Análise quantitativa da subsidência tectônica na Bacia Potiguar

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(1)Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA. ANÁLISE QUANTITATIVA DA SUBSIDÊNCIA TECTÔNICA NA BACIA POTIGUAR. Autora: Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Orientador: Prof. Dr. David Lopes de Castro (PPGG/UFRN). Dissertação nº 195/PPGG. Natal - RN, agosto de 2017. iii i.

(2) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E GEOFÍSICA. ANÁLISE QUANTITATIVA DA SUBSIDÊNCIA TECTÔNICA NA BACIA POTIGUAR. Autora: Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Dissertação de Mestrado apresentada em 01 de agosto de 2017 ao Programa de PósGraduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) como requisito à obtenção do Título de Mestre em Geodinâmica e Geofísica.. Comissão Examinadora: Prof. Dr. David Lopes de Castro (PPGG/UFRN – Orientador) Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra (PPGG/UFRN – Membro Interno) Prof. Dr. Francisco Cézar Costa Nogueira (UAEP/UFCG – Membro Externo). Natal-RN, agosto de 2017. ii.

(3) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede. Lopes, Juliana Aparecida Gonçalves. Análise quantitativa da subsidência tectônica na Bacia Potiguar / Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. - 2017. 81 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, 2017. Orientador: Prof. Dr. David Lopes de Castro. 1. Geodinâmica - Dissertação. 2. Backstripping - Dissertação. 3. Subsidência Tectônica - Dissertação. 4. Margem Equatorial Atlântica - Dissertação. 5. Bacia Potiguar - Dissertação. I. Castro, David Lopes de. II. Título. RN/UF/BCZM. CDU 551.2. iii.

(4) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. AGRADECIMENTOS Agradeço ao Projeto de Pesquisa N. 4062612013-0 (PVE/CNPq) pelo suporte financeiro e à Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) pela disponibilização das linhas sísmicas e dos dados de poços, fundamentais para a elaboração desta dissertação. Ao Programa de Recursos Humanos 229 (PRH-229/PETROBRAS/UFRN) pelo suporte financeiro, que permitiu a realização deste trabalho, e ao Programa de Pós Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) pela oportunidade de realizar o curso de mestrado. Ao meu orientador, Prof. Dr. David Lopes de Castro, pela confiança, incentivo, apoio e dedicação para a concretização deste trabalho. Muito obrigada! Ao Prof. Dr. Giovanni Bertotti (TU Delft - Delft University of Technology – Holanda), pelas observações e sugestões essenciais para o desenvolvimento desta dissertação, e aos professores que compõem a banca examinadora, pelas valiosas contribuições. Ao dGB Earth Science pela licença acadêmica do software OpendTect, e à K2 Sistemas pelo fornecimento das licenças do software TRACE. Gostaria também de agradecer ao Diego Costa pelos ensinamentos referentes às ferramentas do TRACE, cuja ajuda foi muito importante para elaboração desta dissertação. À minha família por todo o apoio, carinho e confiança, concedidos ao longo de todos esses anos. Em especial: aos meus pais, Alcides e Kátia, pela confiança, incentivo, paciência e amor incondicional; e ao meu namorado Ricardo, por todo carinho, companheirismo e paciência, e também por se dispor a ler e reler meus trabalhos. Muito obrigada! A todos os professores e colegas do Departamento de Geologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, que sempre se mostraram dispostos a ajudar na hora do aperreio. Aos amigos queridos que fiz em Natal, companheiros de rotina e de café: Muito obrigada! Vocês foram essenciais durante esta caminhada. Por fim, agradeço a todos que contribuíram de alguma forma para a realização deste trabalho.. iv.

(5) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. RESUMO A análise quantitativa da subsidência tectônica contribui para identificação dos mecanismos que formam as bacias sedimentares, uma vez que a configuração tectônica desempenha uma função principal na evolução destas bacias. A Bacia Potiguar, localizada na Margem Equatorial Brasileira, apresenta sua evolução relacionada a processos de rifteamento complexos, implementados durante a abertura do Oceano Atlântico no Jurássico/Cretáceo. Esses processos foram responsáveis pelo desenvolvimento de um rifte emerso abortado, e um rifte submerso, que evoluiu até a ruptura crustal e formação da margem continental transformante. Nós aplicamos a técnica de backstripping para quantificar a subsidência tectônica durante as fases rifte e pós-rifte da Bacia Potiguar, e analisar a variação espacial da subsidência durante os dois eventos tectônicos, sucessivos e distintos, responsáveis pela evolução da bacia. Os parâmetros necessários para aplicação desta metodologia foram obtidos por meio de linhas sísmicas 2D e dados de poços exploratórios. As curvas de subsidência tectônica apresentam períodos com taxas de subsidência moderadas (até 300 m/Ma), que correspondem a evolução do Rifte Potiguar emerso (~141 a 128 Ma). A partir de 128 até 118 Ma, as curvas apresentam taxas de subsidência nulas para o rifte emerso, enquanto que, altas taxas de subsidência tectônica (acima de 300 m/Ma) foram registradas no rifte submerso. Durante a fase pós-rifte, que ocorre a partir de 118 Ma, as taxas de subsidência tectônica diminuíram exponencialmente para valores menores que 35 m/Ma, provavelmente relacionadas à subsidência termal. As taxas de subsidência tectônica nos vários setores do Rifte Potiguar durante as diferentes fases de rifteamento indicam falhamentos mais intensos na parte sul da falha de Carnaubais, ao longo das principais falhas de borda, e na região sudeste do rifte submerso. Durante a fase pós-rifte, as taxas de subsidência tectônica aumentam da porção emersa para a submersa até a região da quebra da plataforma. As taxas mais altas de subsidência do pós-rifte (até 35 m/Ma) estão concentradas na região central da porção submersa, e podem estar relacionadas a processos litosféricos relacionados à ruptura da crosta continental e espalhamento oceânico. A variação nas taxas de subsidência e no padrão das curvas de subsidência nos permitiu interpretar a assinatura tectônica registrada pelas sequências sedimentares da Bacia Potiguar durante sua evolução. No rifte emerso, as curvas apresentaram taxas de subsidência de até 300m/Ma durante uma longa fase de rifteamento (13 Ma), o que confirmou o desempenho de um regime distensional nesta porção. No rifte submerso, as curvas apresentaram taxas de subsidência acima de 300 m/Ma em um. v.

(6) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. intervalo de tempo mais curto (5 a 10 Ma), típicas de bacias formadas por um regime transtensional. Palavras-Chave: Backstripping; Subsidência Tectônica; Margem Equatorial Atlântica; Bacia Potiguar.. vi.

(7) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. ABSTRACT The quantitative analysis of the tectonic subsidence sheds light on basin-forming mechanisms, since tectonic plate motions play the main role in the genesis of sedimentary basins. The Potiguar Basin, located in the Brazilian Equatorial Margin, presents an evolution related to a complex rifting process, implemented during the Atlantic Ocean opening in the Jurassic/Cretaceous. Different driving mechanisms were responsible for the onset of an aborted onshore rift and an offshore rift, which evolved to crustal rupture and formation of a continental transform margin. Therefore, we applied the backstripping method to quantify the tectonic subsidence during the rift and post-rift phases of the Potiguar Basin and to analyze the spatial variation of subsidence during the two successive and distinct tectonic events responsible for the basin evolution. The parameters required to apply this methodology were extracted from 2D seismic lines and exploratory well data. The tectonic subsidence curves present periods with moderate subsidence rates (up to 300 m/My), which correspond to the evolution of the onshore Potiguar Rift (~141 to 128 Ma). From 128 to 118 Ma, the curves show null subsidence rates in the onshore Potiguar Basin, whereas high subsidence rates (over 300 m/My) occurred in the offshore rift. The post-rift phase had begun at ca. 118 Ma (Aptian), when the tectonic subsidence drastically slowed down to less than 35 m/My, probably related to thermal subsidence. The tectonic subsidence rates in the various sectors of the Potiguar Rift during the different rift phases indicate more intense faulting in the southern portion of the onshore rift, along the main border faults, and in the southeastern portion of the offshore rift. During the post-rift phase, the tectonic subsidence rates increased from onshore to the offshore portion until the continental slope. The highest rates of post-rift subsidence (up to 35 m/My) are concentrated in the central region of the offshore portion, and may be related to lithospheric processes related to the continental crust rupture and oceanic seafloor spreading. The variation in subsidence rates and the pattern of subsidence curves allowed us to interpret the tectonic signature recorded by the sedimentary sequences of the Potiguar Basin during its evolution. In the onshore rift, the curves presented subsidence rates up to 300 m/My during a long-term rift phase (13 Ma), which confirmed an extensional regime in this portion. In the offshore rift, the curves presented high subsidence rates over 300 m/My in a shorter period (5 to10 My), typical of basins formed in a transtensional regime.. Keywords: Backstripping; tectonic subsidence; Atlantic Equatorial Margin; Potiguar Basin.. vii.

(8) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ........................................................................................................... iv RESUMO .................................................................................................................................. v ABSTRACT ............................................................................................................................vii SUMÁRIO ............................................................................................................................ viii LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................. x LISTA DE TABELAS ...........................................................................................................xii 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1 1.1 Apresentação ............................................................................................................................... 1 1.2 Justificativa.................................................................................................................................. 1 1.3 Objetivos ...................................................................................................................................... 2 1.4 Localização da área de estudo.................................................................................................... 2. 2. CONTEXTO GEOLÓGICO DA BACIA POTIGUAR ................................................... 3 2.1 Evolução tectono-sedimentar ..................................................................................................... 4. 3. ANÁLISE DE SUBSIDÊNCIA ........................................................................................... 8 3.1 Técnica de backstripping ............................................................................................................. 8. 4. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 12 4.1 Sísmica de reflexão e poços exploratórios ............................................................................... 12 4.2 Backstripping ............................................................................................................................. 17. 5. QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE TECTONIC SUBSIDENCE IN THE POTIGUAR BASIN (NE BRAZIL) ..................................................................................... 26 Abstract............................................................................................................................................ 27 1. Introdution................................................................................................................................... 28 2. Geological setting ........................................................................................................................ 29 2.1 Tectonic evolution................................................................................................................... 29 2.2 Stratigraphic framework ......................................................................................................... 30 3. Subsidence analysis ..................................................................................................................... 31. viii.

(9) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. 3.1 Seismic sections and exploratory wells................................................................................... 31 3.2 Backstripping method ............................................................................................................. 33 4. Tectonic subsidence in the Potiguar Basin ............................................................................... 36 4.1 Onshore Rift Phase (OnRP) .................................................................................................... 36 4.2 Offshore Rift Phase (OffRP) ................................................................................................... 37 4.3 Post-Rift phase ........................................................................................................................ 38 4.4 Variation in the tectonic subsidence rates in the Potiguar Basin ............................................ 38 5. Discussion..................................................................................................................................... 39 5.1 Tectonic Subsidence Rates and the Growth-Fault Curves ...................................................... 39 5.2 Subsidence Curves and the Potiguar Basin Evolution ............................................................ 40 6. Conclusions .................................................................................................................................. 42 Acknowledgments ........................................................................................................................... 43 References ........................................................................................................................................ 43 Tables ............................................................................................................................................... 48 Figures.............................................................................................................................................. 50. 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................................ 64 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 66. ix.

(10) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. LISTA DE FIGURAS Figura 1: (A) Mapa geológico simplificado dos Sistemas de Riftes do Nordeste Brasileiro (modificado de Matos, 1992). AR - Araripe; IG - Iguatu, JA - Jatobá; PO - Potiguar; RE Recôncavo; RP - Rio do Peixe; AS - Sergipe-Alagoas. (B) Mapa geológico simplificado da Bacia Potiguar (modificado de Angelim et al., 2006 e De Castro e Bezerra, 2015). ................ 3 Figura 2: Modelo para a evolução do sistema de riftes cretáceos do Nordeste Brasileiro (adaptado de Matos, 1992 por Mello, 2016). CG – Cráton Congo; CSF – Cráton São Francisco; CSLAF – Cráton São Luiz/África Oeste. Traço pontilhado em preto: Linha de quebra continental. ..................................................................................................................... 4 Figura 3: Carta estratigráfica da Bacia Potiguar (Pessoa Neto et al., 2007). ............................. 6 Figura 4: Representação da técnica de Backstripping (Modificado de Steckler e Watts, 1978). ST- Subsidência tectônica; S*- Espessura descompactada das camadas sedimentares; WdPaleobatimetria; ∆SL- Variação do nível do mar; ρm- Densidade do manto; ρs- Densidade de sedimentos; e ρw- densidade da água. ........................................................................................ 9 Figura 5: Exemplo da aplicação do atributo Traço de Hilbert sobre o atributo Energia na L7 (A). Detalhe da linha sem (B) e com (C) a aplicação desses atributos. ................................... 13 Figura 6: Seção sísmica L1 (A), interpretada em tempo (B) e seu modelo em profundidade (C). 1- Embasamento; 2- Conglomerado; 3 a 6- Sequências 1 a 4 da Formação Pendência; Formações: 7- Alagamar; 8- Açu; 9- Jandaíra; 10- Principais estruturas do Rifte; 11- Poços.14 Figura 7: Seção sísmica L7 (A), interpretada em tempo (B) e seu modelo em profundidade (C). 1- Embasamento; 2- Conglomerado; 3 a 6- Sequências 1 a 4 da Formação Pendência; Formações: 7- Alagamar; 8- Açu; 9- Jandaíra; 10- Barreiras; 11- Principais estruturas do Rifte; 12- Poços........................................................................................................................ 15 Figura 8: Linha sísmica L12 (A), interpretada em tempo (B) e seu modelo em profundidade (C). 1 - Embasamento; Formações: 2- Pendência; 3- Pescada; 4- Alagamar; 5- Ponta do Mel; 6- Quebradas; 7- Jandaíra; 8- Ubarana; 9- Tibau/Guamaré; 10- Principais estruturas do rifte; 11- Poços. ................................................................................................................................. 16. x.

(11) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 9: Mapa geológico simplificado da Bacia Potiguar com a localização das linhas sísmicas, poços exploratórios e pseudo-poços utilizados neste estudo (modificado de Angelim et al., 2006 e De Castro e Bezerra, 2015). ............................................................................... 18 Figura 10: Exemplo da diferença entre as curvas de subsidência sem (A) e com (B) o efeito das espessuras erodidas no pseudo-poço SW-09. As curvas contínuas indicam a subsidência tectônica e as curvas tracejadas mostram a subsidência total. A tonalidade cinza representa a fase rifte. .................................................................................................................................. 23 Figura 11: Curvas de subsidência do Rifte Potiguar emerso. Grábens: (A) Apodi; (B) Umbuzeiro SW; (C) Umbuzeiro NE; (D) Boa Vista SW; (E) Boa Vista NE. As curvas contínuas indicam a subsidência tectônica e as curvas tracejadas mostram a subsidência total. A faixa cinza representa a fase rifte da porção emersa do Rifte Potiguar. (F) Mapa estrutural do Rifte Potiguar emerso com os grábens estudados: AP – Apodi; U - Umbuzeiro; BV - Boa Vista. Os círculos amarelos indicam os pseudo-poços. ........................................................... 24 Figura 12: Curvas de subsidência do Rifte Potiguar submerso: (A) Setor A; (B) Setor B; (C) Setor C. As curvas contínuas indicam a subsidência tectônica e as curvas tracejadas mostram a subsidência total. A faixa cinza representa a fase rifte da porção submersa do Rifte Potiguar; (D) Mapa estrutural do Rifte Potiguar submerso com os setores estudados. Os círculos amarelos indicam os pseudo-poços. ......................................................................................... 25. xi.

(12) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. LISTA DE TABELAS Tabela 1: Velocidades e densidades médias das unidades estratigráficas da Bacia Potiguar. . 17 Tabela 2: Composição litológica das formações da Bacia Potiguar, expressas em porcentagem média de arenito, siltito, folhelho e calcário, e a porosidade inicial e coeficiente de compactação, calculados com base na composição litológica. ................................................ 20. xii.

(13) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. 1. INTRODUÇÃO 1.1 Apresentação Este trabalho, intitulado “Análise quantitativa da subsidência tectônica na Bacia Potiguar”, constitui a dissertação de mestrado que integra os requisitos necessários para a obtenção do título de Mestre em Geodinâmica e Geofísica do Curso de Mestrado do Programa de Pós-graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). A mestranda contou com a orientação do Prof. Dr. David Lopes de Castro para o desenvolvimento desta pesquisa, vinculada ao projeto Passive Margins of Brazil (PVE/CNPq). Este projeto visa obter um grande progresso na compreensão da evolução das margens continentais passivas, concentrando-se no segmento setentriontal da margem nordeste do Brasil. A pesquisa realizada culminou com a criação de curvas de subsidência para as porções emersa e submersa do Rifte Potiguar. Foram abordadas as relações entre as taxas de subsidência tectônica e os regimes tectônicos que atuaram na Bacia Potiguar durante sua evolução. A partir das informações obtidas foi produzido um artigo científico, apresentado no Capítulo 5, o qual foi submetido ao Journal of Geodynamics. 1.2 Justificativa Em regimes distensionais, a evolução das bacias, como riftes intracontinentais e margens passivas, é explicada por modelos térmicos e cinemáticos, como os propostos por McKenzie (1978) e Royden e Keen (1980). Esses modelos assumem que essas bacias se desenvolvem a partir de duas etapas: extensão e afinamento da litosfera continental, que está associada à subsidência inicial; e o subsequente relaxamento térmico, associado à subsidência térmica. No entanto, algumas bacias de margem passiva apresentam uma evolução complexa devido a mudanças na cinemática das placas tectônicas. Este é o caso da Bacia Potiguar, situada na margem equatorial brasileira, no extremo nordeste do Brasil. Esta bacia, de idade Neocomiana, compreende um rifte emerso abortado, formado por um regime tectônico distensional, e um rifte offshore, que evoluiu para ruptura crustal, formado em um ambiente tectônico transtensional (Matos, 1992, Matos 1999, Pessoa Neto et al., 2007). A análise quantitativa da subsidência contribui para identificação dos mecanismos que formam as bacias sedimentares, uma vez que a configuração tectônica desempenha a principal função na evolução destas bacias. Existem muitos estudos que discutem a evolução. 1.

(14) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. tectônica da Bacia Potiguar (Mello, 1987; Matos, 1992; Matos, 2000; Moulin et al., 2010; De Castro et al., 2012; De Castro e Bezerra, 2015). No entanto, a maior parte destes estudos não apresenta uma análise quantitativa das taxas de subsidência durante a evolução da bacia. Um dos primeiros trabalhos abordando esta temática foi realizado por Mello (1987), que apresentou uma análise quantitativa da evolução da Bacia Potiguar com base nos fatores de extensão litosférica. Além disso, outros estudos apresentam dados de subsidência e soerguimento, utilizando a análise de traços de fissão de apatita, mas em um contexto geral para a margem continental (Nóbrega et al., 2005; Morais Neto et al., 2009; Japsen et al., 2012). 1.3 Objetivos O principal objetivo desta pesquisa é contribuir para o conhecimento da evolução geodinâmica da Bacia Potiguar, com base na análise das taxas de subsidência tectônica do Rifte Potiguar. Para tanto, se fez necessário (1) quantificar a subsidência tectônica durante as fases rifte e pós-rifte da bacia e (2) analisar a variação espacial e temporal da subsidência durante os diferentes eventos tectônicos responsáveis pela sua evolução. Desta forma, pretendeu-se reconhecer os padrões de variações da subsidência da bacia e suas implicações relacionadas à evolução tectônica. 1.4 Localização da área de estudo A Bacia Potiguar está localizada na margem equatorial brasileira, no extremo nordeste do Brasil, e abrange parte dos estados do Rio Grande do Norte e Ceará. A área de estudo compreende a porção emersa do Rifte Potiguar, delimitada pelos sistemas de falhas de Carnaubais, Baixa Grande, Apodi e Areia Branca, e a porção submersa, até a cota batimétrica de ~1.000 m (Figura 1).. 2.

(15) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 1: (A) Mapa geológico simplificado dos Sistemas de Riftes do Nordeste Brasileiro (modificado de Matos, 1992). AR - Araripe; IG - Iguatu, JA - Jatobá; PO - Potiguar; RE - Recôncavo; RP - Rio do Peixe; AS - SergipeAlagoas. (B) Mapa geológico simplificado da Bacia Potiguar (modificado de Angelim et al., 2006 e De Castro e Bezerra, 2015).. 2. CONTEXTO GEOLÓGICO DA BACIA POTIGUAR A Bacia Potiguar, situada no extremo nordeste do Brasil, faz parte do Sistema de Riftes do Nordeste Brasileiro (Figura 1A) (Matos, 1992). Abrange os estados do Rio Grande do Norte e Ceará e compreende uma área de aproximadamente 48000 km², dos quais 21500 km² encontram-se emersos e 26500 km² submersos (Matos, 1992; Pessoa Neto et al., 2007). Seu limite norte estende-se ao oceano Atlântico até a cota batimétrica de 2.000 m (Figura 1B). Os limites sul, leste e oeste são definidos pelas rochas do embasamento cristalino, destacando-se o Alto de Touros, a leste, e o Alto de Fortaleza, a noroeste. Estes altos separam a Bacia Potiguar da Bacia Pernambuco-Paraíba e da Bacia do Ceará, respectivamente (Araripe e Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007). 3.

(16) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. 2.1 Evolução tectono-sedimentar A evolução da Bacia Potiguar está associada à evolução do oceano Atlântico Sul durante a separação dos continentes americano e africano (Matos, 1992; De Castro et al., 2012). Chang et al. (1988) e Matos (1992) definiram três estágios tectônicos para este período: Sin-Rifte I; Sin-Rifte II; e Sin-Rifte III (Figura 2).. Figura 2: Modelo para a evolução do sistema de riftes cretáceos do Nordeste Brasileiro (adaptado de Matos, 1992 por Melo, 2016). CG – Cráton Congo; CSF – Cráton São Francisco; CSLAF – Cráton São Luiz/África Oeste. Traço pontilhado em preto: Linha de quebra continental.. A fase Sin-Rifte I, Neojurássica, refere-se ao início da deformação distensional, com a deposição de um conjunto de leques aluviais e depósitos fluviais, com evaporitos subordinados e sedimentos eólicos na depressão Afro-Brasileira. Essa fase não foi. 4.

(17) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. reconhecida por Matos (1992) na Bacia Potiguar. Entretanto, o enxame de diques Rio CearáMirim é a expressão mais significativa deste evento, na região da bacia. A fase Sin-Rift II (Berriasiano Inferior/Barremiano Superior) é considerada como a principal etapa do rifteamento. Esta fase é responsável pelo desenvolvimento de uma série de bacias rifte intracontinentais de orientação NE devido a esforços distensivos que atuaram na direção WNW-ESE. Estes riftes não evoluíram para a ruptura continental e espalhamento oceânico. A porção emersa do Rifte Potiguar evoluiu durante esta fase, e atualmente apresenta uma arquitetura interna composta por grábens e horsts com direção NE-SW (Bertani et al., 1990; Matos, 1992; Matos 1999). A geometria do rifte emerso é controlada principalmente pelos sistemas de falhas de Carnaubais, Baixa Grande, Apodi e Areia Branca (Figura 1). Durante a fase Sin-Rifte III (Barremiano Inferior/Aptiano Superior), os esforços distensivos passaram a atuar segundo a direção E-W (Figura 2). Isto causou o deslocamento do eixo de rifteamento do Rifte Potiguar para a porção submersa, com movimentos predominantemente transtensionais dextrais (Matos, 1992; Pessoa Neto et al., 2007). A deposição da sequência rifte na porção emersa cessou, dando lugar a eventos de erosão e soerguimento. O novo regime tectônico foi responsável pela formação de hemi-grábens com direção NW-SE, na porção submersa da bacia (Matos, 1999), e contribuiu para o surgimento de grábens alongados na borda sul da porção emersa (De Castro e Bezerra, 2015). De acordo com Pessoa Neto et al. (2007), o registro estratigráfico da Bacia Potiguar está relacionado as diferentes fases de sua evolução. Desta forma, três supersequências foram definidas: Rifte; Pós-Rifte e Drifte (Figura 3). A Supersequência Rifte, depositada durante o Cretáceo Inferior, representa o preenchimento da bacia durante as fases Sin-Rifte II e Sin-Rifte III de Matos (1992). Neste período, os meio-grábens assimétricos foram preenchidos pelos depósitos lacustres, fluviodeltaicos e fandeltaicos da Formação Pendência e pelos leques aluviais e sistemas fluviais da Formação Pescada. Della Fávera et al. (1992) dividiram a Formação Pendência em quatro sequências deposicionais. Nas sequências 1 e 2, as mais basais, há o predomínio de sedimentos lacustres, fluxos gravitacionais de arenitos e fanglomerados. Nas sequências 3 e 4 predomina a sedimentação fluvio-deltaica progradante. A Formação Pescada compõe uma cunha clástica sintectônica, cujo preenchimento sedimentar é constituído por leques aluviais e sistemas fluviais de alta energia, e alguns bancos carbonáticos (Pessoa Neto et al., 2007).. 5.

(18) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Como resposta ao início da subsidência termal, ocorreu a deposição da Supersequência Pós-Rifte (Aptiano – Albiano). Essa supersequência é caracterizada por uma mudança gradativa dos sistemas deposicionais continentais para os sistemas marinhos, e é representada pelas rochas sedimentares transicionais da Formação Alagamar. Esta formação encontra-se sobreposta a uma forte discordância angular no topo da seção rifte, e é constituída predominantemente por sistemas deposicionais flúvio-lacustres (Pessoa Neto et al., 2007).. Figura 3: Carta estratigráfica da Bacia Potiguar (Pessoa Neto et al., 2007).. 6.

(19) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. A deposição da Supersequência Drifte ocorreu a partir do Albiano, com o regime tectônico controlado pela subsidência térmica e deriva continental. Neste período, inicia-se a sedimentação das Sequências Marinhas Transgressivas e Regressivas. As Sequências Transgressivas são representadas pelas Formações Açu, Ponta do Mel, Quebradas e Jandaíra (Pessoa Neto et al., 2007). A Formação Açu é constituída por depósitos siliciclásticos proximais, interdigitados lateralmente com as formações Ponta do Mel e Quebradas (Araripe e Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007). Vasconcelos et al. (1990) definiram quatro unidades para a Formação Açu. Da base para o topo: a unidade Açu-1, constituída por rochas de sistemas de leques aluviais; as unidades Açu-2 e Açu-3, compostas por depósitos sedimentares de sistemas fluviais entrelaçados e meandrantes; e Açu-4, cujo registro sedimentar é representado por rochas depositadas em sistemas costeiros e estuarinos. A Formação Ponta do Mel, caracterizada por depósitos de plataforma rasa, interdigitase lateralmente, e recobre concordantemente a Formação Açu. Sobreposta a Formação Ponta do Mel, encontra-se a Formação Quebradas, composta por arenitos e folhelhos marinhos de plataforma e talude, e lateralmente interdigitada com a Formação Ubarana (Araripe e Feijó, 1994). A Formação Jandaíra representa uma plataforma/rampa carbonática, dominada por maré, e constituída tipicamente por calcarenitos bioclásticos a foraminíferos bentônicos e calcilutitos (Araripe e Feijó, 1994). Esta Formação encontra-se sobreposta concordantemente a Formação Açu ou Formação Quebrada, e lateralmente interdigitada com a Formação Ubarana. As Sequências Regressivas representam o registro estratigráfico na bacia entre o Neocampaniano até o recente, e correspondem as rochas definidas nas formações Ubarana, Guamaré, Tibau e Barreiras (Pessoa Neto et al., 2007). A Formação Ubarana representa a seção pelítica de talude e bacia. Esta Formação é constituída por uma espessa camada de folhelhos e argilitos, intercalados por arenitos, siltitos e calcarenitos (Araripe e Feijó, 1994). Estas rochas encontram-se lateralmente interdigitadas com as rochas das Sequências Transgressivas, e também com a Formação Guamaré. A Formação Guamaré é composta por calcarenitos bioclásticos e calcilutitos depositados em plataforma e taludes carbonáticos. A Formação Tibau é composta por arenitos grossos de leques costeiros, sobreposta a Formação Guamaré. Entretanto, a frequente. 7.

(20) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. interdigitação litológica dificulta a individualização entre estas formações (Araripe e Feijó, 1994). A Formação Barreiras representa uma sequência sedimentar que ocorre ao longo do litoral brasileiro, desde a costa amazônica até o estado do Rio de Janeiro. Esta Formação é composta por uma sequência sedimentar detrítica siliciclástica, de origem fluvial e marinha pouco ou não consolidada (Arai, 2006; Morais, 2006). Por fim, três eventos magmáticos foram reconhecidos na Bacia Potiguar: o evento Rio Ceará-Mirim, com intrusão de diques de diabásio relacionados às fases iniciais do rifteamento; o magmatismo Serra do Cuó, que ocorre na forma de derrames de basalto; e o evento Macau, formada por basaltos cuja origem pode estar associada à formação do arquipélago de Fernando de Noronha ou ainda à colocação de magmas em zonas de alívio, a partir de ajustes tectônicos intraplaca (Pessoa Neto et al., 2007). 3. ANÁLISE DE SUBSIDÊNCIA A análise da subsidência é feita com base em uma representação gráfica do deslocamento vertical de uma superfície, em relação a diversos parâmetros relacionados à evolução das bacias sedimentares (Xie e Heller, 2009). Esta análise avalia a história de subsidência e soerguimento de determinado local desde a época da deposição de determinado horizonte até o recente. Atualmente, a técnica de backstripping constitui um método muito utilizado na reconstrução da história de subsidência em bacias sedimentares (e.g. Wagreich e Schmid, 2002; Matenco et al., 2003; Dupre et al., 2007, Berra e Carminati, 2010; Xie e Heller, 2009; Li e Liu, 2015; Dressel et al., 2015). Os parâmetros necessários para se obter a história de subsidência de bacias sedimentares incluem a espessura das camadas sedimentares e as idades dos topos dos horizontes estratigráficos. As correções relacionadas à compactação das camadas, a paleobatimetria e as variações do nível do mar também constituem medidas a serem consideradas (Steckler e Watts, 1978). 3.1 Técnica de backstripping A técnica de backstripping consiste na remoção das camadas sedimentares em uma bacia sedimentar, a fim de se obter a profundidade do embasamento na ausência dessas cargas de superfície (Steckler e Watts, 1978) (Figura 4). Desta forma, é possível obter a subsidência tectônica, descrita como o deslocamento vertical do embasamento, causada apenas pelos. 8.

(21) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. processos litosféricos como, por exemplo, a extensão litosférica e mudanças na espessura e densidade da crosta (Einsele, 1992).. Figura 4: Representação da técnica de Backstripping (Modificado de Steckler e Watts, 1978). ST- Subsidência tectônica; S*- Espessura descompactada das camadas sedimentares; Wd- Paleobatimetria; ∆SL- Variação do nível do mar; ρm- Densidade do manto; ρs- Densidade de sedimentos; e ρw- densidade da água.. Os primeiros trabalhos envolvendo o conceito de Backstripping foram realizados com o intuito de avaliar as causas da subsidência em margens continentais do tipo atlântico. Watts e Ryan (1976) foram os primeiros a isolar a componente tectônica do embasamento, removendo os efeitos isostáticos, causados pela anomalia termal, do carregamento sedimentar. Esses autores utilizaram o backstripping para determinar, quantitativamente, a contribuição da carga sedimentar na subsidência do Golfo de Lion e na costa leste dos Estados Unidos. Da mesma forma, Steckler e Watts (1978) utilizaram os conceitos de backstripping para compreender a origem da subsidência na margem continental de Nova Iorque (EUA). Posteriormente, Sclater e Christie (1980), com base no arcabouço teórico do backstripping, calcularam paleo-temperaturas e a história de maturação dos principais horizontes sedimentares da Bacia Central do Mar do Norte, na margem continental europeia.. 9.

(22) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. De acordo com Steckler e Watts (1978), os parâmetros necessários para o cálculo da subsidência tectônica (ST na Equação 1) estão relacionados à espessura das camadas sedimentares na época da deposição (S*), paleobatimetria (Wd), variação do nível do mar (∆SL), além das densidades do manto (ρm,), sedimentos (ρs) e água (ρw). No entanto, para aplicar o backstripping, além dos parâmetros citados anteriormente, é importante levar em consideração a compactação das camadas sedimentares, suas litologias e idades de deposição. Todos os parâmetros necessários são provenientes de testemunhos de sondagem, perfis geofísicos de poços e/ou estimados a partir de valores conhecidos (Allen e Allen, 2005).. O principal procedimento utilizado no backstripping consiste na descompactação das camadas sedimentares, levando em conta a perda progressiva de porosidade com a profundidade de soterramento. Para calcular a espessura de uma camada sedimentar em qualquer tempo passado é necessário remover sequencialmente as camadas sedimentares superiores, permitindo que a camada de interesse seja descompactada, sequencialmente. Para tanto, utiliza-se o método proposto por Sclater e Christie (1980). Neste trabalho, os autores utilizaram a relação entre a porosidade (s) e a profundidade (Z) de acordo com Rubey e Hubbert (1960), definidas pela equação:. Onde s* corresponde à porosidade inicial, e (C) representa o decréscimo da porosidade em função da profundidade. A partir desta equação, Sclater e Christie (1980) definiram uma equação geral para descompactar as camadas sedimentares de forma sequencial:. 10.

(23) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Admitindo que o topo de uma camada sedimentar, atualmente, está a uma profundidade Z1, e a base a uma profundidade Z2, essa camada irá descompactar-se a medida que os sedimentos sobrepostos forem removidos. Assim, o topo da camada passa para uma profundidade Z1’, e a base para uma profundidade Z2’, em que Z2’ e Z1’ correspondem a espessura original da camada durante sua deposição. Considerando a porosidade inicial e o fator de compactação (C) como constantes conhecidas, a diferença entre Z1’ e Z2’ pode ser calculada, já que Z1’ corresponde à base do nível anterior. Através dessas relações, e considerando que devido à retirada da primeira camada, Z1’=0:. É importante ressaltar que durante o processo de descompactação, além da variação das espessuras e da porosidade, a densidade das camadas também varia devido ao alívio de pressão. Desta forma, a cada estágio de descompactação, a densidade total de cada formação é recalculada com base nos valores da porosidade inicial conforme a equação:. Normalmente, os valores de densidade e os parâmetros de porosidade utilizados nas análises de backstripping baseiam-se nos estudos de Bond e Kominz (1984) e Sclater e Christie (1980). No entanto, o software utilizado para a aplicação do backstripping durante a elaboração desta dissertação utiliza como base os parâmetros mecânicos propostos por Hantschel e Kauerauf (2009). Os parâmetros relacionados à paleobatimetria e variações do nível do mar são um pouco mais complicados de se obter devido ao grau de incerteza destes dados. Informações sobre a paleobatimetria são obtidas, geralmente, a partir de estudos micropaleontológicos de poços exploratórios (Allen e Allen, 2005). No entanto, esses dados não são disponibilizados facilmente pelas empresas que os possuem. Com relação às variações do nível do mar, não há um consenso sobre uma curva eustática global que possa ser utilizada para fazer as. 11.

(24) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. correlações com os dados de subsidência. Sendo assim, grande parte dos autores escolhe ignorar as mudanças no nível do mar e assumir que elas causam apenas variações de baixa magnitude no cálculo da subsidência (Allen e Allen, 2005; Xie e Heller, 2009). Desta forma, aplicando todos os conceitos relacionados à técnica do backstripping, é possível obter duas curvas de subsidência: A curva de subsidência tectônica, que considera o deslocamento vertical do embasamento causado apenas pelos processos litosféricos; e a curva de subsidência total, que resulta da integração dos efeitos causados pelos processos litosféricos e pelo preenchimento sedimentar da bacia. 4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Sísmica de reflexão e poços exploratórios A base de dados para esse estudo compreende quinze seções sísmicas de reflexão 2D, já processadas e migradas em tempo, e oito poços exploratórios. Estes dados foram cedidos pelo Banco de Dados de Exploração e Produção (BDEP) da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), por meio de sua política de gratuidade para universidades públicas. Tanto as seções sísmicas como os poços estão localizados nas porções emersa e submersa do Rifte Potiguar (Figura 1). As seções sísmicas são, na sua maioria, ortogonais às principais estruturas do rifte e apresentam um tempo de aquisição de 4 e 5 s para as porções emersa e submersa, respectivamente. Os poços foram escolhidos de acordo com a sua distribuição estratégica ao longo do rifte, e informações disponíveis, como a presença de perfis compostos e das curvas de tempo x profundidade. Os perfis compostos e as curvas de tempo x profundidade nos fornecem, por exemplo, dados a respeito da profundidade final de perfuração do poço, além das informações necessárias para a correlação dos horizontes sísmicos aos limites das principais sequências tectono-estratigráficas. A maioria dos poços exploratórios não atinge o embasamento pré-cambriano. A exceção é o poço D (Figura 1), localizado em um alto estrutural, cuja profundidade do embasamento é de 1335 m. Nos demais poços a profundidade final de perfuração varia de 2601 m, no rifte emerso, até 4800 m no rifte submerso. Para auxiliar nas interpretações das seções sísmicas foi aplicado o atributo sísmico Traço de Hilbert sobre o atributo sísmico de Energia. O Traço de Hilbert é a parte imaginária de um traço complexo, definida a partir do traço real (registrado) pela Transformada de. 12.

(25) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Hilbert. Enquanto que, o atributo de energia tem como função realçar os refletores de maior amplitude (dGB Earth Science, 2011). A associação desses atributos confere aos refletores um aspecto de pseudo-relevo (Figura 5).. Figura 5: Exemplo da aplicação do atributo Traço de Hilbert sobre o atributo Energia na L7 (A). Detalhe da linha sem (B) e com (C) a aplicação desses atributos.. A interpretação dos horizontes sísmicos referentes aos topos das principais unidades litoestratigráficas foi baseada nos dados dos poços exploratórios (A, D e F) que interceptam as linhas sísmicas, utilizando-se curvas de tempo x profundidade (Figuras 6B, 7B, 8B). As seções sísmicas que não são interceptadas por poços foram interpretadas pela correlação direta com os horizontes sísmicos já conhecidos. Toda a etapa de correlação de poços e linhas sísmicas, aplicação de atributos e interpretação sísmica foi realizada no software OpendTect v.5.0.. 13.

(26) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 6: Seção sísmica L1 (A), interpretada em tempo (B) e seu modelo em profundidade (C). 1Embasamento; 2- Conglomerado; 3 a 6- Sequências 1 a 4 da Formação Pendência; Formações: 7- Alagamar; 8Açu; 9- Jandaíra; 10- Principais estruturas do Rifte; 11- Poços.. 14.

(27) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 7: Seção sísmica L7 (A), interpretada em tempo (B) e seu modelo em profundidade (C). 1Embasamento; 2- Conglomerado; 3 a 6- Sequências 1 a 4 da Formação Pendência; Formações: 7- Alagamar; 8Açu; 9- Jandaíra; 10- Barreiras; 11- Principais estruturas do Rifte; 12- Poços.. 15.

(28) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 8: Linha sísmica L12 (A), interpretada em tempo (B) e seu modelo em profundidade (C). 1 Embasamento; Formações: 2- Pendência; 3- Pescada; 4- Alagamar; 5- Ponta do Mel; 6- Quebradas; 7- Jandaíra; 8- Ubarana; 9- Tibau/Guamaré; 10- Principais estruturas do rifte; 11- Poços.. 16.

(29) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. A partir dos dados dos poços, foram estimadas as velocidades e densidades médias das unidades litoestratigráficas (Tabela 1). As velocidades médias de cada formação foram obtidas com base nos dados referentes às curvas de tempo e profundidade disponíveis. As densidades médias foram estimadas de acordo com os valores de densidade aparente de cada unidade sedimentar presentes perfis geofísicos dos poços. Estes dados foram utilizados para obter os modelos em profundidade das linhas sísmicas (Figura 6C, 7C e 8C). Este procedimento foi realizado no módulo GMSYS do software Oasis Montaj 8.1. Tabela 1: Velocidades e densidades médias das unidades estratigráficas da Bacia Potiguar.. Unidades Estratigráficas. Velocidade (m/s). Densidade (g/m³). 4310 2725 3278 3586 5674. 2,37 2,45 2,50 2,60 2,75. 2703 2949 4000 3833 4000 3000 4022 3936 4619 5674. 2,15 2,26 2,42 2,38 2,43 2,28 2,42 2,54 2,53 2,75. Porção emersa Jandaíra Açu Alagamar Pendência Embasemento Porção submersa Tibau/Guamaré Ubarana Jandaíra Quebradas Ponta do Mel Açu Alagamar Pescada Pendência Embasemento. 4.2 Backstripping O método de backstripping foi utilizado para avaliar o histórico de subsidência tectônica da Bacia Potiguar. Este método nos permite estimar a profundidade do embasamento considerando a ausência das cargas de superfície (Steckler e Watts, 1978). Nesta pesquisa, o backstripping foi aplicado, utilizando o software TRACE v.1.1.3, que executa backstripping 1-D em poços com base no modelo de isostasia de Airy. Este modelo. 17.

(30) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. representa um mecanismo de compensação isostática local, em que as mudanças nas cargas de superfície são compensadas localmente por mudanças na espessura da crosta, devido a uma litosfera sem resistência mecânica (Watts e Ryan, 1976; Mello, 1989). Os poços exploratórios disponíveis não alcançam o embasamento e estão restritos a poucas áreas do Rifte Potiguar. Desta forma, foram construídos pseudo-poços para expandir a análise de subsidência para as principais feições do rifte, bem como para todo o período de sedimentação da Bacia de Potiguar (Figura 9). A construção de pseudo-poços foi baseada na profundidade dos limites sismostratigráficos, identificados nas linhas sísmicas interpretadas (Matenco et al., 2003; Gouiza et al., 2014; Li e Liu, 2015).. Figura 9: Mapa geológico simplificado da Bacia Potiguar com a localização das linhas sísmicas, poços exploratórios e pseudo-poços utilizados neste estudo (modificado de Angelim et al., 2006 e De Castro e Bezerra, 2015).. Para executar a técnica do backstripping, os dados de entrada de cada poço correspondem à profundidade e idade dos topos das unidades sedimentares (formações), bem como a composição litológica, paleobatiometria, variação do nível do mar e espessura. 18.

(31) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. sedimentar erodida. A seguir, serão descritas as metodologias adotadas para a aquisição de cada um destes parâmetros. - Profundidades dos topos das formações: As profundidades dos topos das formações foram obtidas diretamente nos pseudopoços, com base nos modelos em profundidade (Figuras 6C, 7C, 8C). Para estimar o grau de confiabilidade das profundidades obtidas a partir das seções sísmicas, foi introduzida uma variação da ordem de 10% nas velocidades médias das formações sedimentares. Este cálculo resultou em uma incerteza média de 11% para a profundidade do topo das unidades observadas nos pseudo-poços ao longo de todo o Rifte Potiguar, o que significa que a precisão dos resultados de backstripping é de cerca de 90%. - Idade dos topos das formações: As idades absolutas dos topos das formações foram retiradas da carta estratigráfica da Bacia Potiguar (Figura 3) proposta por Pessoa Neto et al. (2007) e de trabalhos prévios sobre a evolução da bacia (Matos, 1992; Matos, 1999). - Composição litológica: A composição litológica dos pseudo-poços foi estimada com base nos dados dos poços exploratórios. Primeiro, estimou-se a quantidade, em porcentagem, de arenito, folhelho, siltito e calcário presente em cada formação, em cada poço exploratório, com base nos perfis compostos dos poços, cedidos pela ANP. Então, a composição litológica média de cada formação foi calculada e extrapolada para os pseudo-poços (Tabela 2). Para aplicar o método de backstripping, deve-se levar em consideração a espessura das camadas sedimentares sem o efeito da compactação. Assim, a descompactação mecânica das camadas foi calculada com base na composição litológica de cada unidade sedimentar, utilizando curvas exponenciais padrões de porosidade-profundidade (ver Capítulo 3). Os parâmetros mecânicos para a descompactação de cada formação foram obtidos considerando suas litologias básicas (arenito, siltito, folhelho e calcário) e correlacionando-as com os valores de porosidade inicial e coeficiente de compactação de Hantschel e Kauerauf (2009). As porosidades iniciais médias e os coeficientes de compactação para cada formação da Bacia Potiguar são mostrados na Tabela 2, e correspondem aos valores referentes à composição litológica de cada formação.. 19.

(32) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Tabela 2: Composição litológica das formações da Bacia Potiguar, expressas em porcentagem média de arenito, siltito, folhelho e calcário, e a porosidade inicial e coeficiente de compactação, calculados com base na composição litológica. Composição média em % - Porção emersa Formações Calcário. Porosidade inicial (%). Coeficiente de compactação (1/km). 5,0. 86. 67,8. 0,85. 0,0. 26. 0,0. 48,5. 0,44. 41. 3,0. 53. 3,0. 56,6. 0,58. Pendência IV. 8,0. 1,0. 90. 1,0. 67,2. 0,78. Pendência III. 18. 1,0. 80. 1,0. 64,8. 0,73. Pendência II. 10. 10. 80. 0,0. 55,5. 0,57. Pendência I. 30. 10. 60. 0,0. 59,8. 0,64. Porção Emersa. Arenito. Siltito. Folhelho. Jandaíra. 6,0. 3,0. Açu. 74. Alagamar. Composição média em % - Porção submersa Formações Porção Submersa. Arenito. Siltito. Folhelho. Calcário. Porosidade inicial (%). Coeficiente de compactação (1/km). Tibau. 60. 0,0. 24. 16. 52,6. 0,53. Ubarana. 20. 0,0. 60. 20. 63,2. 0,72. Jandaíra. 12. 3,0. 15. 70. 66,1. 0,81. Quebradas. 10. 8,0. 70. 12. 65,9. 0,76. Ponta do Mel. 30. 0,0. 0,0. 70. 61,3. 0,72. Açu. 86. 0,0. 10. 4,0. 45,1. 0,38. Alagamar. 85. 0,0. 12. 3,0. 45,3. 0,39. Pescada. 60. 0,0. 40. 0,0. 52,6. 0,51. Pendência. 40. 10. 50. 0,0. 56,9. 0,59. - Paleobatimetria e variação do nível do mar: Os efeitos da paleobatimetria não foram considerados para a análise do backstripping, uma vez que não há dados paleobatimétricos consistentes disponíveis. De acordo com Bond e Kominz (1984), as correções da paleobatimetria não são necessárias para sedimentos depositados em ambientes pouco profundos, com uma profundidade de água inferior a 100 m. Isso é aplicado ao nosso estudo porque não há formações de águas profundas descritas na área estudada (Pessoa Neto et al. 2007). As variações no nível do mar também não foram consideradas durante o procedimento porque sua contribuição para o cálculo da subsidência é,. 20.

(33) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. geralmente, considerada desprezível por muitos autores (Dupre et al., 2007; Berra e Carminati, 2010; Li e Liu, 2015). - Eventos erosivos: A identificação de eventos erosivos, e especialmente a sua quantificação, é um parâmetro importante para o cálculo de backstripping. Os sedimentos erodidos fizeram parte do registro sedimentar da bacia, provocando um aumento nas cargas de superfície no momento em que foram depositados. Tal aumento contribui para uma maior subsidência do embasamento. Embora existam registros de eventos regionais de erosão e soerguimento na Bacia Potiguar (Menezes, 1999; Pessoa Neto et al., 2007; Peulvast et al., 2008), não é possível quantificá-los com precisão na escala de trabalho em poços (dezenas de metros). Por esta razão, foi considerado apenas o registro sedimentar preservado, desconsiderando as espessuras erodidas. No entanto, a fim de estimar o grau de incerteza da análise de subsidência proposta, foram propostos cenários de erosão para a bacia baseados nos estudos realizados por Magnavita et al. (1994), Menezes (1999), Nóbrega et al. (2005), Peulvast et al. (2008) e Gurgel et al. (2013). Com base em correlações estratigráficas e dados geoquímicos (reflectância de vitrinita), Magnavita et al. (1994) identificaram um episódio erosivo que removeu cerca de 1600 m do preenchimento sedimentar da Bacia do Recôncavo (BA). Desta espessura resultante, aproximadamente 600 m foram erodidos durante o período pós-rifte. Menezes (1999) elaborou duas seções regionais, nas direções NE-SW e NW-SE, que apresentam o relevo atual da porção emersa da Bacia Potiguar. Através dessas seções, o autor inferiu que houve uma erosão total de aproximadamente 600 m a partir do Neo-albiano. Além disso, Peulvast et al. (2008) afirmam que nos últimos 90 Ma, a taxa de erosão não ultrapassou a razão de 10 m/Ma. Esse resultado foi obtido através da análise de dados topográficos da Missão Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), da região nordeste do Brasil, para quantificar a erosão com referência aos níveis atuais e antigos dos oceanos. Por fim, Nóbrega et al. (2005) e Gurgel et al. (2013) definiram, com base na análise de traços de fissão de apatita, taxas de soerguimento para diferentes blocos crustais na região nordeste do País. De acordo com estes autores, durante o Cenozóico, as taxas de soerguimento variam entre 13 m/Ma a 34 m/Ma. Desta forma, levando em consideração estes estudos e à semelhança entre a evolução do Rifte Recôncavo-Tucano-Jatobá e da porção emersa do Rifte Potiguar (Matos, 1992), três. 21.

(34) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. cenários foram idealizados: a) o primeiro, considerando uma espessura erodida de até 1000 m para as rochas sedimentares da fase rifte e até 1000 m para as rochas sedimentares da fase pós-rifte; b) o segundo, considerando uma espessura erodida de até 1000 m para as rochas sedimentares da fase rifte e até 800 m para as rochas sedimentares da fase pós-rifte; e c) o terceiro cenário, considerando uma espessura erodida de até 1000 m para as rochas sedimentares da fase rifte e até 500 m para as rochas sedimentares da fase pós-rifte. Para quantificar a perda sedimentar foi atribuída uma taxa de sedimentação para cada formação. As taxas de sedimentação foram calculadas para o período anterior ao evento erosivo, e consideradas contínuas durante o intervalo erosivo de cada formação. Os eventos erosivos presentes no registro estratigráfico da Bacia Potiguar foram identificados na carta estratigráfica proposta por Pessoa Neto et al. (2007). Nesta carta é possível observar inúmeras discordâncias erosivas. No entanto, para este estudo, foram consideradas apenas as discordâncias que coincidem com os topos das Formações e que apresentam uma magnitude relevante. Este é o caso das discordâncias Alagoas Inferior; Alagoas Superior; Albiano Inferior; Cenomaniano Superior; Campaniano Superior; Mioceno Inferior; Oligoceno Superior; e Eoceno Médio. As taxas de sedimentação não são iguais às taxas de erosão devido às diversas variáveis relacionadas a esses processos, como por exemplo, o clima. Desta maneira, nós adotamos o terceiro cenário (com erosão de até 1000 e até 500 m para os sedimentos das fases rifte e pós-rifte, respectivamente) como a base de quantificação dos eventos erosivos. Logo, considerando o cenário proposto, nós construímos uma curva de subsidência para o pseudopoços SW-09 e SW-26, nas porções emersa e submersa do Rifte Potiguar. Este exercício serviu para demonstrar os efeitos de se considerar ou não a espessura sedimentar erodida no cálculo das curvas de subsidência em um determinado poço (Figura 10). Os segmentos ascendentes nas curvas de subsidência na Figura 10B representam os períodos de erosão e/ou soerguimento. Por fim, considerando uma erosão total de até 1000 m das sequências rifte, obtivemos um aumento nas taxas de subsidência tectônica de ~4% no rifte emerso e de ~7% para o rifte submerso. Em relação às sequências pós-rifte, a erosão total de até 500 m pode aumentar a subsidência em ~80% no rifte emerso e em ~ 25% no rifte submerso. No entanto, como foi discutido anteriormente, devido à imprecisão dos dados referentes aos eventos erosivos, optamos por utilizar apenas o registro sedimentar preservado. Isso implica que os resultados apresentados para as taxas de subsidência correspondem a taxas de subsidência mínimas para. 22.

(35) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. o Rifte Potiguar. Uma abordagem semelhante foi adotada em vários estudos (por exemplo, Dupre et al., 2007, Dressel et al., 2015).. Figura 10: Exemplo da diferença entre as curvas de subsidência sem (A) e com (B) o efeito das espessuras erodidas no pseudo-poço SW-09. As curvas contínuas indicam a subsidência tectônica e as curvas tracejadas mostram a subsidência total. A tonalidade cinza representa a fase rifte.. Com base nos parâmetros supracitados, o método de backstripping foi aplicado em 42 pseudo-poços distribuídos pela porção emersa (Figura 11) e submersa (Figura 12) do Rifte Potiguar. Desta forma, obtivemos duas curvas de subsidência para cada poço: a) a curva de subsidência tectônica, que ilustra a história de subsidência da bacia considerando apenas os processos litosféricos; e b) a curva de subsidência total, que considera, além dos processos litosféricos, os efeitos causados pela sedimentação e pelos ajustes isostáticos durante a evolução do rifte. Na presente análise, serão discutidos apenas os resultados obtidos para a subsidência tectônica, uma vez que o objetivo principal desta é contribuir com os estudos a respeito da evolução tectônica da Bacia Potiguar, independente da sua história de sedimentação.. 23.

(36) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 11: Curvas de subsidência do Rifte Potiguar emerso. Grábens: (A) Apodi; (B) Umbuzeiro SW; (C) Umbuzeiro NE; (D) Boa Vista SW; (E) Boa Vista NE. As curvas contínuas indicam a subsidência tectônica e as curvas tracejadas mostram a subsidência total. A faixa cinza representa a fase rifte da porção emersa do Rifte Potiguar. (F) Mapa estrutural do Rifte Potiguar emerso com os grábens estudados: AP – Apodi; U - Umbuzeiro; BV - Boa Vista. Os círculos amarelos indicam os pseudo-poços.. 24.

(37) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Figura 12: Curvas de subsidência do Rifte Potiguar submerso: (A) Setor A; (B) Setor B; (C) Setor C. As curvas contínuas indicam a subsidência tectônica e as curvas tracejadas mostram a subsidência total. A faixa cinza representa a fase rifte da porção submersa do Rifte Potiguar; (D) Mapa estrutural do Rifte Potiguar submerso com os setores estudados. Os círculos amarelos indicam os pseudo-poços.. 25.

(38) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. 5. QUANTITATIVE ANALYSIS OF THE TECTONIC SUBSIDENCE IN THE POTIGUAR BASIN (NE BRAZIL) Juliana A. G. Lopes1; David L. de Castro1*; Giovanni Bertotti2 1. Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica, Departamento de Geologia,. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Campus Universitário, Lagoa Nova, 59.078970 Natal – RN, Brazil. 2. Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology, Building 23,. Stevinweg 1, PO-box 5048, 2628 CN Delft, 2600 GA Delft, Netherlands. *Corresponding author: david@geologia.ufrn.br, Phone: 55 84 32153807, R – 220 (D.L. de Castro). Artigo submetido ao Journal of Geodynamics em 04/07/2017. 26.

(39) Dissertação de Mestrado. Juliana Aparecida Gonçalves Lopes. Abstract The Potiguar Basin, located in the Brazilian Equatorial Margin, evolved from a complex rifting process implemented during the Atlantic Ocean opening in the Jurassic/Cretaceous. Different driving mechanisms were responsible for the onset of an aborted onshore rift and an offshore rift that initiated crustal rupture and the formation of a continental transform margin. Therefore, we applied the backstripping method to quantify the tectonic subsidence during the rift and post-rift phases of Potiguar Basin formation and to analyze the spatial variation of subsidence during the two successive and distinct tectonic events responsible for the basin evolution. The parameters required to apply this methodology were extracted from 2D seismic lines and exploratory well data. The tectonic subsidence curves present periods with moderate subsidence rates (up to 300 m/My), which correspond to the evolution of the onshore Potiguar Rift (~141 to 128 Ma). From 128 to 118 Ma, the tectonic subsidence curves show no subsidence in the onshore Potiguar Basin, whereas subsidence occurred at high rates (over 300 m/My) in the offshore rift. The post-rift phase began ca. 118 Ma (Aptian), when the tectonic subsidence drastically slowed to less than 35 m/My, probably related to thermal subsidence. The tectonic subsidence rates in the various sectors of the Potiguar Rift during the different rift phases indicate that more intense faulting occurred in the southern portion of the onshore rift, along the main border faults, and in the southeastern portion of the offshore rift. During the post-rift phase, the tectonic subsidence rates increased from the onshore portion towards the offshore portion until the continental slope. The highest rates of post-rift subsidence (up to 35 m/My) are concentrated in the central region of the offshore portion and may be related to lithospheric processes related to the continental crust rupture and oceanic seafloor spreading. The variation in subsidence rates and the pattern of tectonic subsidence curves allowed us to interpret the tectonic signature recorded by the sedimentary sequences of the Potiguar Basin during its evolution. In the onshore rift area, the tectonic subsidence curves presented subsidence rates up to 300 m/My during a long-term rift phase (13 Ma), which confirmed that this portion had an extensional tectonic regime. In the offshore rift, the curves presented high subsidence rates of over 300 m/My in a shorter period (5 to 10 My), typical of basins formed in a transtensional tectonic regime.. Keywords: Potiguar Basin; tectonic subsidence; backstripping.. 27.