seções sísmicas.
É importante salientar que, antes da aplicação de qualquer atributo sísmico, é necessário que se proceda um condicionamento por meio da filtragem inicial dos dados em análise, de forma que se aumente a razão sinal/ruído, fazendo com que a resolução do dado aumente de forma significativa e colaborando para o realce de feições geológicas, como estruturas (falhas e dobras) que são o principal objetivo do trabalho. Na presente atividade, os principais filtros utilizados foram o Dip-Steered Median Filter (DSMF) e 1ª Derivada Centrada de Amplitude (DCA), que serão explicados e aprofundados mais adiante.
Realizada a filtragem inicial, a etapa de análise de atributos sísmicos pode ser iniciada. Tratando-se da questão conceitual, Taner (2001) define atributo sísmico como “qualquer informação obtida a partir dos dados sísmicos seja por medida direta, seja por raciocínio lógico ou baseado na experiência”. Por meio de informações como frequência, tempo, amplitude e atenuação é possível calcular e interrelacionar esses elementos para gerar atributos sísmicos, de forma a realçar feições antes não vistas ou dificilmente reconhecidas no dado original, colaborando na interpretação sismoestrutural.
Os atributos sísmicos podem ser gerados de diversas maneiras: baseados em seção sísmica; baseados em eventos ou horizontes; ou podem ser volumétricos (PEREIRA, 2011). Através dos atributos sísmicos é possível dar destaque a uma determinada feição geológica a ser analisada como, por exemplo, falhas, reservatórios de petróleo etc. Os atributos também nos auxiliam a reconhecer o ambiente deposicional e desvendar a história de deformação de uma bacia. Dentre os tipos de atributos conhecidos, estão: atributos de textura, de curvatura, de mergulho, de azimute, de borda, etc.
Uma ferramenta importante também utilizada no OpendTect é a paleta de cores. Dependendo da informação geológica a ser extraída do dado, é importante que se use as paletas de cores adequadas. No caso deste trabalho, as principais paletas empregadas foram: Seismics, Greyscale, Red-White-Blue e Dip (Figura 4.1). Destas as de maior relevância foram a Greyscale, que realça informações estruturais a partir do atributo de Pseudorrelevo (abordado mais adiante), além da paleta Red-White-Blue que apresentou resultados satisfatórios a partir do dado filtrado com DCV.
Figura 4.1- Paletas de cores utilizadas durante a análise dos dados sísmicos interpretados. Dentre estas, a paleta
Grey-scales e Red-White-Blue tiveram maior relevância no resultado, enquanto que a Seismics e Dip foram
utilizadas de forma secundária. 4.2 FILTRAGEM
4.2.1 CUBO DE STEERING
Um dado de Steering corresponde a um volume que armazena informações de mergulho aparente para cada evento de reflexão ao longo da direção da linha sísmica.
Dependendo do objetivo de estudo e da escala de trabalho em questão, é possível criar dois tipos de dados de Steering: Detalhado (Detailed Steering) e Regional (Background Steering). A principal diferença entre os dois tipos consiste no tamanho do filtro mediana usado para calculá-los. O Steering detalhado é fracamente filtrado, conservando informações localizadas de estruturas de pequeno porte como falhas, flexuras e feições estratigráficas. Em contrapartida, o Steering regional é fortemente filtrado, preservando apenas informações que diz respeito às estruturas de grande porte como trends regionais.
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Antes de iniciar a filtragem no processamento, se faz necessária a criação de um volume de dados que serão utilizados como entrada para os filtros estruturalmente controlados como, por exemplo, o Dip-Steered Median Filter (DSMF). O termo “estruturalmente controlado” se dá pelo fato de que esse tipo de filtro exige como entrada um volume com informações de mergulho de cada traço.
4.2.2 DIP-STEERED MEDIAN FILTER (DSMF)
A primeira etapa, antes da aplicação de qualquer atributo e interpretação sísmica efetiva, se deu pela utilização da ferramenta Dip Steered Median Filter, que consiste em um filtro estruturalmente controlado utilizado no presente trabalho, no qual foi usado Steering Regional (Background Steering) como entrada.
Figura 4.2- Dado sísmico original, sem qualquer aplicação de filtro ou atributo (A) com paleta de cores Seismics; dado sísmico após aplicação do DSMF (B). De A para B, nota-se uma melhora na resolução do dado devido à atenuação de ruídos aleatórios e realce na continuação lateral de refletores (indicado pelas setas azuis).
O DSMF (Figura 4.2) se baseia na coleta de todas as amplitudes dentro de uma determinada circunferência, cujo raio foi definido como 5 traços de 75 metros por 5 amostras de tempo (20 ms) e substitui o valor central pela mediana das amplitudes coletadas, resultando na atenuação de ruídos aleatórios e aumento na continuidade lateral dos refletores, gerando uma melhora significativa da resolução lateral do dado sísmico.
Esse filtro é de suma importância para o trabalho, pois se trata do passo inicial da análise e posterior interpretação dos dados.
4.2.3 FILTRO DE 1ª DERIVADA CENTRADA DE AMPLITUDE (DCA)
Logo após a aplicação e análise do DSMF, foi aplicado um segundo filtro ao dado sísmico denominado 1ª Derivada Centrada de Amplitude (DCA). De forma resumida, esse filtro tem como objetivo principal realçar eventos de alta frequência e atenuar eventos incoerentes de alta e baixa frequência, gerando um melhor realce na continuidade dos refletores e proporcionando o aumento da razão sinal/ruído, o que promove a melhora considerável na resolução do dado. Esse filtro é calculado a partir da seguinte fórmula:
Na seguinte equação, “seis” corresponde ao dado sísmico em amplitude considerando uma determinada amostra de tempo acima [+1] e abaixo [-1] da amostra de referência, enquanto que “DZ” refere-se à razão de amostragem.
Após a geração e aplicação do DCA no dado sísmico, o segundo passo é a rotação de fase deste. Isso se faz necessário, pois, ao ser aplicado no dado sísmico, este atributo provoca uma rotação de fase de 90º. Visando a corrigir esse efeito, deve-se aplicar uma rotação de fase -90º para que o dado retorne a sua configuração de origem. A rotação de fase que se encontra acessível no OpendTect se dá pela seguinte equação:
Assim como na equação anterior, “seis” refere-se ao dado sísmico em amplitude, “Hilbert” faz menção à aplicação da transformada de Hilbert e “c0” é o ângulo aplicado (-90º) para a rotação em graus.
Os resultados obtidos pela aplicação do DCA (Figura 4.3) foram satisfatórios e imprescindíveis para a interpretação sísmica do dado. Por meio do produto final - DCA com
(seis[+1] - seis[-1])/2DZ
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rotação de fase - foi possível aumentar a resolução do dado e a continuidade dos refletores, auxiliando na identificação e interpretação de aspectos estruturais da BRP. No presente trabalho, o DCA foi utilizado principalmente com a paleta de cores Red-White-Blue, na qual se realçou falhas geológicas.
Figura 4.3- Dado sísmico com DSMF (A); dado sísmico agora com DCA com fase rotacionada (-90º) aplicado sobre o DSMF (B). Pode-se perceber de (A) para (B) uma melhora na nitidez do dado, deixando os refletores com melhor resolução e realçando algumas feições (indicados pelas setas verdes).
4.3 PSEUDORRELEVO (ATRIBUTO DE VOLUMES DE AMPLITUDES)
Esse atributo, que é denominado Pseudorrelevo ou técnica de volume de amplitudes (tecVA), foi proposto por Bulhões e Amorim (2005) e se baseia no princípio da Sismocamada Elementar (SCE), a qual se refere à camada ou conjunto de camadas geológicas de menor espessura que o dado sísmico sob investigação consegue resolver. A SCE consiste basicamente no limite de resolução sísmica vertical do dado, que pode ser adquirida através da leitura de menor período T, associadas às mais altas frequências, onde a espessura M da SCE será equivalente à metade deste mesmo período (T/2) (BULHÕES; AMORIM, 2005).
Essa técnica pode ser realizada por meio da aplicação da transformada de Hilbert sobre o atributo de amplitude RMS. O produto final do citado procedimento, combinado à paleta de cores Greyscale, apresentou resultados relevantes para a interpretação sísmica, pois destacou de maneira eficaz os altos contrastes de impedância presentes no dado, originando uma textura em relevo (Figura 4.4) relevante para o realce do arcabouço estrutural da bacia, destacando principalmente falhas existentes.
Figura 4.4- Dado sísmico com DSMF (A); dado com filtro DCA com rotação de fase (B); Volume de Amplitudes aplicado sobre o DCV com rotação de fase (C). Pode-se notar o realce em estruturas como falhas (indicados pelas setas brancas), auxiliando na posterior interpretação sismoestrutural.
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4.4 INTERPRETAÇÃO GEOLÓGICA 4.4.1 ASPECTOS GERAIS
Através das seções sísmicas 2D, foi possível realizar uma análise mais detalhada do arranjo estrutural da porção SW da Bacia do Rio do Peixe, a partir da distribuição espacial e geometria de falhas, além das dobras (por propagação de falha e dobras de arrasto) associadas a estas falhas evidentes.
As seções sísmicas em questão evidenciam a margem falhada do semi-graben Brejo das Freiras, composta pela sua falha principal homônima, além de mostrar também a margem flexural do semi-graben de Sousa. Ambos os semi-grabens são separados por um horst (figura 4.5).
Figura 4.5- Seção em pseudorrelevo com paleta de cores Greyscale (A e B) e filtro DCA rotacionado 90º com paleta Red-White-Blue (C e D) evidenciando as principais estruturas analisadas no dado sísmico, como a margem falhada do semi-graben de Brejo das Freiras, a margem flexural do semi-graben de Sousa, além do intervalo pré-rifte eodevoniano. Nota-se dobras suaves indicadas pelos seus traços axiais.
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Os estratos sedimentares, que são evidenciados no dado sísmico na forma de refletores, se apresentam regionalmente basculados predominantemente na direção SE e contra as falhas de borda (notado na margem falhada do semi-graben de Brejo das Freiras). É possível observar a ocorrência de dobras de arrasto, situadas na região de encontro dos estratos com os planos de falha; estas dobras dispõem-se na forma de antiformes e/ou sinformes suaves a abertos, com traços axiais mergulhando fortemente para SE ou NW. Além das dobras de arrasto (Figura 4.5 e 4.7), há também a presença de monoclinais suaves, geradas por propagação de falhas (Figuras 4.5 e 4.7) que se encontram principalmente enraizadas no embasamento.
Fazendo uma relação dos mecanismos de dobramentos em ambientes distensivos discutidos por Araújo et al. (2009) com os tipos de dobras identificadas na bacia, pode-se dizer que os sinformes e antiformes são formados por arrasto de estratos sedimentares pouco competentes pela movimentação normal das falhas presentes e por flexura ao longo dos planos dessas falhas. Já em relação aos monoclinais, estes são originados por efeito de propagação de falhas do embasamento em direção ao pacote sedimentar da bacia, de maneira que a vergência destas estruturas geralmente aponta para o bloco abatido. Portanto, pode-se dizer que as dobras identificadas nas seções sísmicas em questão foram originadas por mecanismos de bending (Figura 4.6).
Figura 4.6- Mecanismo de bending gerado por tensão aplicada perpendicularmente à superfície (A). Como resultado, são geradas dobras de arrasto (B) e dobras por propagação de falha (C). Adaptado de Fossen (2012).
