Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos

(1)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

JOANDERSON BATISTA PEREIRA ARAUJO

CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL E FEIÇÕES CÁRSTICAS NA DOBRA DE APODI, BACIA POTIGUAR (RN): IMPLICAÇÕES PARA RESERVATÓRIOS

CARBONÁTICOS

(2)

JOANDERSON BATISTA PEREIRA ARAUJO

CARBONÁTICOS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Geologia como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Bacharel em Geologia pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

Examinadores:

Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra (Departamento de Geologia/UFRN) Dr. Pedro Xavier Neto (Petrobras)

Dr.ª Cristiane Paulino de Menezes (PPGCEP/UFRN)

(3)

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

Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Ronaldo Xavier de Arruda - CCET

Araújo, Joanderson Batista Pereira.

Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos / Joanderson Batista Pereira Araújo. - 2019. 54f.: il.

Monografia (Bacharelado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Departamento de Geologia. Natal, 2019.

Orientador: Francisco Hilário Rego Bezerra. Coorientador: Fábio Luiz Bagni.

1. Geologia - Monografia. 2. Reservatórios carbonáticos carstificados - Monografia. 3. Dobra - Monografia. 4. Fratura - Monografia. 5. Carste - Monografia. 6. Imagens de Drone/ARP - Monografia. 7. Bacia Potiguar - Monografia. I. Bezerra, Francisco Hilário Rego. II. Bagni, Fábio Luiz. III. Título. RN/UF/CCET CDU 55

(4)

TERMO DE APROVAÇÃO

JOANDERSON BATISTA PEREIRA ARAUJO

CARBONÁTICOS

Banca examinadora composta pelos seguintes membros:

______________________________________________________ 1º Examinador: Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra

Orientador – Departamento de Geologia/UFRN

______________________________________________________ 2º Examinador: Dr. Pedro Xavier Neto

Petrobras

______________________________________________________ 3º Examinador(a): Dr.ª Cristiane Paulino de Menezes

PPGCEP/UFRN

(5)

i AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus por me conceder a graça de concluir mais uma etapa da minha vida, uma das mais importantes.

À Dona Raimunda (minha avó) e seu Renato (meu tio) que sempre estiveram comigo em todos os momentos da minha vida e são meu alicerce. Sem eles, eu não conseguiria ter chegado tão longe. Agradeço as oportunidades de evoluir como ser humano e profissional ao lado de vocês. Obrigado por tudo!

À minha mãe, Fátima, e irmã, Renata, que sempre me apoiaram nos momentos felizes e difíceis dessa trajetória ao longo dos mais de 5 anos (incluindo o técnico em geologia) e que não me deixaram desistir em nenhum momento. Ao meu pai, Batista, que mesmo de longe sempre acreditou em mim e sempre fez o que estava ao seu alcance.

À minha companheira, Nathalia, pelos conselhos, pelo carinho, pelo amor e por sempre acreditar em mim quando já não tinha mais forças para continuar e entender que esse sonho era importante pra mim, mesmo diante de todas as dificuldades que nos rodeavam.

Aos meus amigos de turma com quem convivi durante todo o tempo da graduação com muita alegria, felicidade, imbróglios, campo, bares e muita sinceridade. Em especial ao Costinha e Galdino, que são meus “irmãos” mais velhos e me ajudaram a crescer com muitos conselhos e ajuda. Ao Marcos e Caio, companheiros de relatórios desde Campo I, por todos os momentos vividos no campo, afloramentos, trilhas e conversas. A Theodoro, Tadeu, Matheus (vulgo Matias), Khalil, Carla, Larisse, Juliana e Lordana pelas conversas geológicas e não-geológicas.

Aos meus orientadores, Francisco Hilário e Fábio Bagni, que me proporcionam a oportunidade de trabalhar em grupo e me guiaram na elaboração deste relatório, sempre propondo soluções e tratando ideias. Especialmente a Fábio com quem pude aprender bastante durante quase 2 anos de trabalhos juntos e que me ajudou de forma ímpar.

Aos doutores Antônio Carlos Galindo, Vanildo Fonseca, Francisco Oliveira (Chiquinho), Ricardo Sallet, Frederico Vilalva, Laécio Cunha, Zorano Sérgio, Marcos Nascimento e Raquel Franco pelos ensinamentos geológicos durante a graduação.

(6)

ii Aos meus companheiros de projeto, Tomaz Lima, Iurianne, Ingrid, Renata, Daniel, Uilson, Pedro Marreiro, Fernando Feitosa e Antônio que estiveram presentes nas etapas de campo e laboratório me proporcionando momentos de descontração e interpretações geológicas.

Aos membros da banca examinadora pelo tempo disponibilizado, pelas sugestões e correções.

Fica aqui meu eterno agradecimento a todos que de forma direta e indireta contribuíram para o meu sucesso e crescimento ao longo dessa trajetória.

(7)

iii

“Quando tudo parecer dar errado em sua vida, lembre-se que o avião decola contra o vento, e não a favor dele.”

(8)

iv RESUMO

Devido à baixa resolução dos dados sísmicos, perfilagem de poços e de amostras pontuais de rocha extraídas em subsuperfície, utilizam-se, alternativamente, modelos análogos que podem disponibilizar parâmetros importantes na distribuição espacial de elementos como densidade de fratura, comprimento, abertura e carstificação para compreensão do arranjo da permo-porosidade em modelos geológicos 3D e, com isso, suprir parte dessa lacuna tecnológica. A predição dessas propriedades está diretamente relacionada ao entendimento da ocorrência de fraturas, geralmente alargadas e vinculadas pela dissolução cárstica, podendo impactar positivamente ou negativamente na produção de hidrocarbonetos.

Seguido do mapeamento e descrição dos principais conjuntos de fraturas e feições cársticas nos afloramentos da Formação Jandaíra, localizados na região do vale do rio Apodi-Mossoró, este estudo objetiva (i) a caracterização estrutural e cárstica com base na aplicação do método de scanline linear; (ii) compreensão e descrição desses elementos na zona de charneira do anticlinal de Apodi.

Foram mapeados quatro conjuntos principais de fraturas na área de trabalho (NE-SW, NW-SE, N-S e E-W) e destacados dois marcantes (NE-SW e NW-SE), sendo estes associados a dobra de Apodi, com alta concentração junto ao rio Apodi-Mossoró. A partir de uma linha de varredura (scanline linear) com 5 km de extensão, de direção NW-SE, ortogonal ao eixo da dobra de Apodi, foram obtidos atributos de fraturas (densidade, comprimento, abertura) do conjunto 3 (NE-SW) com foco na análise e caracterização das estruturas provenientes deste dobramento local. As fraturas alargadas pela dissolução cárstica apresentam aberturas superiores a 4 m e mais de 70 m de comprimento com profundidades de até 12 m, expondo paredes com textura rugosa e desenvolvimento de vugs nas estratificações e descontinuidades sedimentares.

A ocorrência de zonas de alta permeabilidade, estabelecida pela interconexão entre os principais conjuntos de fraturas e feições cársticas (cavernas, dolinas, pináculos e blocos colapsados), favoreceu o desenvolvimento de grandes corredores de fraturas paralelos ao eixo da dobra de Apodi na região de charneira, sendo este um importante elemento estrutural e diagenético a ser considerado nos modelos geológicos em reservatórios carbonáticos dobrados, carstificados e fraturados.

(9)

v A utilização de imagens de alta resolução (Drone/ARP) e o acesso direto aos afloramentos, permitiu a parametrização e correlação entre esses dois elementos, caracterizando sua distribuição espacial nos afloramentos da Formação Jandaíra e contribuindo para um maior detalhamento dos modelos geológicos e de fluxo, que podem ser utilizados como análogos de reservatórios carbonáticos, ajudando a otimizar processos e reduzir custos na indústria petrolífera.

PALAVRAS-CHAVE: Reservatórios carbonáticos carstificados, Dobra, Fratura, Carste, Imagens de Drone/ARP, Bacia Potiguar

(10)

vi ABSTRACT

Due to the low resolution of seismic data, well profiling and subsurface rock samples, similar models are used instead which can provide important parameters in the spatial distribution of elements such as fracture density, length, aperture and karstification understanding the arrangement of permo-porosity in 3D geological models and, thus, fill part of this technological gap. The prediction of these properties is directly related to the understanding of the occurrence of fractures, usually enlarged and linked by karst dissolution, which may positively or negatively impact hydrocarbon production.

Following the mapping and description of the main sets of fractures and karst features in the outcrops of the Jandaíra Formation, located in the Apodi-Mossoró River Valley region, this study aims (i) the structural and karst characterization based on the application of the linear scanline method; (ii) understanding and description of these elements in the hinge zone of the Apodi anticline.

Four main sets of fractures in the work area (NE-SW, NW-SE, NS and EW) were mapped and two most remarkable sets (NE-SW and NW-SE) were highlighted, which were associated with Apodi bending, with high concentration by the Apodi-Mossoró river. From an NW-SE 5-km linear scanline orthogonal to the Apodi bend axis, fractures attributes (density, length, aperture) of set 3 (NE-SW) were obtained focusing on the analysis and characterization of the structures from this local folding. Fractures enlarged by karst dissolution have openings greater than 4 m and more than 70 m in length with depths of up to 12 m, exposing rough textured walls and development of bugs in sedimentary stratifications and discontinuities.

The occurrence of high permeability zones, established by the interconnection between the main sets of fractures and karst features (caves, dolines, pinnacles and collapsed blocks), favored the development of large fracture corridors parallel to the Apodi bend axis in the hinge region. This is an important structural and diagenetic element to be considered in geological models in folded, karstified and fractured carbonate reservoirs.

The use of high resolution images (Drone/RPA) and direct access to the outcrops allowed the parameterization and correlation between these two elements,

(11)

vii characterizing their spatial distribution in the outcrops of the Jandaíra Formation and contributing to a greater detail of the geological and flow models, which can be used as carbonate reservoir analogs, helping to optimize processes and reduce costs in the oil industry.

KEYWORDS: Karstified Carbonate Reservoirs, Fold, Fracture, Karst, Drone/RPA images, Potiguar Basin

(12)

viii LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Capítulo I – Introdução

Figura 1.1. Fluxograma dos procedimentos metodológicos para a elaboração da pesquisa.

Figura 1.2. Mapa de localização da área de estudo e as principais vias de acesso. A base de dados foi

disponibilizada pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM, 2006) e pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

Capítulo II – Geologia Regional

Figura 2.1. Mapa geológico da Bacia Potiguar com as unidades litoestratigráficas aflorantes na porção

onshore, feições estruturais e seus limites com a área de estudo representada pelo polígono preto. (Cunha, 2018).

Figura 2.2. Representação dos estágios Sin-rifte II e III com o desenvolvimento de riftes no nordeste

brasileiro, dos quais podemos citar o estabelecimento da Bacia Potiguar. Abreviações: CG – Cráton do Congo; CSF - Cráton São Francisco; CSLOF – Cráton São Luís/Oeste Africano. Matos (1992).

Figura 2.3. Carta estratigráfica da Bacia Potiguar (Pessoa Neto et al., 2007). Capítulo III – Materiais e métodos

Figura 3.1. Equipamentos e métodos utilizados nos levantamentos aéreos. (A) drone responsável pela

aquisição das imagens de alta resolução. (B) esquema ilustrativo com recobrimento de área sobrevoada. (C) interface do software de programação dos voos.

Figura 3.2. Sistema Pxy e termos usados para medidas de intensidade de fraturas. O polígono

sombreado representa o termo utilizado neste trabalho. Na figura (b) observamos a metodologia aplicada na medida da intensidade do fraturamento (P11) para uma linha de varredura (scanline ou

poço) (Dershowitz e Herda, 1992).

Capítulo IV – Resultados

Figura 4.1. Mapa regional da área de estudo ilustrando os quatros afloramentos e seus principais

conjuntos de fraturas traçados. Observe a predominância do conjunto 3 próximo ao vale do rio Apodi-Mossoró seguido do conjunto 1 (afloramentos II e III). À medida que se distancia do vale (afloramentos I e IV), os pares 1 e 4 são predominantes. O conjunto 2 ocorre em toda extensão, o qual é caracterizado por estreitas fraturas com pequeno comprimento.

Figura 4.2. Mosaico englobando os quatro afloramentos (A – Afloramento I; B – Afloramento II; C –

Afloramento III; D – Afloramento IV) estudados com suas interpretações estruturais e scanline linear, ambas traçadas no software ArcGIS®. A linha laranja com direção NW-SE corresponde à linha de scanline realizada. A cor azul e amarelo refere-se aos pares de fraturas 1 (N-S) e 2 (E-W), respectivamente. Os pares de fraturas 3 (NE-SW) e 4 (NW-SE) estão representados pelas cores vermelha e preta, na devida ordem.

(13)

ix Figura 4.3. (A) Estruturas deformacionais que estão relacionadas ao primeiro campo de tensões (SF1) que estão associadas às juntas do tipo I com direção N-S e estilólitos verticais ortogonais com direção E-W. (B) Fotomicrografia de um veio com preenchimento de calcita com direção N-S. (C) Cruzamento entre microfraturas com orientação N-S e estilólito com direção E-W. Abreviações: V – Veio; S – Estilólito.

Figura 4.4. (A) Detalhe de fraturas N-S, E-W e NE-SW mostrando relação de temporalidade entre elas,

onde é possível identificar a NE-SW como sendo cronologicamente posterior as demais. (B) Relação entre as fraturas sin-dobramento e pré-dobramento, sendo observado a interceptação da fratura NE-SW com as fraturas N-S e E-W.

Figura 4.5. Mosaico com fotografias representativas dos afloramentos estudados. (A) Fratura NW-SE

no afloramento I, com pequena abertura e baixa profundidade. (B) Fratura N-S e NW-SE no afloramento II com profundidade maior (>1m) e bem dissolvidas. (C, D) Fraturas NE-S e NW-SE, respectivamente, no afloramento III sendo medidas através da linha de scanline. A abertura e profundidade são significativas, tendo em vista a proximidade com a região de charneira. (E) Fratura NW-SE no afloramento IV com pequena abertura e profundidade. (F) Fratura N-S com veio de calcita associado sendo interceptada pela linha de scanline. (G) Fraturas NW-SE e N-S com carstificação bem desenvolvida, excetuando-se das demais no afloramento I.

Figura 4.6. Gráficos obtidos através de scanline linear com direção NW-SE (perpendicularmente ao rio

Apodi-Mossoró) ao longo de cinco quilômetros realizada no software ArcGIS®. A distância da scanline está apresentada no eixo ordenado enquanto na abscissa temos em (A) a densidade de fraturas carstificadas NE-SW em classes de 50 metros; (B) o comprimento (m) das fraturas carstificadas; e (C) a abertura (m) das fraturas carstificadas.

Figura 4.7. Histogramas elaborados com base nos parâmetros adquiridos a partir da scanline regional.

Esses dados são divididos em dois principais grupos (charneira e flancos) ressaltando apenas o conjunto 3. (A) número de fraturas em função da densidade por 50 metros para zona de charneira e (B) para região dos flancos; (C) número de fraturas em função de seu comprimento (em metros) para zona de charneira e (D) para região dos flancos; e (E) número de fraturas em função da abertura (em metros) para zona de charneira e (F) para região dos flancos. Siglas: µ – Média; σ – Desvio padrão.

Figura 4.8. Mosaico com as principais feições cársticas presentes na área de estudo. (A) Colapso de

blocos e exposição de paredes com o desenvolvimento de vugs nas interfaces sedimentares. (B) Detalhe dos vugs nas estratificações e descontinuidades sedimentares. (C) Interior da caverna Crotes no afloramento II. (D) Colapso de blocos no afloramento III. (E) Micro dolina no afloramento III. (F) Vista panorâmica do afloramento III com colapso de blocos na borda do vale do rio Apodi-Mossoró.

Figura 4.9. (A) Fotomicrografia exibindo feição vugular com raio de 0,5 mm formada na intersecção de

microfraturas com direção NE-SW e NW-SW gerando porosidade secundária. (B) Desenvolvimento de feição vugular com comprimento de 3 mm alinhado segundo direção N-S gerando porosidade secundária.

(14)

x LISTA DE TABELAS

Capítulo III – Materiais e métodos

Tabela 3.1. Tabela ilustrativa com os dados obtidos através das scanlines organizados em Excel. Capítulo IV – Resultados

Tabela 4.1. Classificação dos principais conjuntos de fraturas de acordo com o azimute principal. Além

disso, as fraturas foram agrupadas em dois grupos principais de acordo com os eventos deformacionais, relações de campo e temporalidade.

(15)

SUMÁRIO

CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO... 15

1.1 Apresentação ... ....15

1.2 Justificativas e objetivos ... 15

1.3 Metodologia ... 16

1.4 Localização e vias de acesso ... 17

CAPÍTULO II – GEOLOGIA REGIONAL...19

2.1 Introdução ... 19 2.2 Arcabouço estrutural ... 19 2.3 Evolução tectono-sedimentar ... 20 2.3.1 Estágio Rifte ... 20 2.3.2 Estágio Pós-Rifte ... 22 2.3.3 Estágio Drifte ... 23 2.4 Deformações Pós-Campaniano ... 26 2.5 Formação Jandaíra ... 27

CAPÍTULO III – MATERIAIS E MÉTODOS...29

3.1 Sensoriamento remoto e imagens de alta resolução ... 29

3.1.1 Introdução ... 29

3.1.2 Metodologia de aquisição de imagens aéreas ... 29

3.1.2 Metodologia de processamento de imagens aéreas ... 30

3.2 Padrão e intensidade de fraturas ... 30

3.3 Aplicação do método de scanline linear ... 32

CAPÍTULO IV – RESULTADOS...35

4.1 Mapeamento e caracterização das estruturas rúpteis ... 35

4.2 Atributos das fraturas ... 41

4.3 Caracterização do ambiente cárstico ... 44

CAPÍTULO V – IMPLICAÇÕES PARA RESERVATÓRIOS CARBONÁTICOS...47

CAPÍTULO VI – CONCLUSÕES...48

(16)

Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos

15 1. Introdução

1.1 Apresentação

Intitulado de “Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos”, este estudo representa parte dos requisitos necessários para a obtenção de grau de Bacharel em Geologia pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte, por meio da disciplina de “Trabalho de Conclusão de Curso (GEO0421)”.

Sob orientação do Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra (Departamento de Geologia – DG/UFRN) e co-orientação do Msc. Fabio Luiz Bagni (E&P-EXP/Exploração – PETROBRAS), este trabalho está vinculado às atividades de pesquisa realizadas no Projeto “Processos e Propriedades em Reservatórios Carbonáticos e Carstificados – Porocarste 3D”.

1.2 Justificativas e objetivos

As rochas carbonáticas representam mais da metade dos reservatórios de petróleo conhecidos mundialmente, sendo notório por sua heterogeneidade e complexidade. Em um campo petrolífero, os dados essenciais podem ser extraídos a partir das rochas em subsuperfície (perfilagem de poços, dados sísmicos, etc) entretanto, considerando um modelo geológico tridimensional, esses dados apresentam limitações pela baixa resolução sísmica e quantidade de poços. Alternativamente, é comum a utilização de modelos análogos que podem disponibilizar parâmetros importantes como densidade de fraturas e concentração da carstificação, que são imprescindíveis para a compreensão da distribuição da permo-porosidade em modelos geológicos e simulações de fluxo.

A partir da utilização de imagens de alta resolução e o acesso direto aos afloramentos, este estudo objetiva: (i) a caracterização estrutural e cárstica com base na aplicação do método de scanline linear; (ii) compreensão e descrição do padrão de fraturas e feições cársticas na zona de charneira do anticlinal de Apodi, permitindo assim, a parametrização e correlação entre os dois elementos seguido da sua distribuição espacial nos afloramentos da Formação Jandaíra que podem ser utilizados como análogos de reservatórios carbonáticos.

(17)

16

1.3 Metodologia

Com a proposta de atender os objetivos traçados neste trabalho, as atividades seguem segundo o fluxograma apresentado na Figura 1.1.

Figura 1.1. Fluxograma dos procedimentos metodológicos para a elaboração da pesquisa.

Seguindo a ordem do fluxograma acima, podemos subdividir a metodologia em três principais etapas:

o A primeira etapa consiste de um levantamento regional através de pesquisa bibliográfica em artigos científicos acerca da geologia da Bacia Potiguar, fraturas relacionadas a dobramentos e aplicações do método de scanline linear. Além disso foram analisadas imagens de sensores remotos passivos e ativos;

(18)

17 o A segunda etapa trata-se dos levantamentos de campo (aquisição de imagens de alta resolução; coleta de dados estruturais e amostras litológicas);

o A terceira etapa é caracterizada pela interpretação estrutural através do mapeamento das principais feições estruturais (fraturas/falhas) nos afloramentos e posterior elaboração das scanlines lineares para parametrização estrutural da área. Para a realização desta etapa foram utilizados os softwares de informação geográfica ArcGIS 10.3 e de projeção estereográfica Stereonet 10.1.

De posse destes dados foi possível integrar as informações necessárias para a elaboração deste trabalho e expor os resultados.

1.4 Localização e vias de acesso

A área de estudo está localizada na região oeste do estado do Rio Grande do Norte, entre os municípios de Apodi e Governador Dix-Sept Rosado (Fig. 1.2). A região inclui 04 afloramentos da Formação Jandaíra, localizados próximos ao vale do rio Apodi-Mossóro. Distando cerca de 360 quilômetros da capital Potiguar, o acesso aos afloramentos dar-se pela BR-304 até Mossoró e em seguida pela BR-405 até Felipe Guerra e assim utilizando estradas carroçáveis até os afloramentos.

(19)

Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos

18 Figura 1.2. Mapa de localização da área de estudo e as principais vias de acesso. A base de dados foi disponibilizada pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM,

(20)

19 2. Geologia Regional

2.1 Introdução

A Bacia Potiguar está localizada no nordeste do Brasil, onde compreende um segmento emerso e outro submerso (Fig. 2.1). Está distribuída predominantemente no Estado do Rio Grande do Norte e uma pequena parte no Ceará, abrangendo uma área de aproximadamente 48.000 km². Desse total, 21.500 km² (45%) encontra-se emerso e 26.500 km² (55%) submerso. A bacia está limitada a sul pelas rochas do embasamento cristalino de idade Pré-cambriana; a leste com a Bacia da Paraíba, pelo Alto de Touros; a noroeste com a Bacia do Ceará, pelo Alto de Fortaleza (Pessoa Neto

et al., 2007).

2.2 Arcabouço tectônico

O arcabouço estrutural da Bacia Potiguar é caracterizado por três feições morfo-estruturais básicas (grábens assimétricos, altos internos e plataformas do embasamento) (Bertani et al., 1990). Segundo Matos (1992) o arcabouço é constituído por dois principais meio-grábens com trend NE-SW (Grábens de Umbuzeiro e Boa Vista) separados por altos internos (Alto de Quixaba e Serra do Carmo). O gráben de Apodi está limitado pela Falha de Apodi e um complexo sistema de zonas de acomodação com trend NW-SE. As plataformas do embasamento representam feições rasas denominadas de Plataforma de Touros e Aracati, situadas a leste e oeste, respectivamente. O grabén central (Pendência) é limitado a leste pela falha de Carnaubais e a oeste, pela falha de Areia Branca (Fig. 2.1).

(21)

20 Figura 2.1. Mapa geológico da Bacia Potiguar com as unidades litoestratigráficas aflorantes na porção

onshore, feições estruturais e seus limites com a área de estudo representada pelo polígono preto. (Cunha, 2018).

De acordo com Matos (1992), todo este sistema é controlado por um duplo sistema de falhas normais lístricas intracrustais (sistema de falhas de Carnaubais e Quixaba-Serra do Carmo) que provavelmente compreendem a reativação de zonas de cisalhamento Brasilianas.

2.3 Evolução tectono-sedimentar 2.3.1 Estágio Rifte

O desenvolvimento tectono-sedimentar da Bacia Potiguar iniciou-se no estágio Rifte, que está relacionado às fases Sin-Rifte II e Sin-Rifte III definidas por Matos (1992) e posteriormente renomeadas a partir do desenvolvimento de zonas transformantes equatoriais em Matos (2000) por Pré-Transtação e Sin-Transtação,

(22)

21 respectivamente (Fig. 2.2). Bertani et al. (1990) associa este estágio a um afinamento crustal originado a partir de um regime distencional.

Durante o estágio Sin-Rifte II (Neocomiano – Barremiano) houve a acomodação do Rifte Potiguar, orientado NE-SW, na parte emersa da Bacia Potiguar, resultante de esforços distensivos com direção WNW-ESE (Fig. 2.1). Esta fase é responsável pelo desenvolvimento de semigrábens (Umbuzeiro, Apodi, Guamaré e Boa Vista) e altos internos do embasamento (Quixaba, Serra do Carmo e Macau) no Rifte Potiguar, o qual é limitado por duas plataformas do embasamento Aracati (oeste) e Touros (leste) (Fig. 2.1). O seu arcabouço tectônico é controlado pelos sistemas de falhas de Carnaubais, Baixa Grande, Apodi e Areia Branca, os quais aproveitaram estruturas pretéritas do embasamento. Com relação à sua porção submersa, na parte leste desenvolveu-se uma bacia profunda e ampla, enquanto que na parte oeste ocorreu a abertura de bacias pequenas associadas a falhas de transferência com trend WNW-ESSE originadas a partir de uma transtação oblíqua. (Matos, 1992; Cremonini et al., 1996; Matos, 2000).

O estágio Sin-Rifte III ocorreu no Barremiano tardio sendo caracterizado por uma mudança entre os processos deformacionais atuantes na abertura da margem leste para a fase inicial do rifteamento na margem equatorial, originando esforços cisalhantes na direção E-W na Bacia Potiguar (Matos, 1992). Durante esta fase, a sedimentação na porção onshore da Bacia Potiguar foi interrompida, dando início a uma sedimentação na porção offshore, localizada na região equatorial, onde a orientação dos grábens submersos é NE-SW (Ubarana e Pescada) (Matos, 1992; Cremonini et al., 1996; Matos, 2000).

(23)

22 Figura 2.2. Representação dos estágios Sin-rifte II e III com o desenvolvimento de riftes no nordeste

brasileiro, dos quais podemos citar o estabelecimento da Bacia Potiguar. Abreviações: CG – Cráton do Congo; CSF - Cráton São Francisco; CSLOF – Cráton São Luís/Oeste Africano. Matos (1992).

Enxames de diques de diabásio com afinidade toleítica (Souza et al., 2003), orientados predominantemente na direção E-W estariam, segundo Oliveira (1994), relacionados ao início da abertura do Rifte Potiguar. Esses corpos básicos foram denominados inicialmente por Sial (1976) como Magmatismo Rio Ceará Mirim.

A sedimentação na Bacia Potiguar nesse estágio foi caracterizada como sendo exclusivamente continental, com sedimentos de sistemas flúvio-deltaicos, lacustres e de leques aluviais, equivalentes, em termos litoestratigráficos, às Formações Pendência e Pescada (Souza, 1982; Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007).

2.3.2 Estágio Pós-Rifte

Em seguida ao estágio Rifte, implantou-se um estágio Pós-Rifte (Neo-Aptiano – Albiano) na margem leste. Durante esse período, a atividade tectônica estava relativamente inexistente, que foi marcada por um ambiente de subsidência termal,

(24)

23 sendo capaz de desenvolver uma sucessão transicional nessa margem (Bertani et al., 1990; Matos, 1992; Cremonini et al., 1996; Pessoa Neto, 2003). Concomitante a isso, na margem equatorial, o desenvolvimento do rifteamento perdurava ao longo da zona de ruptura WNW-ESE, instituindo-se a fase Sin-Transformante de Matos (2000).

A sedimentação nesse estágio é caracterizada como mista (marcada por sistemas continentais e marinhos) com a deposição de folhelhos, arenitos flúvio-deltaicos e carbonatos correspondentes à Formação Alagamar. Excetuando-se os conglomerados de leques aluviais que estão restritos à algumas falhas herdadas do estágio anterior – Rifte – que continuaram ativas durante o Neo-Aptiano. Essa formação é definida como francamente transgressiva, sendo as rochas interpretadas como o primeiro registro de ingressão marinha na bacia (Pessoa Neto et al., 2007).

2.3.3 Estágio Drifte

Durante o estágio Drifte (Eo-Albiano – Holoceno), controladas por mecanismos termais e isostáticos, as taxas de subsidência e deriva continental foram mais ínfimas. Nesse período, as principais estruturas dos grábens e altos internos principais na fase rifte foram reativadas, onde foram originadas novas falhas. Essas estruturas ruptéis são orientadas segundo direção NW-SE com cinemática dextral e NE-SW com componente sinistral (Bezerra et al., 2019). A sedimentação, durante essa fase, pode ser subdividida em duas principais sequências: marinhas transgressivas e marinhas regressivas (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto, 2003).

A sequência marinha transgressiva (Eo-Albiano – Eo-Campaniano) é caracterizada pela deposição de sedimentos siliciclásticos proximais associados à sistemas de leque aluvial, fluvial e estuarino correspondentes à Formação Açu (Vasconcelos et al., 1990). Simultaneamente, também ocorreu a deposição de sedimentos marinhos distais associados à ambientes plataformais e de talude que são correspondentes à Formação Quebradas. Interdigitados à essas formações, ocorrem depósitos carbonáticos marinhos rasos associados à planície de maré que correspondem à Formação Ponta do Mel. Finalmente o afogamento máximo ocorre no Eo-turoniano, com implantação de extensa plataforma carbonática dominada por maré de idade Eo-turoniana ao Eo-campaniano representada pela Formação Jandaíra, objeto deste estudo (Souza, 1982; Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007).

(25)

24 Concomitante a deposição das primeiras sequências marinhas transgressivas, derrames e/ou soleiras de olivina-basalto ocorreram ao longo da região centro-sul da bacia, denominado de magmatismo Serra do Cuó (Oliveira, 2000).

Durante a transição entre as sequências marinha transgressiva e a regressiva ocorreu um extenso evento erosivo no Neocampaniano, dando origem à denominada Discordância Pré-Ubarana ou do Campaniano Superior (Cremonini et al., 1996) que foi associada a um soerguimento termal iniciado entre 100 a 90 Ma na bacia que, a partir da análise de dados termocronológicos e traços de fissão em apatitas (Morais Neto, 1999; 2009), poderia estar relacionado a processos pós-ruptura dos continentes Africano e Sul-Americano, acrescido por um underplating magmático crustal (Françolin & Szatmari, 1987; Bertani et al., 1990; Pessoa Neto et al., 2007).

A sequência marinha regressiva é caracterizada por sistemas mistos compostos por leques costeiros, plataforma rasa e sistemas de talude/bacia que engloba as Formações Barreiras, Tibau, Guamaré e Ubarana, as quais foram depositadas sobre a discordância Pré-Ubarana (Cremonini et al., 1996; Pessoa Neto et al., 2007). Ao longo de sua deposição ocorrem intrusões de olivina-basaltos afaníticos e diabásios derivados do Magmatismo Macau (Souza et al., 2003).

(26)

Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos

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

(27)

26

2.4 Deformações Pós-Campaniano

A Bacia Potiguar foi afetada por dois campos de tensões quase ortogonais desde o Campaniano (Bezerra e Vita-Finzi, 2000; Bezerra et al., 2008). Durante o Cretáceo tardio ao Mioceno médio ocorreu um regime de stress intraplaca com compressão N-S e distensão E-W (N-SF1) descrito recentemente por Bezerra et al. (2019), que resultou na formação de um conjunto de juntas do tipo I com direção N-S e estilólitos sub-verticais com direção E-W, ambos sendo interpretados como co-genéticos. Essas estruturas são comuns e estão distribuídas por toda a Bacia Potiguar, sendo que as fraturas com orientação N-S ocorrem caracteristicamente como veios de calcita com até 1 mm de largura e os estilólitos apresentam comprimento variado com altura na escala decimétrica (Bertotti et al., 2017).

As unidades sedimentares datadas do Mioceno ao Quaternário foram deformadas por um campo de tensão neotectônico (SF2) com compressão E-W a NW-SE e distensão N-S a NE-SW que atua desde o Mioceno médio ao Recente (Bezerra et al., 2019). A origem desse evento está relacionada com a zona de convergência na Cordilheira dos Andes e a expansão da cadeia meso-oceânica do Atlântico Sul, através da propagação de esforços no interior da placa Sul-Americana (Marques et

al., 2014). Essa deformação provocou reativações e inversões localizadas de falhas

de rifte e dobramentos nas unidades pós-rifte, principalmente nas Formações Açu e Jandaíra, estando estruturalmente representadas por fraturas sub-verticais com direções preferenciais NE-SW e NW-SE. (Cremonini et al., 1996; Bagni et al., submetido). Esse stress afeta algumas rochas vulcânicas que foram deformadas por falhas com rejeito lateral dextral, que indicam uma injeção magmática principalmente durante um pico principal entre 20 a 30 Ma, seguido de um pico secundário de colocação ao longo de falhas transtensionais com idade entre 5 e 10 Ma (Bezerra et

al., 2019).

Na região de trabalho, entre as cidades de Felipe Guerra e Governador Dix-Sept Rosado, Bagni et al. (submetido) caracteriza um dobramento suave (dobra de Apodi) em sequências estratigráficas da Formação Jandaíra (Fig. 2.4), com ~10km de largura e ~20km de comprimento, com eixo orientado segunda a direção NE-SW e caimento de charneira para NE. De acordo com o autor, a dobra de Apodi foi formada durante

(28)

27 esse segundo campo de tensão (compressão NW-SE), tendo seu eixo encaixado no vale do Rio Apodi-Mossoró.

Figura 2.4. Mapa estrutural da superfície de inundação máxima (SIM-1), intra Formação Jandaíra. Na

figura é caracterizada uma dobra cujo eixo está orientado na direção NE-SW com caimento para NE. Esse eixo é concordante com a drenagem atual e está encaixado no vale do rio Apodi-Mossoró (Bagni et al., submetido).

2.5 Formação Jandaíra

A Formação Jandaíra (Fig. 2.3), depositada durante o Turoniano (93 Ma) ao Campaniano (80 Ma) pertencente ao Grupo Apodi, está sotoposta concordantemente sobre as rochas siliciclásticas da Formação Açu, apresentando contato superior com as Formações Tibau, Guamaré e Ubarana, limitados através de uma discordância regional, denominada Pré-Ubarana. Esse pacote carbonático apresenta espessura variada desde 50 a 700 metros, com comprimento, a partir da porção emersa a submersa, de cerca de 130 km na borda oeste, e de 50 km na borda centro-leste (Cremonini et al., 1996; Garcia, 2014).

Essa formação representa um trato de sistemas de nível de mar alto formado pela progradação de uma plataforma carbonática que é implantada sobre uma paleomorfologia em forma de rampa, onde desenvolveu-se sistemas estuarino,

(29)

28 marcando início da sedimentação, progredindo para praia mista, planície de maré, lagunas e barras de maré (Silva et al., 1994; Córdoba, 2001; Pessoa Neto et al., 2007).

As rochas carbonáticas são caracterizadas como grainstones bioclásticos e oolíticos e por wackestones e mudstone, dominadas essencialmente por maré e que apresentam leve mergulho ~ 5º para N/NE, as quais afloram em quase toda porção emersa da bacia, encontrando-se intensamente erodidas, fraturadas e carstificadas (Córdoba, 2001; Sousa, 2003; Pessoa Neto et al., 2007).

(30)

29 3. Materiais e métodos

3.1. Sensoriamento remoto e imagens de alta resolução 3.1.1 Introdução

Cientificamente, o sensoriamento remoto pode ser definido como ciência que visa a obtenção de imagens da superfície terrestre através da detecção e medição quantitativa das respostas das interações da radiação eletromagnética (REM) com os materiais terrestres (Meneses et al., 2012). Paralelamente ao sensoriamento, a fotogrametria aérea tem por finalidade a interpretação das imagens obtidas a partir de estações móveis no espaço, estando o eixo ótico da câmera na posição vertical (nadir) ou inclinado (off-nadir).

Historicamente, o uso dessas ferramentas tem grande importância no âmbito das Geociências. Adicionalmente, com o avanço da tecnologia, surgiram as Aeronaves Remotamente Pilotadas (ARP – do termo inglês Remotely Piloted Aircraft) que são controladas a partir de uma estação de pilotagem remota e utilizada por um fim que não seja recreativo (DECEA, 2018). Essas aeronaves são conhecidas popularmente como drones, termo coloquial. A utilização dessas aeronaves nos possibilita uma alta resolução temporal e espacial, fornecendo ricos detalhes em diversas escalas de levantamentos com diminuição de custos e tempo.

3.1.2 Metodologia de aquisição das imagens aéreas

As imagens de alta resolução foram adquiridas através de levantamentos aéreos realizados com um Drone Phantom 4 Pro equipado com uma câmera de 20 megapixels e sensores CMOS (Fig. 3.1A). Foram realizados voos pré-programados, no software Pix4Dcapture®_{, entre 16 a 20 minutos a uma altitude variante de 30 a 80}

metros (Fig. 3.1C). As imagens adquiridas possuem recobrimento total de 90% com posição do eixo ótico da câmera na vertical (Fig. 3.1B), integrando uma área total de aproximadamente 245 hectares. A resolução obtida para esse levantamento foi inferior a 5cm/pix, sendo suficiente para a interpretação estrutural da área.

(31)

30 Figura 3.1. Equipamentos e métodos utilizados nos levantamentos aéreos. (A) drone responsável pela

aquisição das imagens de alta resolução. (B) esquema ilustrativo com recobrimento de área sobrevoada. (C) interface do software de programação dos voos.

3.1.3 Metodologia de processamento das imagens aéreas

As imagens adquiridas foram importadas para o software Agisoft Photoscan Professional e processadas seguindo fluxo de trabalho padrão do programa e alguns parâmetros de qualidade para melhor resolução espacial. A calibração e otimização das imagens foi realizada seguindo número mínimo de matches entre imagens, com padrão adotado em 65% entre pontos homólogos em até 10 imagens. Isso garantiu a qualidade do processamento e reconstrução do alvo mapeado em até 95% do total, ressaltando que os outros 5% são dados espúrios que foram excluídos e retirados por efeito de borda.

O processamento seguiu a materialização dos pontos (align photos ou sparse

cloud), a densificação dos pontos (dense cloud), criação de mesh e textura para

criação de malha triangular irregular (com criação de wireframes) e, posteriormente, a criação de Modelo Digital de Elevação (MDE) e Modelo Digital do Terreno (MDT), além da geração da ortofoto com resolução espacial centimétrica.

3.2 Padrão e intensidade de fraturas

A caracterização estrutural de fraturas em superfícies aflorantes parte do princípio do método de categorização e obtenção dos atributos dessas estruturas. Entretanto, o entendimento teórico acerca dessas fraturas é essencial para a compreensão

(32)

31 daquilo que está sendo adquirido e analisado. Alguns métodos tradicionais que medem a intensidade de fraturas são inadequados porque desconsideram dados em microescala que são encontrados em muitos sistemas de fraturas e têm consequente ligação com as fraturas em meso e macroescala.

Diante disso, podemos representar as fraturas de três formas distintas: em uma dimensão (linhas de varreduras, scanlines); em duas dimensões (mapas, exposições de superfície); ou em três dimensões (volume de rochas) (Sanderson e Nixon, 2015). Os padrões de fraturas são descritos em termos da sua distribuição com base nos parâmetros de orientação, tamanho, forma, intensidade e localização espacial (Dershowitz e Einstein, 1988). Os atributos adquiridos, como orientação e relações temporal, podem ser usados para estabelecer conjuntos de fraturas. Embora a orientação da fratura seja comumente usada isoladamente para distinguir os conjuntos de fraturas, a relação temporal pode ser diagnósticada em alguns casos, sendo baseadas em relações transversais (Ortega et al., 2006). Essas relações podem ser usadas para grupos separados de fraturas que se formaram contemporaneamente e provavelmente sob condições tectônicas semelhantes.

Em relação a intensidade de fratura, número de fraturas por unidade de comprimento ao longo de uma linha retilínea, podemos defini-la como um atributo importante que pode ser adquirido em superfície e considerado para o entendimento do comportamento estrutural em superfície e subsuperfície (Ortega et al., 2006). Nelson (1985) sumariza algumas ideias com base nos controles geológicos sobre a intensidade de fraturas: (1) composição, (2) textura (incluindo tamanho de grão e porosidade), (3) posição estrutural e (4) estratigrafia (espessura da camada).

Diversos trabalhos a respeito da descrição dos padrões e intensidade de fraturas são encontrados na literatura, porém grande parte da metodologia foi desenvolvida por Dershowitz e Einstein (1988) e Dershowitz e Herda (1992) que definiram várias medidas de abundância de fraturas por Pxy, onde x representa a dimensão da região

de amostragem e o y refere-se a dimensão do recurso que está sendo medido (Fig. 3.2).

(33)

32 Figura 3.2. Sistema Pxy e termos usados para medidas de intensidade de fraturas. O polígono

sombreado representa o termo utilizado neste trabalho. Na figura (b) observamos a metodologia aplicada na medida da intensidade do fraturamento (P11) para uma linha de varredura (scanline ou

poço) (Dershowitz e Herda, 1992).

De acordo com Dershowitz e Herda (1992), o termo “intensidade de fraturas =

frequência” é usado para expressar o número de fraturas por unidade de comprimento

da scanline. Sendo assim, o espaçamento pode ser considerado o inverso da intensidade, tendo, entretanto, um significado ambíguo para os diferentes sistemas de fraturas.

3.3 Aplicação do método de scanline linear

A técnica de scanline consiste na aquisição de parâmetros de fraturas tais como abertura, espaçamento entre as paredes das fraturas, comprimento e orientação (Ortega et al., 2006; Miranda et al., 2012; Santos et al., 2015). Com o auxílio de imagens de alta resolução, foi realizada uma scanline com objetivo de obter parâmetros das estruturas rúpteis que a interceptavam ao longo de uma linha retilínea

(34)

33 com direção preferencialmente NW-SE que perpassa perpendicularmente o rio Apodi-Mossoró e tem, aproximadamente, cinco quilômetros de extensão.

Os dados obtidos foram organizados em planilhas do Excel (Tab. 3.1) com objetivo de estruturar e sistematizar cada afloramento estudado.

Tabela 3.1. Tabela ilustrativa com os dados obtidos através das scanlines organizados em Excel. No tocante as células, abaixo segue a descrição de cada uma:

• Scanline: nessa célula é inserido a numeração de cada scanline realizada; • Número: representa o número de cada estrutura obtida;

• Tipo: caracteriza o tipo da estrutura adquirida (usualmente insere-se fratura carstificada);

• Distância da scanline: é definida com base na distância da linha de scanline (não cumulativa);

• Distância real da scanline: representa a soma total das distâncias das

scanlines;

• Azimute: nessa célula é inserida a direção de cada estrutura em azimute; • Abertura carstificada: nessa célula são inseridas as aberturas das fraturas

carstificadas (esse parâmetro é definido com base na distância relativa entre as paredes de uma fratura);

• Comprimento carstificado: refere-se ao comprimento linear de uma fratura sem mudança de azimute;

• Observação: célula destinada a anotações e observações para cada estrutura.

Scanline Número Tipo Distância da scanline (m) Distância real da scanline (m) Azimute Abertura carstificada (m) Comprimento carstificado (m) Observação Scanline1 1 F 1,70 1,70 025 0,28 12,61 Scanline1 2 F 2,50 2,50 050 0,53 3,20 Scanline1 3 F 3,10 3,10 031 0,20 5,9 Scanline1 4 F 5,10 5,10 062 0,60 2,5 Scanline1 5 F 5,60 5,60 055 0,55 3,1 Scanline1 6 F 6,30 6,30 047 1,40 9,6

(35)

34 Os atributos das fraturas foram extraídos com auxílio da ferramenta de régua digital, a partir de lineamentos rúpteis traçados a partir de imagens aéreas com alta resolução no software ArcMap da plataforma ArcGIS®_.

(36)

35 4. Resultados

4.1 Mapeamento e caracterização das estruturas rúpteis

A área de estudo integra quatro afloramentos (I, II, III e IV) da Formação Jandaíra adquiridos ortogonalmente ao vale do rio Apodi-Mossoró, estando os afloramentos II e III juntos às margens opostas do rio. O mapeamento regional é resultante da integração de imagens de alta resolução (Drone/ARP) com os dados coletados em campo, onde foi possível traçar estruturas rúpteis de escalas métricas a decimétricas. As estruturas rúpteis foram mapeadas e traçadas no software ArcGIS® _sendo

individualizadas, primeiramente, por conjuntos únicos de fraturas, de acordo com a sua orientação (Tab. 4.1). Foram mapeados quatro conjuntos principais de fraturas na área de trabalho (NE-SW, NW-SE, N-S e E-W) e destacados dois mais marcantes (NE-SW e NW-SE), sendo estes associados a dobra de Apodi (Bagni et al., submetido), com uma alta concentração de fraturas na zona de charneira, coincidente com o vale do rio Apodi-Mossoró (Fig. 4.1).

Figura 4.1. Mapa regional da área de estudo ilustrando os quatros afloramentos e seus principais

(37)

Apodi-Caracterização estrutural e feições cársticas na dobra de Apodi, Bacia Potiguar (RN): implicações para reservatórios carbonáticos

36

Mossoró seguido do conjunto 1 (afloramentos II e III). À medida que se distancia do vale (afloramentos I e IV), os pares 1 e 4 são predominantes. O conjunto 2 ocorre em toda extensão, o qual é caracterizado por estreitas fraturas com pequeno comprimento.

Os conjuntos de fraturas foram classificados em quatro tipos com base no azimute principal, cuja especificação está na tabela abaixo:

Tabela 4.1. Classificação dos principais conjuntos de fraturas de acordo com o azimute principal. Além

disso, as fraturas foram agrupadas em dois grupos principais de acordo com os eventos deformacionais, relações de campo e temporalidade.

Os conjuntos de fraturas (Fig. 4.1, 4.2; Tab. 4.1) foram agrupados em dois grupos principais, sendo eles: pares 1 (fraturas N-S e veios de calcita) e 2 (estilólitos verticais E-W) composto por fraturas pré-dobramento que apresentam idade no Campaniano; e os pares 3 (fraturas NE-SW) e 4 (fraturas NW-SE) composto por fraturas sin-dobramento relacionado ao segundo evento deformacional com idade entre o Mioceno e Recente (Bezerra et al., 2019; Bagni et. al., submetido). Todas essas fraturas ocorrem na região do anticlinal de Apodi e são afetadas por processos de carstificação epigenética (Bagni et al., submetido).

As fraturas associadas a dobra de Apodi (pares 3 e 4) ocorrem paralelamente e ortogonalmente ao plano axial da dobra, respectivamente, as quais estão em conformidade com o modelo de padrão de fraturas relacionadas a dobramentos que foi desenvolvido por Price e Cosgrove (1990).

(38)

37 Figura 4.2. Mosaico englobando os quatro afloramentos (A – Afloramento I; B – Afloramento II; C – Afloramento III; D – Afloramento IV) estudados com suas interpretações estruturais e scanline linear,

(39)

38

ambas traçadas no software ArcGIS®. A linha laranja com direção NW-SE corresponde à linha de scanline realizada. A cor azul e amarelo refere-se aos pares de fraturas 1 (N-S) e 2 (E-W), respectivamente. Os pares de fraturas 3 (NE-SW) e 4 (NW-SE) estão representados pelas cores vermelha e preta, na devida ordem.

O conjunto 1 ocorre predominante nos afloramentos I, II e IV com azimute variando entre 350 a 010 Az e está associado a veios de calcita (Fig. 4.1, 4.3A, 4.3B). Geralmente essas fraturas são estreitas, com pequenas aberturas, porém apresentam grandes comprimentos. Em alguns casos, onde o processo de carstificação atua intensamente, e a estrutura primária é totalmente dissolvida, as fraturas são alargadas e chegam a aberturas de ordem métrica, como ocorre no afloramento II (Fig. 4.4B, 4.5F).

O conjunto 2 (Fig. 4.1) está distribuído ao longo de todos os afloramentos, entretanto, ocorrendo subordinado ao set 1, apresentando uma variação média no azimute entre 080 a 110. Associado a estilólitos verticais, as fraturas referentes a esse

set são bem fechadas e apresentam comprimentos pequenos, expondo

características típicas dessas estruturas (Fig. 4.3C).

Figura 4.3. (A) Estruturas deformacionais que estão relacionadas ao primeiro campo de tensões (SF1) que estão associadas às juntas do tipo I com direção N-S e estilólitos verticais ortogonais com direção

(40)

39

E-W. (B) Fotomicrografia de um veio com preenchimento de calcita com direção N-S. (C) Cruzamento entre microfraturas com orientação N-S e estilólito com direção E-W. Abreviações: V – Veio; S – Estilólito.

O conjunto 3 ocorre predominantemente nos afloramentos II e III (Fig. 4.5C, 4.5D), apresentando elevada concentração de fraturas com azimute variando entre 025 a 070 Az (Fig. 4.1). Habitualmente, essas fraturas encontram-se bem dissolvidas, apresentando largas aberturas e grandes comprimentos, com expressivas profundidades (>1 m).

O conjunto 4 ocorre principalmente nos afloramentos I e IV (Fig. 4.5A, 4.5E), com presença marcante no afloramento III (Fig. 4.1). As fraturas relacionadas a esse set apresentam azimute variando entre 300 a 330 (Fig. 4.1), sendo particularizadas nos afloramentos, com amplas aberturas e profundidades enormes. Além disso apresentam comprimentos variados desde metros a dezenas de metros.

Os pares de fraturas 3 e 4 são, cronologicamente, posteriores ao primeiro conjunto de fraturas, onde é possível observar em campo a relação temporal entre elas (Fig. 4.4A, 4.4B).

Figura 4.4. (A) Detalhe de fraturas N-S, E-W e NE-SW mostrando relação de temporalidade entre elas,

onde é possível identificar a NE-SW como sendo cronologicamente posterior as demais. (B) Relação entre as fraturas sin-dobramento e pré-dobramento, sendo observado a interceptação da fratura NE-SW com as fraturas N-S e E-W.

(41)

40 Figura 4.5. Mosaico com fotografias representativas dos afloramentos estudados. (A) Fratura NW-SE

no afloramento I, com pequena abertura e baixa profundidade. (B) Fratura N-S e NW-SE no afloramento II com profundidade maior (>1m) e bem dissolvidas. (C, D) Fraturas NE-SW e NW-SE, respectivamente, no afloramento III sendo medidas através da linha de scanline. A abertura e profundidade são significativas, tendo em vista a proximidade com a região de charneira. (E) Fratura NW-SE no afloramento IV com pequena abertura e profundidade. (F) Fratura N-S com veio de calcita associado sendo interceptada pela linha de scanline. (G) Fraturas NW-SE e N-S com carstificação bem desenvolvida, excetuando-se das demais no afloramento I.

(42)

41

4.2 Atributos das fraturas

As imagens de alta resolução dos afloramentos (I, II, III e IV) (Fig. 4.1; 4.2) foram utilizadas para obter atributos de fraturas (densidade, Fig. 4.6A; comprimento, Fig. 4.6B; abertura, Fig. 4.6C) a partir de uma linha de varredura (scanline linear) com 5 km de extensão, de direção NW-SE, ortogonal ao eixo da dobra de Apodi, com foco na análise do conjunto 3, de direção NE-SW (Fig. 4.6; 4.7).

A região de charneira (~1,5 km de largura), correspondente a maior parte dos afloramentos II e III, é caracterizada por uma elevada concentração de fraturas do conjunto 3, com valores máximos de até 14 fraturas por 50 metros e uma média de 5,28 fraturas/50m (Fig. 4.6A, 4.7A). Nessa região, as fraturas apresentam comprimento máximo de até 71,90 m com uma média de 10,33 m (Fig. 4.6B, 4.7C) e aberturas de até 4,32 m com média de 0,75 m (Fig. 4.6C, 4.7E).

A elevada concentração e ocorrência de fraturas na região de charneira em uma dobra pode estar relacionada ao tipo litológico, ao espessamento da camada, ao

stress submetido e ao desenvolvimento estrutural (Jadoon et al., 2005; Awdal et al.,

2016). De acordo com esses autores, as fraturas que se desenvolvem paralelamente ao eixo, descritas como extensionais, com direção NE-SW, são consideradas as mais abertas para o fluxo de fluídos.

Os flancos, que correspondem aos afloramentos I e IV distantes cerca de 1,5 km do rio Apodi-Mossoró, são caracterizados por uma baixa concentração do conjunto 3, onde apesar de apresentarem localmente pequenas áreas com alta densidade de fratura (21 fraturas por 50 metros) com alta taxa de fraturamento, parâmetros como comprimento e abertura estão concordantes com as médias dos dados observados para a região dos flancos. A densidade média das fraturas, nessa região, é de apenas 1,94 fraturas/50m, bem abaixo da zona de charneira (Fig. 4.6A, 4.7B). Nos flancos, o comprimento e a abertura das fraturas decrescem, exibindo valor máximo de 57,09 m com média de 7,41 m para o comprimento (Fig. 4.6B, 4.7D) e abertura de até 1,40 m com média de 0,21 m (Fig. 4.6C, 4.7F).

Todos os atributos de fratura analisados seguem um padrão de incremento dos valores em direção ao eixo da dobra de Apodi (Fig. 4.6A, 4.6B, 4.6C) com uma diminuição gradual para ambos os flancos, caracterizando a região de charneira e vale

(43)

42 do rio Apodi-Mossoró como sendo uma zona de máxima permeabilidade e porosidade regional.

Figura 4.6. Gráficos obtidos através de scanline linear com direção NW-SE (perpendicularmente ao rio

Apodi-Mossoró) ao longo de cinco quilômetros realizada no software ArcGIS®. A distância da scanline está apresentada no eixo ordenado enquanto na abscissa temos em (A) a densidade de fraturas carstificadas NE-SW em classes de 50 metros; (B) o comprimento (m) das fraturas carstificadas; e (C) a abertura (m) das fraturas carstificadas.

(44)

43 Figura 4.7. Histogramas elaborados com base nos parâmetros adquiridos a partir da scanline regional.

Esses dados são divididos em dois principais grupos (charneira e flancos) ressaltando apenas o conjunto 3. (A) número de fraturas em função da densidade por 50 metros para zona de charneira e (B) para região dos flancos; (C) número de fraturas em função de seu comprimento (em metros) para zona de charneira e (D) para região dos flancos; e (E) número de fraturas em função da abertura (em metros) para zona de charneira e (F) para região dos flancos. Siglas: µ – Média; σ – Desvio padrão.

(45)

44

4.3 Caracterização das feições cársticas

A região do vale do rio Apodi-Mossoró (área de estudo) apresenta-se em forma de um vale cárstico, formado pelo abatimento de galerias e salões de cavernas, estando alongadas com vertentes verticais (pináculos cársticos) de direção preferencial NE-SW e com o rio encaixado no fundo do vale (Maia, 2012; Silva et al., 2017; Bagni et

al., submetido).

Na maior parte dos afloramentos II e III, localizados na região de charneira da dobra de Apodi, as rochas carbonáticas estão muito fraturadas e intensamente carstificadas, com alargamento médio de fraturas da ordem de 0,75 m e profundidades que podem alcançar os 12 m. Essa região apresenta alta concentração de cavernas (ex: crotes, tuberculoso e carrapateira, Fig. 4.8C) e diversas feições cársticas, como pináculos, dolinas e blocos colapsados que estão orientados, preferencialmente, na direção NE-SW e foram desenvolvidos pela convergência dos pares de fraturas 3 e 4 com o conjunto 1 subordinado (Fig. 4.8E, 4.8F). As paredes das fraturas apresentam uma textura rugosa, com o desenvolvimento de vugs nas estratificações e descontinuidades sedimentares (Fig. 4.8A, 4.8B).

Os afloramentos I e IV, correspondentes aos flancos da dobra de Apodi estão localizados a cerca de 1,5 km do vale do rio Apodi-Mossoró e apresentam-se intensamente fraturados apesar de mostrar menor destaque para o efeito da carstificação com a presença de blocos maiores e estáveis. As principais feições cársticas encontradas nesses afloramentos são pequenas aberturas de fraturas (com uma média de 0,21 m), com o desenvolvimento de cavidades maiores e dispersas (ex. caverna do urubu), orientadas na direção NE-SW (Fig. 4.8D). Dificilmente são encontradas paredes de fraturas expostas como acontece nos afloramentos II e III, quando ocorrem, essas estruturas apresentam uma textura lisa, com o desenvolvimento de poucos vugs nos limites de camadas que estão associados à estilólitos horizontais. As fraturas, nessa região, desenvolvem profundidades menores comparada aos outros afloramentos (II e III) com altura média de 1 m.

(46)

45 Figura 4.8. Mosaico com as principais feições cársticas presentes na área de estudo. (A) Colapso de

blocos e exposição de paredes com o desenvolvimento de vugs nas interfaces sedimentares. (B) Detalhe dos vugs nas estratificações e descontinuidades sedimentares. (C) Interior da caverna Crotes no afloramento II. (D) Colapso de blocos no afloramento III. (E) Micro dolina no afloramento III. (F) Vista panorâmica do afloramento III com colapso de blocos na borda do vale do rio Apodi-Mossoró.

(47)

46 Microscopicamente é possível observar algumas feições cársticas habituais, como o desenvolvimento de porosidade vugular. Essas estruturas geram porosidade secundária de ordem milimétrica no arcabouço litológico. Geneticamente, essas feições estão associadas a presença de microfraturas (Fig 4.9A, 4.9B).

Figura 4.9. (A) Fotomicrografia exibindo feição vugular com raio de 0,5 mm formada na intersecção de

microfraturas com direção NE-SW e NW-SW gerando porosidade secundária. (B) Desenvolvimento de feição vugular com comprimento de 3 mm alinhado segundo direção N-S gerando porosidade secundária.

(48)

47 5. Implicações para reservatórios carbonáticos

A maior parte das acumulações de hidrocarbonetos mundiais estão contidos em reservatórios carbonáticos fraturados-carstificados, incluindo vários campos supergigantes como o Campo de Ghawar (Arábia Saudita), Kashagan e Tengiz (Cazaquistão) e as grandes descobertas do Pré-Sal brasileiro (Bagni et al., 2018). A produção de hidrocarbonetos nesse tipo de reservatório apresenta grandes desafios e incertezas, pois a sua qualidade pode ser muito variável em função das evoluções tectono-sedimentar e diagenética, tendo grande impacto na elaboração do modelo geológico e no fluxo de fluidos. Comumente, são utilizados modelos análogos que podem disponibilizar parâmetros importantes como densidade de fraturas e concentração de carstificação, sendo imprescindíveis para a compreensão da distribuição da permo-porosidade em simulações geológicas.

Diversos estudos a respeito de reservatórios carbonáticos dobrados e fraturados (Stephenson et al., 2007; Agosta et al., 2010; Awdal et al., 2016) descrevem que as charneiras de anticlinais geralmente concentram a maior taxa de deformação, com elevada concentração de fraturas paralelas ao seu eixo (Cosgrove, 2015), que possibilitam um aumento na porosidade e permeabilidade do sistema, favorecendo significantemente o fluxo de fluídos em reservatórios fraturados com rochas de baixa porosidade. Reservatórios com essas características são considerados do tipo II (Nelson, 2001), onde as fraturas proporcionam a permeabilidade essencial com uma menor contribuição permo-porosa matricial.

Sistemas petrolíferos que apresentam características semelhantes as descritas acima, com padrões de fraturas (orientação, comprimento, espaçamento e abertura) relacionados a dobramentos (Wennberg et al., 2006), podem formar excelentes reservatórios de hidrocarbonetos, como é o exemplo nas montanhas de Zagros, no Irã, onde uma extensiva rede de fraturas concentradas na crista do anticlinal e paralelas ao eixo são interconectadas, gerando grandes corredores fraturados com até 150 m de altura na Formação Asmari (Stephenson et al., 2007).

Na Bacia Potiguar, a reativação dos principais sistemas de falhas NE-SW na região

onshore gerou anticlinais nas unidades pós-rifte. Essas dobras atuam como trapas

estruturais, aprisionando o petróleo oriundo do sistema Alagamar-Açu durante migração que ocorreu entre o Campaniano e o Mioceno (Bezerra et al., 2019).