Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar (NE do Brasil)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

EVOLUÇÃO ESTRUTURAL DA BORDA LESTE DO RIFTE POTIGUAR EMERSO, BACIA POTIGUAR (NE DO BRASIL)

Autor:

RODRIGO RUAN SILVEIRA DE SOUZA

Orientador:

DR. FERNANDO CÉSAR ALVES DA SILVA

Dissertação nº 233/PPGG

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

EVOLUÇÃO ESTRUTURAL DA BORDA LESTE DO RIFTE POTIGUAR EMERSO, BACIA POTIGUAR, NE DO BRASIL

Autor:

RODRIGO RUAN SILVEIRA DE SOUZA

Dissertação apresentada dia 04 de setembro de 2019 ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito à obtenção do título de Mestre em Geodinâmica e Geofísica, com área de concentração em Geodinâmica.

Comissão Examinadora:

Prof. Dr. Fernando César Alves da Silva (DG/PPGG/UFRN – Orientador) Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra (DG/PPGG/UFRN – Membro interno)

Dr. Pedro Xavier Neto (Petrobras – Membro externo)

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede

Souza, Rodrigo Ruan Silveira de.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar (NE do Brasil) / Rodrigo Ruan Silveira de Souza. - 2019.

98 f.: il.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Programa de

Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica. Natal, RN, 2019.

Orientador: Prof. Dr. Fernando César Alves da Silva.

1. Rifte Potiguar emerso - Dissertação. 2. Rampas de revezamento - Dissertação. 3. Falhas de conexão - Dissertação. 4. Discordâncias intra-rifte - Dissertação. I. Silva, Fernando César Alves da. II. Título.

RN/UF/BCZM CDU 551(043.3)

Agradeço primeiramente a Deus por absolutamente tudo. Todas as conquistas e perdas, momentos alegres e tristes, momentos de força e de fraqueza. Tudo me direcionou aos caminhos que hoje me trazem onde estou.

Aos meus pais, Sandra Maria da Silveira Souza e Rogério Damião de Souza, por todo o apoio e suporte nos momentos difíceis e toda felicidade compartilhada nos momentos de alegria. Sem eles, nada eu seria.

A meus irmãos, Rogério Júnior e Rebeca Raiane, por todo o apoio na minha trajetória até aqui. Agradeço também a minha namorada, Ádila Costa, por me incentivar e acreditar em absolutamente tudo que me proponho a realizar.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Fernando César Alves da Silva, por toda paciência, ensinamentos e conselhos ao longo dessa trajetória no mestrado. Sem ele, certamente este trabalho não existiria. Muito obrigado, professor!

Ao meu “ex-orientador”, Prof. Dr. Alex Francisco Antunes, que por mais que não se considere meu atual co-orientador, teve participação fundamental neste trabalho. Afinal de contas, o primeiro orientador será sempre seu orientador.

Aos funcionários e ex-funcionários do Laboratório de Geologia e Geofísica do Petróleo (LGGP), especialmente Amanda Costa e Dona Léia, por todo o suporte na impressão de materiais e na manutenção do ambiente do trabalho sempre limpo e sem faltar aquele cafezinho revigorante.

Aos meus amigos que me acompanham desde a graduação, especialmente ao eterno grupo de campo (que se tornou da vida) “Timbaoio”, composto por Arthur Cardoso, João Augusto, Luanny Fernandes e Ricardo Rodrigues; bem como aos amigos Brennda Vianna, Carla Hemillay, Letícia Hudson, Maria Clara e Pedro Moura, que além de companheiros de laboratório e de mestrado, se tornaram pessoas especiais para a vida.

E, por fim, agradeço a Petrobras e ao PRH-229 pela concessão dos dados e da bolsa de mestrado, que permitiram a realização deste trabalho. A todos, meu muito obrigado!

RESUMO

A Bacia Potiguar localiza-se na interseção das margens leste e equatorial brasileira, possuindo um preenchimento sedimentar que abrange rochas depositadas desde o Neocomiano até o Quaternário, as quais registram suas diferentes fases evolutivas: rifte, pós-rifte e drifte. A fase rifte, foco deste trabalho, é dividida em dois eventos distintos que ocorreram ao longo do Cretáceo Inferior: um mais precoce, denominado Rifte I, que se deu em resposta a esforços litosféricos distensivos associados a abertura da margem leste brasileira, o que culminou em um rifte emerso abortado; e um mais tardio, denominado Rifte II, que se desenvolveu em resposta a esforços transtrativos durante a abertura da margem equatorial brasileira, resultando em um rifte submerso que evoluiu até a ruptura litosférica. O produto final desta fase é um arcabouço estrutural complexo que ainda carece de explicações sobre como se deu a origem e evolução das estruturas que o compõe. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo a investigação da margem leste do Rifte Potiguar emerso, região que engloba os principais sistemas de falhas (Carnaubais e Baixa Grande) e depocentro (semi-graben de Umbuzeiro) do rifte. Para isso, foram analisados dados sísmicos 2D e 3D disponíveis ao longo da margem em conjunto com perfis geofísicos de poços selecionados. Os resultados desta análise revelaram uma provável evolução dos grandes sistemas de falhas a partir da nucleação diacrônica de vários segmentos de menor porte, os quais cresceram, interagiram entre si por meio de rampas de revezamento e, em um estágio mais evoluído, se conectaram mecanicamente por meio de falhas de conexão. O diacronismo entre os segmentos de falhas individuais que constituirão os sistemas de falhas principais é marcado no registro geológico por discordâncias angulares intra-rifte. As falhas de conexão, responsáveis por conectar segmentos de falhas originalmente distintos, formam, em subsuperfície, um setor com a geometria de patamar, dando origem a falhas com a geometria rampa-patamar-rampa. O mergulho mais suave das falhas de conexão foi atribuído a uma possível interação entre o campo de tensões gerado em regiões de ponte em contração entre falhas normais e zonas de fraqueza do embasamento de mais baixo ângulo. Modelos estruturais físicos foram confeccionados, corroborando e ilustrando as interpretações realizadas. Por fim, os resultados obtidos com este estudo fornecem uma proposta de evolução para a margem leste do Rifte Potiguar emerso, indicando áreas com maior propensão a ocorrência de boas fácies reservatório junto a áreas de trapas estruturais, bem como fornecendo possíveis implicações na cinemática de abertura da bacia que, de acordo com os resultados, possuiria um caráter transtrativo.

Palavras-chave: Rifte Potiguar emerso, rampas de revezamento, falha de conexão, modelagem

física.

ABSTRACT

The Potiguar Basin is located at the intersection of the east and equatorial Brazilian margins, possessing a sedimentary fill that includes rocks deposited from the Neocomian to the Quaternary, which record its different evolutionary phases: rift, post-rift and drift. The rift phase, focus of this study, is divided into two distinct events thar occurred along the Lower Cretaceous: an earlier one, called Rift I, that occurred in response to distensive lithosphere stress associated with the opening of the Brazilian east margin, culminating in an onshore aborted rift; and a later one, called Rift II, that developed in response to transtrative stress during the opening of the equatorial Brazilian margin, resulting in a offshore rift that evolved until the lithospheric rupture. The final product of this phase is a complex structural framework that still lacks explanation of how the origin and evolution of the structures occurred. In this sense, the objective of this work was to investigate the eastern margin of the onshore Potiguar Rifte, a region that encompasses the main fault systems (Carnaubais and Baixa Grande) and depocenter (Umbuzeiro half-graben) of the rift. To achieve that, we analyzed 2D and 3D seismic data available along the margin in conjunction with geophysical logs of selected wells. The results of this analysis revealed a probable evolution of the main fault systems from the diachronic nucleation of several smaller segments, which grew, interacted with one another trhough relay ramps and, at a more advanced stage, were mechanically connected by connecting faults. The diachronism between individual fault segments that will constitute major fault systems is marked in the geological record by intra-rift angular unconformities. The connecting faults, responsible for connecting fault segments originally distinct, form, in subsurface, a sector with flat geometry, giving rise to faults with ramp-flat-ramp geometry. The smoother dip of the connecting faults was attributed to a possible interaction between the stress field generated in regions of contractional jogs between normal faults and zones of weakness of the lower dip. Physical structural models were made, corroborating and illustrating the interpretations. Finally, the results obtained with this study provide a proposal for the evolution of the eastern margin of the onshore Potiguar Rift, indicating áreas with a higher propensity to the occurrence of good reservoir facies together with areas of structural traps, as well as possible implications

in the opening kinematics of the basin, that according to the results, would have a transtrative behavior.

LISTA DE FIGURAS

Capítulo 1 - Introdução

Figura 1.1 – Mapa de localização da Bacia Potiguar com suíte de dados utilizados para

confecção desta dissertação de mestrado e do artigo científico. Fonte: Base de dados da plataforma Geobank da CPRM e arquivos vetoriais do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. ... 3

Figura 1.2 - Fluxograma das etapas realizadas para confecção deste trabalho. ... 5

Capítulo 2 - Contextualização Geológica

Figura 2.1 – Mapa de localização da Bacia Potiguar mostrando o arcabouço estrutural do Rifte

Potiguar (em especial o rifte emerso), além da suíte de dados utilizada para a realização deste trabalho. Cobertura sedimentar da bacia (em amarelo no mapa) abrange depósitos da fase drifte (Neocretáceo – Recente). Fonte dos dados: Serviço Geológico do Brasil (via Geobank) e Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). ... 8

Figura 2.2 – Compartimentação Tectônica da Província Borborema, trend Cariri-Potiguar e

principais coberturas sedimentares fanerozóicas. Compilado de Delgado et al. (2003). Além das bacias expostas na imagem (dentre elas, observar, em especial, a localização da Bacia Potiguar), também estão presentes: 1) Bacia de Iguatu; 2) Bacia de Cel. João Pessoa; 3) Bacia do Rio do Peixe; e 4) Bacias de Lavras de Mangabeiras. ... 11

Figura 2.3 - Carta estratigráfica da Bacia Potiguar (Pessoa Neto et al., 2007). ... 13

Figura 2.4 – Reconstituição pré-drifte entre Brasil e África durante as fases Sin-Rifte II (A) e

Sin-Rifte III (B). Em (C), modelo de abertura transtrativa da margem equatorial, onde segmentos oblíquos a direção E-W funcionaram como grandes releasing bends, favorecendo a origem de grabens oblíquos ou pull-apart nesta região. Compilado de Matos (1992). ... 14

Figura 3.1 – Desenho esquemático de elementos e etapas do método sísmico de reflexão. Na

aquisição, uma fonte é responsável por gerar ondas sísmicas que se propagam para o interior da terra e são refletidas nas interfaces geológicas que marcam contrastes de impedância acústica. O sinal refletido retorna à superfície e é registrado por receptores, que os convertem em traços sísmicos. Os diversos traços agrupam-se em sismogramas, que passam por um conjunto de processos que culminam na transformação desses dados em uma seção sísmica pronta para ser interpretada. ... 4

Figura 3.2 - – Parte de uma seção sísmica analisada no trabalho mostrando em (A) o dado sísmico bruto, sem qualquer filtro ou atributo; e em (B) o dado com os filtros DSMF e DCV aplicados. Notar a melhora significativa da qualidade do dado com a aplicação dos filtros, onde fica nítida a melhora no nível de ruído de (A) para (B), além de uma melhora também na continuidade lateral dos refletores e na resolução vertical do dado. O dado com os filtros aplicado (B) serviu de base para a interpretação sísmica e para a aplicação de atributos sísmicos. ... 25

Figura 3.3 – Parte de uma seção sísmica analisada no trabalho mostrando em (A) o dado

sísmico apenas com o filtro da DCV aplicado; e em (B) o dado com o atributo do Volume de Amplitudes (ou TecVA ou pseudorelevo). As setas amarelas mostram possíveis zonas de falhas, as quais são melhor visualizadas no dado com o Volume de Amplitudes. Tal atributo foi fundamental na interpretação do arcabouço estrutural da bacia. ... 26

Figura 3.4 – Diagrama isométrico da porção de um traço sísmico complexo (compilado e

adaptado de Taner et al., 1979). ... 27

Figura 3.5 – Parte de uma seção sísmica analisada no trabalho mostrando em (A) o dado

sísmico com o filtro da DCV aplicado; em (B) o dado com o atributo de fase instantânea sobreposto e com transparência de 60% sobre (A); e em (C) o dado com o atributo do cosseno da fase instantânea, também sobreposto e com transparência de 60% sobre (A). Notar que em (B) e (C) é possível observar todos os refletores, seguir sua extensão e, dessa forma, identificar de forma mais nítida suas terminações, formas e continuidade. ... 29

Figura 3.6 – Exemplo de experimento analógico de distensão (desenvolvido para estudo de

Capítulo 4 - Artigo Científico

Figure 1 - Schematic map showing the main faults of the onshore portion of the Potiguar rift

(based on Matos, 1992; Bertani et al., 1990 and Cremonini, 1993) as well as the database (seismic and wells) used to perform this work. ……… 37

Figure 2 - Stratigraphic Chart of the Potiguar Basin. Adapted from Pessoa Neto et al. (2007).

………... 39

Figure 3 - (A) Schematic representation of the sandbox apparatus used in physical modeling.

(B), (C) and (D) Illustration of the geometry of the velocity discontinuity (DV) used in each experimental series. ……….…… 42

Figure 4 - Representative inline of a subarea (SW compartment) where the basin's border region

is controlled only by the Baixa Grande fault system. (A): uninterpreted seismic section. (B): interpreted section illustrating the ramp-flat-ramp geometry developed by linkage of individual segments during the evolution of the Umbuzeiro semi-graben. ………. 45

Figure 5 - Schematic cartoon illustrating the analogy between the development of fault

segments linkage in a transcurrent environment (A and B) and their adaptation to normal faults (C). In (D), (E) and (F) application of this interpretation to the BGFS. This model can also be applied to the CFS. ... 46

Figure 6 - Seismic section showing the arrangement of the BGFS in the SW compartment of

the study area. (A) Uninterpreted seismic line. (B) Interpretation of the seismic section highlighting the two segments that compose the BGFS connected by a relay ramp. Unconformity 1 marks the lateral migration of the strain between the segments, which control the deposition of T1 and T2 tectonossequences. Note also the beginning of the interaction of the BGFS with the CFS by means of another relay ramp. Unconformity, on the other hand, marks the lateral migration of the strain which concentrated, in this case, on the CFS controlling the deposition of the T3 tectonosequence. ……… 48

Figure 7 - Seismic line illustrative of the BGFS represented by an individual fault segment.

CFS. (A) Uninterpreted seismic section. (B) Interpretation of the section, showing the ramp-flat-ramp geometry of the BGFS and associated anticlines folds. The CFS represented by three fault branches, segmented the existing relay ramp between both fault systems generating structural steps. Note the control exercised in the tectonossequences in the semi-graben of Umbuzeiro by the BGFS (T1 and T2) and the CFS (T3). ……… 50

Figure 8 –Seismic line representing the northeast extremity of the SW compartment. (A)

Uninterpreted seismic section. (B) Interpretation of the section showing the relative chronological relationship between the BGFS and CFS. The tectonosequences T1 and T2 (not individualized in this case), controlled by the BGFS, are in angular discordance with the tectonosequence T3, that is controlled by the CFS. Note also the strong narrowing of the relay ramp between the two fault systems, in the vicinity of the NE termination of the structure. …52

Figure 9 – An inline representative of the segmented arrangement of the CFS in the NE

compartment of the east border of the onshore Potiguar basin. (A) Uninterpreted seismic section. (B) Interpretation of the section. CFS is represented by two segments separated by a step, probably associated with a relay ramp. The discordance 3 marks the internal compartmentalization of the T3 tectonossequence. Tectonossequence T3A was controlled by the older inner segment while the younger outer segment controlled the deposition of the tectonossequence T3B. A zone with strong reflections (Sn) in the basement, with the same orientation of the CFS ones, is related to the Portalegre Precambrian shear zone. …………. 54

Figure 10 - Inline illustrating the variation of the fault dip in the NE compartment of the rift

east border. (A) Uninterpreted seismic section. (B) Interpreted section showing the geometry of CFS. This region is interpreted to be structurally more evolved than that shown in figure 8. The undulatory geometry of the fault plane induced the development of anticlinal folds over the smoothest dipping region. Note in the basement the existence of high dipping reflectors (Sn), related to the Portalegre Precambrian shear zone, trending parallel to those of the CFS. ……….. 55

Figure 11 - Inline representative of the NE termination of the Umbuzeiro semi-graben. (A)

Uninterpreted seismic section. (B) Interpretation of the section displaying the main fault geometry. In the lower center portion of the section, there is a break in the intensity of the fault dip. The relatively smoother dipping region induces the generation of anticlinal folds. The

discordance 3 is marked by the angular truncation between reflectors of the tectonossequences T3A and T3B. It is interpreted that this dip smoothing may be related to relay ramp termination (see figure 5). Sn represents the ductile fabrics of the basin basement. ... 56

Figure 12 - Photographs and interpretations of the top of the physical model that simulated the

evolution of BGFS' faults. The development of stepped faults segments led to the relay ramps formation. The preservation and destruction of some of these relay ramps is a characteristic of the experiment as well as the natural analog. ……….. 58

Figure 13 - (A) and (B) schematic representation of fault segments (pre and post connection)

developed in experimental series I (see also figures 12C'-D'). The stress field developed in the bridge zones promotes the nucleation of a connection fault interconnecting segments F3 and F2. In the subsurface, this zone is represented by relay ramp (profile 1) and the localized stress field induces the connection between the two fault segments (profile 2), resulting in the ramp-flat-ramp geometry (profile 3). ……… 60

Figure 14 - Photographies and interpretation of the structures at the surface of the model that

simulated the development of CFS faults during an oblique extension (Series IIa). Diachronic and staggered faults segments induced the formation of relay ramps. As the deformation increased, the ramps were abandoned and fault segments had been completely connected. ... 62

Figure 15 - Particle Image Velocimetry (PIV) images, showing the strain concentration zones,

and interpretation of the structures (drawn from conventional photographs), during the evolution of CFS faults with oblique and orthogonal regions. The orthogonal and oblique sectors revealed significant differences in their evolution. In the orthogonal sector, the nucleated faults showed a linear and constant evolution (the maximum strain was more homogeneously distributed in this sector) while in the oblique sector the faults were developed as diachronic staggered segments, interacting with each other through relay ramps. Nessa região, as the deformation progressed, the segments were mechanically connected by “connection faults” and the ramps were abandoned. ……….………..……….. 63

Figure 16 - Sketch illustrating the evolution of faults by a brittle reactivation of pre-existing

basement weakness zone. 1 - Portalegre ductile shear zone. 2- nucleation of the first fault segment (BGFS) and deposition of tectonossequence 01. 3- nucleation of the second fault

segment (BGFS), relay ramp interaction with the older segment. Deposition of tectonossequence 02. 4- nucleation of the third fault segment (now equivalent to CFS). Interaction with the early fault segment through a relay ramp. Deposition of tectonossequência 03. 5 - Connection between segments (connection faults) belonging to BGFS. The schematic profiles illustrate the contractional bridge regions, which accommodate the local strain by nucleation of a connection fault following a pre-existing weakness zone represented by a low dipping Sn + 1 foliation, oblique to the main Sn foliation. ……….. 66

Figure 17 - Evolutionary model proposed to the development of the eastern onshore border of

the Potiguar rift based on seismic section analysis and physical modeling. At T1 stage, BGFS was nucleated from diachronic and staggered segments, with the generation of relay ramps. In the T2 stage, BGFS' ramps were connected by “connection faults” and the development of CFS has started from staggered and diachronic fault segments also with relay ramp generation. In the T3 stage, CFS' ramps were completely connected and a relay ramp between the two fault systems (BGFS and CFS) was built. T4 stage shows the current map view of the fault systems of the eastern portion of the basin. ……….. 68

SUMÁRIO AGRADECIMENTOS RESUMO ... iii ABSTRACT ... iv LISTA DE FIGURAS ... vi 1. INTRODUÇÃO ... 1 1.1. Apresentação ... 2 1.2. Justificativa e Objetivos ... 2

1.3. Base de dados e Localização da área de estudo ... 3

1.4. Métodos empregados ... 4

1.4.1. Pesquisa bibliográfica e compilação de dados... 4

1.4.2. Análise e tratamento do dado sísmico ... 5

1.4.3. Interpretação sísmica ... 5

1.4.4. Modelagem física... 6

1.4.5. Integração dos resultados e confecção da dissertação e do artigo científico ... 6

2. CONTEXTUALIZAÇÃO GEOLÓGICA ... 8

2.1. Introdução ... 8

2.2. Embasamento da Bacia Potiguar... 9

2.3. Arcabouço e evolução tectonoestratigráfica da Bacia Potiguar ... 12

2.3.1. O estágio Rifte ... 12

2.3.2. O estágio Pós-Rifte ... 15

2.3.3. O estágio Drifte ... 16

2.3.4. Magmatismo ... 18

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 20

3.1. O método sísmico de reflexão ... 20

3.2. A modelagem física ...30

4. ARTIGO CIENTÍFICO ... 34

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 74

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

1. INTRODUÇÃO 1.1. Apresentação

A presente dissertação, intitulada “Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar (NE do Brasil)”, é parte integrante dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Geodinâmica e Geofísica pelo programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Esta pesquisa faz parte de um projeto de pesquisa mais amplo, denominado “Geodinâmica e Evolução Tectônica da Margem Equatorial (Segmento entre Bacia Potiguar e a Bacia do Ceará – Nordeste do Brasil), o qual é fruto de convênio entre a UFRN, FUNPEC e Petrobras. Todo o desenvolvimento deste trabalho contou com a orientação do Prof. Dr. Fernando César Alves da Silva e se deu nas dependências dos Laboratórios de Geologia e Geofísica do Petróleo I e II (LGGP I e II), ambos lotados no Centro de Ciências Exatas e da Terra (CCET) da UFRN.

1.2. Justificativa e Objetivos

A Bacia Potiguar abrange um amplo registro sedimentar iniciado durante sua fase rifte, no Neocomiano. Durante este período, o arcabouço estrutural da bacia foi estabelecido, definido por semi-grabens, altos internos e falhas de transferência. Posteriormente, em períodos de relativa calmaria tectônica, todo este arcabouço foi coberto, inicialmente, pelos depósitos da fase sag ou pós-rifte e, logo após a abertura e sincronamente ao desenvolvimento do oceano atlântico equatorial, pelos depósitos da fase drifte da bacia.

O intervalo rifte dessa bacia, foco deste trabalho, foi o centro de debates científicos no início dos anos 90s a partir de vários trabalhos clássicos de cunho regional, a exemplo de Matos (1992) e Bertani et al., (1990). A partir de então, pouca atenção tem sido voltada a esta fase da bacia, cuja evolução ainda não foi retratada com detalhe na literatura. Atualmente, tendo em vista a maior disponibilidade de dados (especialmente novos levantamentos sísmicos 2D e 3D, perfis geofísicos de poços, dados de testemunho, etc.) e de conhecimento regional adquirido por universidades e empresas, é de fundamental importância novos estudos que elucidem como se deu a real evolução do arcabouço estrutural do Rifte Potiguar e quais as possíveis implicações dessa evolução em um contexto mais amplo: as aberturas das margens leste equatorial.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal a análise estrutural da margem leste do Rifte Potiguar emerso, região onde se concentram as principais estruturas que controlaram sua origem e evolução. Atenção especial será dada a feições que possam fornecer informações sobre como se deu a evolução dessa área e, como forma de tornar mais robustas as interpretações, modelos estruturais físicos serão confeccionados para tentar simular os momentos chave dessa história evolutiva. Por fim, também se objetiva a proposição de um modelo esquemático síntese que ilustre como se deu o desenvolvimento das estruturas encontradas ao longo da área em estudo.

1.3. Base de dados e Localização da área de estudo

A base de dados utilizada para a confecção desta dissertação de mestrado compreende oito linhas sísmicas de reflexão 2D (L1 a L8; sentido dip da bacia), três volumes sísmicos 3D (V1 a V3) e perfis geofísicos de 7 poços exploratórios (figura 1.1). Os dados estão localizados integralmente no Estado do Rio Grande do Norte, bem próximo ao limite noroeste com o Estado do Ceará. Em termos geológicos, os mesmos estão dispostos ao longo da margem leste do rifte potiguar emerso (figura 1.1). Todos os dados foram cedidos pela Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP) por meio do Banco de Dados de Exploração e Produção (BDEP).

Figura 1.1 – Mapa de localização da Bacia Potiguar com suíte de dados utilizados para confecção desta

dissertação de mestrado e do artigo científico. Fonte: Base de dados da plataforma Geobank da CPRM e arquivos vetoriais do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. BG: sistema de falhas de Baixa Grande; CF: sistema de falhas de Carnaubais

Figura 2.1 – Mapa de localização da Bacia Potiguar com suíte de dados utilizados para confecção desta

dissertação de mestrado e do artigo científico. Fonte: Base de dados da plataforma Geobank da CPRM e arquivos vetoriais do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. No tocante ao acervo cartográfico, este foi obtido a partir de dados vetoriais presentes nas cartas geológicas ao milionésimo Fortaleza (SA-24), Jaguaribe (SB-24), Natal (SB-25) e Recife (SC-25), disponíveis na plataforma Geobank do Serviço Geológico do Brasil (CPRM). As informações referentes a municípios e divisa de estados foram obtidas frente aos arquivos vetoriais disponibilizados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

1.4. Métodos empregados

A sistemática metodológica empregada neste trabalho constou, basicamente, de 5 etapas principais: (1) pesquisa bibliográfica e compilação de dados; (2) análise e tratamento do dado sísmico; (3) interpretação sísmica; (4) modelagem física; e (5) integração dos resultados e confecção desta dissertação (figura 1.2). Cada uma dessas etapas será comentada de forma detalhada ao longo dos próximos subtópicos.

1.4.1. Pesquisa Bibliográfica e compilação de dados

Esta etapa consistiu no ponto de partida do trabalho, onde procurou-se reunir o maior acervo de trabalhos já realizados acerca da Bacia Potiguar, sejam eles de cunho mais regional ou específico, de forma a construir um embasamento teórico a respeito dos principais aspectos geológicos da Bacia e lacunas científicas existentes na área de estudo. Em paralelo, também se pesquisou a respeito de técnicas de interpretação sísmica e, principalmente, de modelagem analógica e computacional. Ademais, nesta fase também foram obtidos os arquivos vetoriais que deram origem aos mapas presentes ao longo deste relatório, compilados por meio do banco de dados vetoriais da CPRM (Geobank) e do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

1.4.2. Análise e tratamento do dado sísmico

A segunda etapa do trabalho concentrou-se na análise e tratamento do dado sísmico obtido frente ao BDEP da ANP. Para isso, todos os dados sísmicos (já migrados em tempo) foram carregados no software OpendTect 6.2 (dGB Earth Science), o qual possibilitou uma visualização qualitativa das linhas e volumes sísmicos. Essa análise indicou a necessidade de tratamento do dado devido, principalmente, a seu aspecto visual ruidoso. Nesse sentido, foram aplicados no dado sísmico dois filtros existentes no software (Dip Steered Median Filter e Diferenciação Centrada Vertical) responsáveis por aumentar a resolução e a razão sinal/ruído do dado (mais detalhes sobre esse procedimento será descrito no capítulo 3). Os perfis geofísicos dos 7 poços exploratórios também foram carregados no OpendTect durante esta etapa e sua amarração com a sísmica foi realizada por meio do método do checkshot.

1.4.3. Interpretação sísmica

Após o tratamento do dado sísmico, deu-se início a etapa de interpretação sísmica. Nesta fase houve, basicamente, a interpretação das principais estruturas de subsuperfície presentes na área de estudo, com ênfase dada àquelas que definem a margem leste do rifte potiguar emerso,

Figura 1.2 – Fluxograma das etapas realizadas para confecção deste trabalho.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. a exemplo dos principais sistemas de falhas da bacia e dobras associadas. Também foi realizado nesta etapa uma interpretação sismoestratigráfica básica, onde procurou-se apenas definir terminações de refletores chaves para a delimitação de discordâncias (e suas concordâncias correlativas) com reflexo importante na evolução estrutural da margem leste. Uma importante ferramenta aliada durante toda interpretação sísmica foram os atributos sísmicos (em especial o pseudorrelevo e os atributos instantâneos), que serviram para realçar feições de cunho sismoestrutural e/ou sismoestratigráfico. Mais detalhes sobre a aplicação dos atributos serão dados ao longo do capítulo 3.

1.4.4. Modelagem física

Definido o arcabouço estrutural por meio da interpretação sísmica, tem-se agora a base necessária e as principais dúvidas interpretativas para serem checadas com o auxílio da modelagem física. Os modelos foram construídos em um aparato do tipo caixa de areia com materiais de comportamento análogo a situação real que se deseja reproduzir (no caso do rifte potiguar, a areia quatzosa natural foi usada para reproduzir o comportamento da crosta superior rúptil). Nesse caso, simulou-se a abertura, evolução e desenvolvimento das estruturas que definem a margem leste do rifte potiguar emerso com base no que foi obtido com a interpretação dos dados sísmicos. Toda a parametrização utilizada nos modelos físicos está descrita no artigo científico (capítulo 4).

1.4.5. Integração dos resultados e confecção da Dissertação e do Artigo Científico

A última etapa consistiu na integração dos resultados obtidos durante a interpretação sísmica com aqueles obtidos na modelagem estrutural. Essa união possibilitou a proposição de um modelo evolutivo para o desenvolvimento da margem leste do rifte potiguar emerso, bem como sugeriu novos mecanismos (até então não mencionados na literatura da Bacia Potiguar) responsáveis pela evolução da geometria dos principais sistemas de falhas que a compõe. Essas constatações deram origem ao artigo científico intitulado “Structural evolution of the onshore Potiguar Rift eastern margin, Potiguar Basin (NE Brazil)”, o qual foi submetido a revista “Marine and Petroleum Geology”, sendo também parte integrante (vide capítulo 4) desta dissertação de mestrado.

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Capítulo 2 – Contextualização Geológica

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

2. Contextualização Geológica 2.1. Introdução

A Bacia Potiguar (BP) está situada no extremo leste da Margem Equatorial Brasileira, englobando um conjunto de rochas vulcanossedimentares meso-cenozóicas que totalizam uma área de, aproximadamente, 48.000 km2 (sendo 21.500 km2 emersos e 26.500 km2 submersos), distribuindo-se em sua maior parte no Estado do Rio Grande do Norte e, parcialmente, no Estado do Ceará (figura 2.1). Em termos de limites geológicos, a BP limita-se a leste com a Bacia de Pernambuco-Paraíba pelo Alto de Touros; a noroeste com a Bacia do Ceará pelo Alto de Fortaleza; a sul/sudeste/sudoeste com o embasamento cristalino da Província Borborema; e a norte, seu segmento offshore se estende até a isóbata de -2.000 metros (Bertani et al., 1990; Mohriak, 2003; Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.1).

Do ponto de vista genético, a Bacia Potiguar teve sua origem associada ao contexto das bacias interiores do Nordeste do Brasil, as quais correspondem a um conjunto de bacias sedimentares eocretáceas instaladas no embasamento pré-cambriano da Província Borborema.

Figura 2.1 – Mapa de localização da Bacia Potiguar mostrando o arcabouço estrutural do Rifte Potiguar (em

especial o rifte emerso), além da suíte de dados utilizada para a realização deste trabalho. Cobertura sedimentar da bacia (em amarelo no mapa) abrange depósitos da fase drifte (Neocretáceo – Recente). Fonte dos dados: Serviço Geológico do Brasil (via Geobank) e Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

Figura 4.1 – Mapa de localização da Bacia Potiguar mostrando o arcabouço estrutural do Rifte Potiguar (em

especial o rifte emerso), além da suíte de dados utilizada para a realização deste trabalho. Cobertura sedimentar da bacia (em amarelo no mapa) abrange depósitos da fase drifte (Neocretáceo – Recente). Fonte dos dados: Serviço Geológico do Brasil (via Geobank) e Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. Mais especificamente, a mesma faz parte do trend Cariri-Potiguar, o qual consiste em um eixo composto por bacias-rifte que se estende da Bacia do Araripe até a Bacia Potiguar (Matos, 1992; figura 2.2). A origem deste conjunto de depocentros está atrelada ao evento de estiramento litosférico que resultou no rompimento do supercontinente Gondwana, culminando na separação das massas continentais Africana e Sulamericana, com a consequente abertura do Oceano Atlântico e desenvolvimento da atual margem continental brasileira (Françolin & Szatmari, 1987; Matos, 1992; 1999; Françolin et al., 1994; Jardim de Sá et al., 2007).

Essas bacias, apesar de possuírem uma gênese inicial comum, apresentam uma evolução tectonossedimentar própria durante o estágio rifte, podendo (ou não) estar presente fases evolutivas pré e/ou pós-rifte. No caso da Bacia Potiguar, sua evolução é marcada, além da fase rifte (esta composta por dois diferentes estágios de rifteamento: Riftes I e II), por duas outras fases: uma transicional, denominada de “fase pós-rifte”; e uma fase de deriva continental, denominada de “fase drifte” (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto et al., 2007). Cada uma destas fases está associada a diferentes contextos geodinâmicos, os quais influenciaram e condicionaram a formação de seu arcabouço tectonoestratigráfico.

Sendo assim, o presente capítulo tem por finalidade apresentar, ao longo dos próximos subtópicos, uma síntese dos principais trabalhos realizados a respeito da BP, destacando os aspectos fundamentais sobre seu arcabouço estrutural, estratigráfico e sua evolução tectonoestratigráfica, a fim de fornecer o conhecimento geológico-regional necessário para um melhor entendimento dos resultados e discussões obtidos durante a realização desta pesquisa.

2.2. Embasamento da Bacia Potiguar

O embasamento da Bacia Potiguar é constituído pelas rochas pré-cambrianas da Província Borborema (Almeida et al., 1977). Este compartimento geotectônico é subdividido em cinco domínios tectônicos delimitados por importantes zonas de cisalhamento: Domínio Frontal Oeste, Domínio Ceará, Domínio Rio Grande do Norte, Domínio Central e Domínio Frontal Sul (Santos, 1996; Santos et al., 1999; figura 2.2).

Nesse contexto, a Bacia Potiguar está instalada majoritariamente sobre o Domínio Rio Grande do Norte (DRN) e, parcialmente, sobre o Domínio Ceará (DC; figura 2.2). O DRN é caracterizado por um cinturão metassedimentar neoproterozoico (Grupo Seridó) envolto e

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. intrudido por rochas metaplutônicas, contendo ainda metavulcânicas e metassedimentares arqueanas a paleoproterozoicas associadas. O trend estrutural dominante neste domínio é NE-SW, sendo representado por importantes zonas de cisalhamento brasilianas, a exemplo da zona de cisalhamento Portalegre (figura 2.2).

O DC, por sua vez, caracteriza-se por um setor leste marcado pela presença de um cinturão metavulcanossedimentar associado a ortognaisses mesoproterozoicos, intercalados tectonicamente a rochas gnáissico-migmatíticas paleoproterozoicas e granitoides neoproterozoicos intrudidos, os quais constituem a Faixa/Terreno Orós-Jaguaribe. A oeste desta ocorrem maciços gnáissicos-migmatíticos-graníticos paleo a neoproterozoicos com núcleos arqueanos intercalados. O trend estrutural varia, basicamente, entre E-W, NW-SE e NE-SW (figura 2.2).

Por fim, dentre os trends estruturais presentes no embasamento, destacam-se os NE-SW por serem similares àqueles das grandes falhas que delimitam e controlam a fase inicial da Bacia Potiguar.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

Figura 2.2 – Compartimentação Tectônica da Província Borborema, trend Cariri-Potiguar

e principais coberturas sedimentares fanerozóicas. Compilado de Delgado et al. (2003). Além das bacias expostas na imagem (dentre elas, observar, em especial, a localização da Bacia Potiguar), também estão presentes: 1) Bacia de Iguatu; 2) Bacia de Cel. João Pessoa; 3) Bacia do Rio do Peixe; e 4) Bacias de Lavras de Mangabeiras.

Figura 2.2 – Compartimentação Tectônica da Província Borborema, trend Cariri-Potiguar

e principais coberturas sedimentares fanerozóicas. Compilado de Delgado et al. (2003). Além das bacias expostas na imagem (dentre elas, observar, em especial, a localização da Bacia Potiguar), também estão presentes: 1) Bacia de Iguatu; 2) Bacia de Cel. João Pessoa; 3) Bacia do Rio do Peixe; e 4) Bacias de Lavras de Mangabeiras.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

2.3. Arcabouço e evolução tectonoestratigráfica da Bacia Potiguar 2.3.1. O estágio Rifte

O estágio Rifte da BP é marcado por um regime distensional associado a um intenso afinamento crustal (Bertani et al., 1990). De acordo com a atual carta estratigráfica da bacia (Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3), esta fase subdivide-se em dois diferentes eventos: o Rifte I e o Rifte II, que equivalem aos eventos de rifteamento regionais Sin-Rifte IIb e Sin-Rifte III de Matos (1992; figura 2.4). De forma análoga, porém nomeadas com relação ao desenvolvimento das zonas transformantes da margem equatorial, Matos (2000) define o estágio Rifte como Pré-Transformante, o qual compreende as fases Pré-Transtração (equivalente a Sin-Rifte II); e a fase Sin-Transtração (equivalente a Sin-Rifte III).

A fase Rifte I (Sin-Rifte IIb ou Pré-Transtração; Berriasiano - Barremiano) é caracterizada pela implantação do Rifte Potiguar e consequente definição do arcabouço estrutural da porção emersa da bacia (figura 2.1). Neste período, esforços distensivos de direção NW-SE oriundos do evento de abertura da margem leste brasileira se propagaram para o interior do continente e foram responsáveis pela reativação frágil de estruturas dúcteis brasilianas presentes no embasamento cristalino (especialmente segmentos de zonas de cisalhamento e/ou fabric planares com orientação NE-SW ou, minoritariamente, NW-SE). Essa reativação nucleou sistemas de falhas essencialmente normais de mesma orientação, a exemplo do sistema de falha de Carnaubais, Baixa Grande e Areia Branca; além de sistemas de falhas de transferências/oblíquas, orientados NW-SE, a exemplo da falha de Apodi. Estas falhas controlaram a localização, geometria e cinemática de abertura dos semi-grabens constituintes do Rifte Potiguar (Umbuzeiro, Guamaré, Boa Vista e Apodi), os quais são limitados e individualizados por seus respectivos altos internos (Quixaba, Serra do Carmo e Macau) e/ou falhas de transferência; além de serem bordejados a leste e oeste por plataformas do embasamento (Touros e Aracati, respectivamente) (figura 2.1; Bertani et al., 1990; Matos, 1992; 1999).

A fase Rifte II (Sin-Rifte III ou Sin-Transtração; Neobarremiano – Eoaptiano), por sua vez, é marcada por uma mudança na cinemática do Rifte: enquanto há uma intensificação da tectônica distensional na margem leste, a margem equatorial inicia seu processo de fragmenta-

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. F ig ura 2 .3 C ar ta es tr atig ráf ica d a B ac ia P o tig u ar ( P ess o a Neto et a l., 2 0 0 7 ).

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. ção por meio de esforços distensivos E-W que imprimem condições tectônicas transtracionais dextrais na margem equatorial (Matos, 1992; 2000; Cremonini, 1993; figura 2.4). Na Bacia Potiguar, tal evento é responsável pela interrupção na sedimentação e soerguimento da porção onshore da bacia e pelo início da sedimentação em sua porção offshore. Esta última ocorre no interior de semi-grabens transtrativos ou pull-aparts (semi-grabens de Touros, Ubarana e Pescada), os quais foram originados a partir da reativação de falhas de transferências NW-SE nucleadas na fase anterior e que neste instante passam a possuir orientação favorável ao estabelecimento de condições transtrativas ou puramente distensionais ao longo de releasing bends (falhas de Ubarana, Pescada e Macau; figuras 2.1 e 2.4). Ademais, os sistemas de falhas Figura 2.4 – Reconstituição pré-drifte entre Brasil e África durante as fases Sin-Rifte II (A) e Sin-Rifte III (B).

Em (C), modelo de abertura transtrativa da margem equatorial, onde segmentos oblíquos a direção E-W funcionaram como grandes releasing bends, favorecendo a origem de grabens oblíquos ou pull-apart nesta região. Compilado de Matos (1992).

Figura 2.4 – Reconstituição pré-drifte entre Brasil e África durante as fases Sin-Rifte II (A) e Sin-Rifte III (B).

Em (C), modelo de abertura transtrativa da margem equatorial, onde segmentos oblíquos a direção E-W funcionaram como grandes releasing bends, favorecendo a origem de grabens oblíquos ou pull-apart nesta região. Compilado de Matos (1992).

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. de Carnaubais e Areia Branca (falhas NE da fase Rifte I) prologam-se para offshore e também aparentam funcionam ativamente durante este período (Matos 1992; 2000; Cremonini et al., 1996; figura 2.1).

A sedimentação no interior dos semi-grabens de ambas fases do estágio Rifte condicionou o desenvolvimento de sequências sedimentares sin-tectônicas. Tais sequências foram agrupadas nas Superssequências Rifte I e II, as quais possuem como correspondentes litoestratigráficos as Formações Pendências e Pescada (Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3). Basicamente, estas unidades englobam depósitos sedimentares associados a sistemas flúvio-deltaicos, lacustres e de leques aluviais/flúvio-deltaicos, típicos de ambientes de riftes continentais (Souza, 1982; Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007).

2.3.2. O estágio Pós-Rifte

O estágio transicional ou pós-rifte na Bacia Potiguar (Neoaptiano – Eoalbiano) foi marcado por um período de quiescência tectônica, onde o principal mecanismo de subsidência era o de resfriamento termal da litosfera previamente aquecida pelo rifteamento (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto et al., 2007). Apesar disso, a margem equatorial ainda estava sujeita a propagação do rifteamento para WNW e experimentava a nucleação de sítios de criação de litosfera oceânica em zonas de releasing bends, os quais futuramente (meados do Albiano) vieram a se desenvolver e constituir centros de espalhamento oceânicos interligados por falhas transformantes, culminando na total separação entre a África e a América do Sul (Matos, 2000). Dessa forma, seguindo a concepção adotada pelo referido autor, a etapa transicional dessa Bacia está inserida no evento Sin-Transformante regional.

De toda maneira, esse novo contexto de subsidência térmica e quietude tectônica proporcionou as condições necessárias para a deposição da Superssequência Pós-Rifte, cuja correspondência litoestratigráfica equivale à Formação Alagamar (figura 2.3). Inicialmente, houve o desenvolvimento de sistemas flúvio-deltaicos e leques-deltaicos cujos depósitos foram classificados como os Membros Canto do Amaro e Upanema. Em seguida, com as progressivas subsidência e abertura do Atlântico Equatorial, houve um afogamento dos sistemas flúvio-deltaicos pelas sucessões de sistemas transicionais a marinho nerítico do Membro Galinhos. Tal evento de inundação ficou bem marcado pela deposição das Camadas Ponta do Tubarão (CPT),

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. evento que marca a máxima transgressão marinha da época e o primeiro registro de ingressão marinha na Bacia (Souza, 1982; Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3).

2.3.3. O estágio Drifte

Após a completa fragmentação da margem equatorial e total separação das placas Africana e Sulamericana neste setor, inicia-se a fase de deriva continental (ou Drifte) da Bacia Potiguar (Albiano – Recente). Neste novo cenário, a Bacia está inserida em um contexto de “bacia de margem transformante passiva”, o qual é marcado por taxas de subsidência mais modestas, controladas principalmente por mecanismos de subsidência térmica (associado ao resfriamento da litosfera oceânica recém-criada) e ajustes isostáticos intraplaca. Tal configuração proporcionou, associado a um contexto de mar aberto, a deposição das sequências constituintes da Superssequência Drifte, as quais são subdivididas nas sequências marinhas transgressivas e regressivas (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto, 2003; Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3).

No caso das sequências marinhas transgressivas (Eoalbiano – Eocampaniano), inicialmente o depocentro formava uma grande calha fluvial de direção NE-SW que passava gradativamente para um ambiente marinho raso, com um sistema de plataforma-talude-bacia ainda incipiente. Neste cenário, depósitos de leques aluviais, fluviais e estuarinos associados à Formação Açu foram originados em contemporaneidade lateral com os depósitos de ambientes plataformal e de talude relacionados à Formação Quebradas (Vasconcelos et al., 1990; Araripe e Feijó, 1994). Posteriormente, esta configuração foi progressivamente afogada pela grande transgressão do Neocretáceo, resultando em um empilhamento vertical de sistemas fluviais (Formação Açu) que se interdigitavam com depósitos carbonáticos de plataforma rasa associados a planícies de maré pertencentes à Formação Ponta do Mel (Tibana e Terra, 1981). Por fim, uma nova e extensa plataforma carbonática dominada por maré (Formação Jandaíra) é implantada sobre todos estes depósitos, marcando a transição para as sequências regressivas (Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3).

As sequências marinhas regressivas (Neocampaniano – Holoceno), por sua vez, começaram a ser depositadas após um evento erosivo de grande magnitude durante o Neocampaniano, o qual esteve relacionado a um soerguimento termal da Província Borborema

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. ligado a processos litosféricos pós-distensionais em conjunto com underplating magmático crustal (Cremonini, 1996; Jardim de Sá et al., 1999; Pessoa Neto et al., 2007; Morais Neto et al., 2009). O produto deste evento foi a geração de uma discordância regional conhecida como a Discordância Pré-Ubarana ou Discordância do Campaniano Superior, a qual marca o limite entre ambos conjuntos de sequências. A partir de então, condições regressivas são instaladas na Bacia e pelo menos sete sequências deposicionais são depositadas até o presente momento, sendo a maioria delas caracterizada pelo padrão de empilhamento progradacional e predomínio de fácies de talude e bacia com relíquias de uma plataforma carbonática (Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3).

Um outro conjunto de sequências, estas posicionadas sobre uma discordância de importância regional (Discordância do Mioceno Inferior) causada por um soerguimento dômico possivelmente atrelado ao Magmatismo Macau, apresentam um caráter mais agradacional com predomínio de fácies de plataforma mista, sedimentos aluviais provenientes dos Rios Açu e Mossoró, além de sedimentos conglomeráticos imaturos que ocorrem sobre platôs do embasamento ao sul da Bacia (Jardim de Sá et al., 1999; Morais Neto 1999; Morais Neto et al., 2009; Pessoa Neto et al., 2007).

Em termos litoestratigráficos, todos os depósitos sedimentares que ocorreram durante o estágio Drifte foram reunidos no Grupo Agulha. De maneira geral, a sedimentação pelítica/turbidítica oriunda de sistemas plataforma externa, talude e bacia foram designados como pertencentes a Formação Ubarana; os depósitos carbonáticos/margosos de borda de plataforma sendo os constituintes da Formação Guamaré; e a sedimentação siliciclástica arenítica/conglomerátics proveniente de sistemas mais continentais definindo a Formação Tibau. Todas essas unidades são cronocorrelatas e ocorrem de forma interdigitada, marcando a transição de fácies/sistemas/ambientes deposicionais desde o continente até o marinho profundo. Por fim, tem-se a Formação Barreiras, unidade relativamente mais nova e que engloba depósitos ainda mais continentalizados que a Formação Tibau, com a qual se interdigita lateralmente (Araripe e Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007; figura 2.3).

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

2.3.4. Magmatismo

A Bacia Potiguar foi palco de três eventos magmáticos denominados Rio Ceará Mirim, Serra do Cuó e Macau (Figura 2.3). O primeiro deles teve sua gênese associada ao rifteamento da Bacia, ocorrendo sob a forma de um enxame de diques de diabásio com trend variando de E-W a NE-SW intrudindo o embasamento próximo a borda sul da Bacia (Matos, 1992; Pessoa Neto et al., 2007). Datações 40Ar/39Ar apontam para pelo menos um pulso em 132,2 ± 1 Ma (Souza et al., 2003), porém idades variando entre 140 a 110 Ma são documentadas por Araújo et al. (2001).

O evento magmático Serra do Cuó, por sua vez, ocorreu como derrames e/ou soleiras de olivina-basalto com idade radiométrica 40_Ar/39_{Ar de 93,1 ± 0,8 Ma (Souza et al., 2003). A área} de maior expressão deste evento encontra-se na região centro-sul da Bacia, a leste do município de Açu/RN (Souza et al., 2004).

Já o magmatismo Macau é representado por uma série de corpos básicos sob a forma de diques, necks, plugs e derrames ao longo do Alinhamento Macau – Queimadas. Na Bacia Potiguar, o mesmo ocorre principalmente como derrames intercalados aos depósitos da Superssequência Drifte Regressiva, além de também afetar o embasamento adjacente a Bacia, possuindo idades que variam entre 70-65 Ma e 9-6 Ma com picos entre 48,9 ± 2,9 Ma e 31,4 ± 1,5 Ma. Sua gênese pode estar relacionada a passagem da margem equatorial sobre o hot spot de Fernando de Noronha ou a colocação de magmas em zonas de alívio a partir de ajustes tectônicos intraplaca (Araripe e Feijó, 1994; Pessoa Neto, 1999; Souza et al., 2003; Pessoa Neto et al., 2007).

Capítulo 3 – Fundamentação teórica

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S.

3. Fundamentação Teórica

O presente capítulo tem por finalidade apresentar um embasamento teórico básico para uma melhor compreensão dos resultados e discussões realizadas neste trabalho. Nesse sentido, iniciaremos com uma breve explicação sobre o método sísmico de reflexão e, por último, faremos uma explanação sobre as técnicas de modelagem estrutural física, destacando pontos chave fundamentais para um melhor entendimento do uso e aplicação dessas ferramentas.

3.1. O método sísmico de reflexão

O método sísmico de reflexão é o método geofísico que se baseia na medição do tempo de percurso (ida e volta) de ondas elásticas geradas artificialmente na superfície do terreno (ou do mar) e refletidas nas interfaces geológicas de subsuperfície. Essas ondas, também chamadas de ondas sísmicas, são pacotes de energia de deformação elástica que se propagam através do meio rochoso deformando-o elasticamente. Ao serem geradas em superfície, tendem a se propagar radialmente para baixo, com velocidades de propagação determinadas pelos módulos elásticos e densidades dos materiais através dos quais elas se propagam.

As ondas sísmicas podem ser classificadas, basicamente, em dois grandes grupos: as ondas de corpo e as ondas superficiais. As ondas de corpo se caracterizam por propagarem-se através do volume de um sólido elástico e subdividem-se em outros dois tipos baseado em seus modos de propagação: as ondas primárias (ondas P, longitudinais ou compressionais), que se propagam por deformação uniaxial na direção de propagação da onda; e as ondas secundárias (ondas S, de cisalhamento ou transversais) cujo modo de propagação consiste no cisalhamento puro numa direção perpendicular à direção de propagação da onda. Já as ondas superficiais se propagam ao longo de superfícies livres ou limítrofes entre dois sólidos elásticos não similares, a exemplo das ondas Rayleigh e Love, as quais são consideradas ruídos para o método sísmico de reflexão.

Ao longo da trajetória em subsuperfície, as ondas sísmicas geradas em superfície podem encontrar interfaces onde existe um contraste de propriedades elásticas do meio, fazendo com que parte de sua energia seja refletida para superfície e parte seja refratada para as camadas subjacentes (figura 3.1). Esse contraste ocorre em virtude de mudanças das propriedades físicas das rochas em subsuperfície, as quais refletem na velocidade de propagação das ondas sísmicas

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. e/ou na densidade daquele meio, promovendo uma mudança em sua impedância acústica (Z). Tal propriedade é definida como o produto da velocidade de propagação da onda sísmica P (v) pela densidade do meio (ρ; Z = ρ.v) e consiste na propriedade física chave em que se baseia o método sísmico de reflexão.

Dessa forma, cada interface que limita dois meios com impedâncias acústicas diferentes (duas camadas sedimentares completamente distintas, por exemplo – figura 3.1) promoverá a reflexão de parte da energia sísmica incidente. A intensidade dessa energia refletida também é

Figura 3.1 – Desenho esquemático de elementos e etapas do método sísmico de reflexão. Na aquisição, uma fonte

é responsável por gerar ondas sísmicas que se propagam para o interior da terra e são refletidas nas interfaces geológicas que marcam contrastes de impedância acústica. O sinal refletido retorna à superfície e é registrado por receptores, que os convertem em traços sísmicos. Os diversos traços agrupam-se em sismogramas, que passam por um conjunto de processos que culminam na transformação desses dados em uma seção sísmica pronta para ser interpretada.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. função do contraste de impedância acústica, de forma que quanto maior o contraste, maior o percentual de energia refletido. Matematicamente este percentual é medido pelo coeficiente de reflexão R (R = [Z2 – Z1]/[Z2+Z1]), de forma que – 1 ≤ R ≤ 1. Se R = 1 ou -1, significa que toda energia incidente foi refletida (com ou sem rotação de fase, a depender se negativo ou positivo). Se R = 0, não há reflexão (não há contraste de impedância entre os dois meios). Salienta-se, no entanto, que essa relação direta é apenas uma aproximação didática e que a quantidade de energia refletida (e/ou transmitida) depende de vários outros fatores, como a perda de energia por absorção e divergência esférica, ângulo de incidência do pulso, dentre outros. Na prática, os valores dos coeficientes de reflexão para interfaces entre diferentes tipos de rocha raramente excedem ± 0,2, sendo a maior parte da energia transmitida para as camadas subjacentes (Kearey et al., 2002).

Uma vez refletido, o pulso sísmico retorna a superfície e sua chegada é registrada por aparelhos sensíveis a movimentação do terreno (no caso dos geofones nos levantamentos terrestres) ou a diferença de pressão (no caso dos hidrofones nos levantamentos marítimos). Esses receptores registram, sob a forma de traços sísmicos, o tempo de chegada e a amplitude da energia refletida em cada interface refletora. Cada traço sísmico refere-se a um arranjo composto por uma fonte e um receptor (ou um grupo de receptores agrupados que, somados, fornecerão um traço resultante) e um conjunto de traços sísmicos dão origem a um sismograma (figura 3.1). Para cada arranjo fonte-receptor existe um offset (distância horizontal), o qual está diretamente relacionado a profundidade de investigação. Em um levantamento sísmico de reflexão, várias linhas de aquisição são montadas, onde geralmente vários receptores são dispostos lateralmente com diferentes offsets. Os sinais recebidos por estes receptores contêm a informação de todas as interfaces refletoras de subsuperfície, as quais serão posteriormente, por meio do processamento sísmico, transformados em uma seção sísmica (ou um volume sísmico no caso de levantamentos 3D – onde a aquisição se dá por meio de ortogonais de pares fonte-receptor) com a melhor qualidade possível.

O processamento sísmico segue uma série de procedimentos específicos visando corrigir efeitos indesejados no dado e transformar toda a informação registrada em traços sísmicos em uma seção sísmica. Uma rotina típica, por exemplo, começa pelo carregamento da geometria do dado (georreferenciar a disposição de fontes e receptores no espaço), seguindo pela correção de terreno (corrigir efeitos da topografia para levantamentos terrestres), da divergência esférica

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. (corrigir efeitos da atenuação da energia sísmica com a propagação em subsuperfície), análise de velocidades preliminar (determinação dos campos de velocidades das ondas sísmicas em subsuperfície), deconvolução (eliminação de ruídos com a mesma faixa de frequência do sinal), atenuação de múltiplas (para levantamentos marítimos), filtragem FK (eliminação de ruídos marcados por frequências específicas que diferem da do sinal), correção de NMO (horizontalizar eventos de reflexão – até então hiperbólicos no sismograma), correção de DMO (corrigir mergulho de eventos de reflexão oriundos de superfícies originalmente inclinadas), estaqueamento (soma lateral de todos os traços sísmicos de famílias de ponto médio comum aumentando a razão sinal/ruído) e migração (corrigir eventos de reflexão que por ventura estejam em posições erradas por efeito de difração). Neste caso, a migração pode ocorrer em tempo (a dimensão vertical ainda é o tempo) ou profundidade (onde o tempo de reflexão são convertidos para profundidade com a informação de velocidade adequadas). Adicionalmente outros filtros e processos podem ser aplicados em vários estágios do processamento, sendo as referidas etapas apenas um exemplo de um fluxo de trabalho para se chegar ao produto final: a seção sísmica.

Uma vez confeccionada a seção sísmica, ela está pronta para ser interpretada. De uma forma geral, a intepretação pode ocorrer tanto no domínio do tempo quanto no domínio da profundidade (sendo esta última o caso mais ideal por se tratar de seção geológica propriamente dita). Em ambos casos, a interpretação se dá por meio do reconhecimento e mapeamento de feições geológicas estruturais (essencialmente falhas e dobras) e estratigráficas (discordâncias, horizontes-guia, terminações de refletores, sismofácies, topo de unidades, etc.). Nesta etapa também pode ser feito o uso de perfis geofísicos de poços, que podem ser amarrados às seções sísmicas para auxiliar as interpretações; assim como os atributos sísmicos podem ser utilizados, de forma a realçar determinados tipos de feições (falhas/fraturas, possíveis discordâncias, terminação de refletores, etc.) e, dessa forma, facilitar o trabalho interpretativo. No caso de volumes sísmicos 3D, além das seções sísmicas interpretadas (que podem ser inlines, crosslines ou linhas de direções arbitrárias), outros produtos desta fase são os mapas (estruturais, de espessura, de amplitude, de sismofácies...) e sub-volumes sísmicos interpretados.

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. Conforme comentado, uma etapa crucial ao longo do fluxograma da interpretação sísmica é a aplicação de filtros e atributos sísmicos no dado. Os filtros têm por finalidade atenuar ruídos aleatórios e os relacionados à assinatura da aquisição sísmica, aumentando dessa forma a razão sinal/ruído e, por conseguinte, aumentando a qualidade do dado de forma a melhor ressaltar feições estruturais e estratigráficas. No caso do presente trabalho, antes da aplicação dos atributos foram inseridos dois filtros, ambos disponíveis no software OpendTect, denominados Dip-Steered Median Filter (DSMF) e Diferenciação Centrada Vertical (DCV).

O DSMF tem por objetivo atenuar ruídos aleatórios e realçar a continuidade lateral das reflexões no dado sísmico, promovendo um efeito de suavização de borda, aumentando a razão sinal/ruído. Basicamente, ele coleta todas as amplitudes dentro de uma circunferência, cujo raio foi definido como sendo 5 traços por 5 amostras, e substitui o valor central pela mediana dos valores das amplitudes coletadas, resultando em uma melhora bastante significativa da resolução do dado. A DCV, por sua vez, tem por objetivo realçar eventos coerentes de alta frequência e atenuar eventos incoerentes de alta e baixa frequência, resultando num melhor realce na continuidade dos refletores e aumento da razão sinal/ruído, o que, consequentemente, melhora significativamente a resolução do dado. Estes filtros são geralmente utilizados em conjunto, onde primeiro aplica-se ao dado sísmico o DSMF e, sobre o dado com o DMSF, aplica-se a DCV, tornando-o, portanto, o dado de base sobre o qual serão realizadas as interpretações e aplicados os mais diversos atributos. O resultado deste procedimento em uma das linhas sísmicas em estudo neste trabalho pode ser visto na figura 3.2.

No tocante aos atributos sísmicos, Taner et al. (1979) e Taner (2001) os define como sendo toda informação obtida a partir do dado sísmico, seja de maneira direta, lógica ou experimental. Tais informações são derivadas dos traços sísmicos, retratando, portanto, características básicas como amplitude, fase, frequência e polaridade. As diferentes maneiras pelas quais estes elementos podem ser calculados e inter-relacionados geram os mais diversos atributos, os quais, sob determinadas condições, são responsáveis por destacar determinadas feições geológicas que não são facilmente identificadas no dado sísmico em amplitude. Dentre estas feições destacam-se dobras e falhas, contatos litológicos, truncamentos, presença de hidrocarbonetos e continuidade e espessura de refletores (estratos).

Evolução estrutural da borda leste do Rifte Potiguar emerso, Bacia Potiguar, NE do Brasil. Souza, R. R. S. No caso do presente trabalho, foram utilizados, basicamente, os atributos do Volume de Amplitudes (ou TecVA / pseudorelevo) e alguns atributos instantâneos, todos aplicados sobre o dado com o filtro da DCV. O atributo do Volume de Amplitudes, proposto por Bulhões e Amorim (2005), baseia-se no princípio da Sismocamada Elementar (SCE), a qual corresponde à camada ou conjunto de camadas geológicas de menor espessura que o dado sísmico sob investigação consegue resolver. Do ponto de vista sísmico, a SCE consiste basicamente no limite de resolução sísmica vertical do dado, a qual pode ser obtida, segundo Bulhões e Amorim (2005), por meio da leitura do menor período T (relacionado às mais altas frequências), onde a espessura da SCE será metade do mesmo (T/2). Em termos práticos, essa técnica pode ser obtida

Figura 3.2 - – Parte de uma seção sísmica analisada no trabalho mostrando em (A) o dado sísmico bruto, sem

qualquer filtro ou atributo; e em (B) o dado com os filtros DSMF e DCV aplicados. Notar a melhora significativa da qualidade do dado com a aplicação dos filtros, onde fica nítida a melhora no nível de ruído de (A) para (B), além de uma melhora também na continuidade lateral dos refletores e na resolução vertical do dado. O dado com os filtros aplicado (B) serviu de base para a interpretação sísmica e para a aplicação de atributos sísmicos.