DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

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Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

ANÁLISE ESTRATIGRÁFICA DAS SEÇÕES RIFTE E PÓS-RIFTE OFFSHORE

NA REGIÃO DO CAMPO DE PESCADA, BACIA POTIGUAR, MARGEM

EQUATORIAL BRASILEIRA

Autora:

Letícia Hudson Brito

Orientadora:

Prof.ª Dra. Valéria Centurion Córdoba

Dissertação nº 254/PPGG-UFRN

Natal/RN Dezembro de 2020

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ANÁLISE ESTRATIGRÁFICA DAS SEÇÕES RIFTE E PÓS-RIFTE OFFSHORE

NA REGIÃO DO CAMPO DE PESCADA, BACIA POTIGUAR, MARGEM

EQUATORIAL BRASILEIRA

Autora:

Letícia Hudson Brito

Dissertação apresentada em 10 de dezembro de 2020 ao Programa de Pós-Graduação 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, área de concentração Geodinâmica.

Comissão examinadora:

Prof.ª Dra. Valéria Centurion Córdoba – Orientadora (PPGG/CCET/UFRN) Prof. Dr. Alex Francisco Antunes – Membro Interno (DG/CCET/UFRN) Prof.ª Dra. Renata dos Santos Alvarenga – Membro Externo (DG/IGEO/UFRGS)

Natal/RN Dezembro de 2020

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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

Brito, Letícia Hudson.

Análise estratigráfica das seções rifte e pós-rifte offshore na região do Campo de Pescada, Bacia Potiguar, Margem Equatorial Brasileira / Letícia Hudson Brito. - 2020.

74f.: 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, 2020.

Orientador: Valéria Centurion Córdoba.

1. Geodinâmica - Dissertação. 2. Margem Equatorial Brasileira - Dissertação. 3. Bacia Potiguar - Dissertação. 4. Bacias rifte - Dissertação. 5. Tratos de sistemas tectônicos - Dissertação. I. Córdoba, Valéria Centurion. II. Título.

RN/UF/CCET CDU 551.2/.3

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Em tempos de tanta inquietação nesse ano de 2020, agradecer a cada instante se tornou rotina. E se eu puder sempre agradecer por algo nessa vida, direi que sou extremamente grata por ter Deus e por tudo o que Ele me concedeu. Esta fase acadêmica se iniciou por intermédio d’Ele e terminará com muito mais confiança de que Ele esteve sempre por perto.

Os maiores presentes que recebi na vida são meus pais, meu irmão e Safira, a minha família. Sem vocês me apoiando, torcendo sofrendo ou vibrando juntos, não seria nada fácil existir. Obrigada por todos os momentos. A saudade por estar “longe” já é indescritível. E essa saudade se ameniza pelo presente que chegou em minha vida. Luiz, em uma vida inteira eu não serei capaz de agradecer por tanta bondade, amor e companheirismo que você é em toda sua essência. Obrigada por me apoiar e incentivar em tudo! Que eu possa ser ao menos uma parcela de tudo isso para você também.

Estendo minha gratidão aos mestres que a Geologia me permitiu ter. À minha orientadora, Prof.ª Valéria: admiração e gratidão! Jamais me esquecerei do seu acolhimento, das palavras, da compreensão e dos conhecimentos transmitidos ao longo de todos esses anos com tanto amor e prazer no que faz. Agradeço também aos professores que foram grande exemplos e inspirações, sempre compartilhando experiências e momentos durante essa jornada acadêmica, em especial ao Prof. Emanuel Jardim de Sá, Prof.ª Débora do Carmo Sousa e Prof.ª Raquel Franco.

Agradeço ainda ao DG/UFRN e ao LGGP por todos esses anos ter sido estrutura fundamental, contribuindo com minha formação acadêmica. À dGB Earth Sciences, por conceder as licenças acadêmicas do software OpendTect e à ANP por disponibilizar os dados utilizados na confecção desta pesquisa. À PETROBRAS pelo financiamento do projeto no qual este trabalho está inserido e da bolsa de mestrado pelo Programa de Recursos Humanos (PRH-PB-229).

Agradeço à minha família biológica, grande família sempre presente e unida, que cumpre este “ofício” tão bem! Em especial aos meus avós, que se orgulham por cada conquista alcançada e que são exemplos do maior amor que uma família pode ter.

Aos amigos da jornada da vida, obrigada por tantas lembranças e momentos compartilhados, em especial a Amanda, Adrielle, Aline Aiolfe e Thamires. Apesar da distância que nos foi imposta durante esses anos, estivemos sempre juntas. A alegria por ter vocês, transborda! Vocês são a família que se conquista ao longo da vida. Obrigada por se fazerem presentes.

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e cultivá-la a cada dia foi uma alegria que perdura até hoje! Aos amigos de turma e agregados, com carinho especial por Luanna, Natália, Robson, Raí, Marilia, Frank, Micael, Hanna, Caio e Mateus Araújo, que compartilhamos tantos momentos geológicos e da vida, as lembranças tomam conta em alguns dias. A saudade de vocês é constante. Obrigada por me acolherem e por crescermos juntos neste tempo de convivência. À família Geoquímica, que se tornou refúgio, compartilhando momentos diários e tantas experiências. Sempre me senti em casa estando com vocês. Obrigada por todo suporte sempre. E tão especial quanto, agradeço à família LGGP, Castelizando, que todos os dias se fazem presentes e acolhem, apoiam, aconselham, vibram e incentivam os sonhos, desejos e ideias que surgem. Vocês são incríveis de verdade.

Quero dedicar um pedacinho especial deste agradecimento a duas pessoas, também da vida geológica, sem as quais eu não conseguiria chegar ao final dessa jornada: Karol Alves e Bárbara Rapozo. Que prazer imenso em conviver com vocês, ter suporte, ser suporte, dividir alegrias e aperreios. Eu não tenho palavras para expressar o sentimento que carrego no coração por vocês. Apenas, OBRIGADA.

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v “No vayas a creer lo que te cuentan del mundo (ni siquiera esto que te estoy contando) ya te dije que el mundo es incontable.” (Mario Benedetti)

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A Bacia Potiguar compreende uma das bacias do sistema de riftes continentais cretáceos, um importante evento ocorrido na implantação da Margem Equatorial Brasileira no Nordeste do Brasil, evidenciando uma notável região de acumulações de hidrocarbonetos. Com o objetivo de melhor compreender a evolução tectono-estratigráfica da Bacia Potiguar, esta dissertação visa a contribuir com o estudo do registro sedimentar das seções rifte e pós-rifte da bacia através da análise estratigráfica de poços e dados sísmicos. A área de estudo encerra o volume sísmico 3D 0208_PESCADA, na região do Campo de Pescada, que compreende os poços e linhas sísmicas examinadas. A primeira fase de interpretação, a análise 1D de seis poços exploratórios, permitiu caracterizar as principais litofácies e os sistemas deposicionais das formações Pendência, Pescada e Alagamar, além de reconhecer as principais unidades da estratigrafia de sequências, tais como os ciclos, as superfícies chaves e os tratos de sistemas, com a definição de três sequências deposicionais em escala regional. A interpretação das seções 2D evidencia uma estruturação disposta em grábens/semi-grabens, altos internos e um importante sistema de falhas de direção E-W a WNW-ESE que afetam as camadas e dão origem a estruturas representativas do contexto de bacias rifte. Além disso, o arcabouço estratigráfico possibilitou a identificação das principais superfícies cronoestratigráficas, das fácies sísmicas e sete tratos de sistemas tectônicos, que compõem as seções rifte e pós-rifte e refletem o progresso da tectônica, desde o rifteamento inicial, dois estágios de atividade tectônica de baixa e alta intensidade e um momento final de baixas proporções tectônicas na instalação da bacia. A integração de todos os resultados revela a aplicação efetiva da estratigrafia de sequências na área de estudo e comprova a sua boa resposta no entendimento acerca da evolução da Bacia Potiguar e da Margem Equatorial Brasileira.

Palavras-chave: Margem Equatorial Brasileira; Bacia Potiguar; Bacias Rifte; Tratos de

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The Potiguar Basin comprises one of the basins of the Cretaceous Continental Rifts system, an important event that occurred in the implantation of the Brazilian Equatorial Margin in Northeastern Brazil, evincing a noteworthy region of hydrocarbon accumulations. In order to better understand the tectonic-stratigraphic evolution of the Potiguar Basin, this work aims to contribute to the study of sedimentary record of the basin's rift and post-rift sections through the stratigraphic analysis of wells and seismic data. The study area is settled by the post-stack seismic volume 0208_PESCADA, in the Pescada Field region, comprising the wells and seismic lines scrutinized. The first phase of interpretation, the 1D analysis of six exploratory wells, made it possible to characterize the main lithofacies and depositional systems of Pendência, Pescada and Alagamar formations, and also to recognize the main units of sequence stratigraphy, such as cycles, key surfaces and systems tracts, with the definition of three depositional sequences on a regional scale. The 2D interpretation displays a structural arrangement consisting of grabens/semi-grabens, internal highs, and an important fault system of E-W to WNW-ESE trends that affect the layers and gave rise to additional structures of rift context. Furthermore, the stratigraphic framework enabled the identification of the main chronostratigraphic surfaces, seismic facies and seven tectonic system tracts that comprise the rift and post-rift sections and reflect the tectonic progress, from the initial rifting, two stages of high/low tectonic activity and a final stage of low tectonic proportions on the basin installation. The integration of all results reveals the effective application of sequence stratigraphy in the study area and verifies its good response in understanding the Potiguar Basin and Brazilian Equatorial Margin evolution.

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viii CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

Figura 1.1 - Mapa de localização da área de estudo, elaborado através da base de dados da

CPRM e IBGE.

13 Figura 1.2 - Principais etapas seguidas na confecção deste trabalho. ES – Estratigrafia de

Sequências.

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CAPÍTULO 2 - CONTEXTO GEOLÓGICO

Figura 2.1 - Mapa geológico da Bacia Potiguar evidenciando as estruturas principais da

bacia (Compilado de Françolin & Szatmari, 1987; Bertani et al., 1990; Cremonini et al.,

1996 e Pessoa Neto, 1999).Polígono vermelho corresponde à área de estudo.

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Figura 2.2 - Carta estratigráfica da Bacia Potiguar (Pessoa Neto et al., 2007). Intervalo

de estudo destacado pelo polígono vermelho.

19 Figura 2.3 - Modelo evolutivo do sistema de riftes do nordeste brasileiro, durante as fases

Sin-Rifte (II e III), contemplando a instalação da Bacia Potiguar nos segmentos onshore (II) e offshore (III). Siglas: CSLAF – Cráton São Luiz/África Oeste; CSF – Cráton São Francisco; CG – Cráton do Congo. Linha tracejada em preto: Ruptura continental América do Sul/África. Adaptado de Matos (1992).

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CAPÍTULO 3 - FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Figura 3.1 - Configuração interna de um semi-graben – unidade fundamental de um rifte –

isolado, composto pelo teto (hangingwall), caracterizado pela subsidência, e o piso (footwall), definido pelo movimento de soerguimento. Retirado de Kuchle et al. (2005).

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Figura 3.2 - Modelo de Kuchle et al. (2005) proposto para (A) a deposição no teto

(hangingwall) concomitante à erosão no piso (footwall); em (B) tem-se o modelo do atraso sedimentar em relação a um pulso tectônico, com sua respectiva sucessão faciológica resultante.

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Figura 3.3 - Modelo de tratos de sistemas tectônicos proposto por Prosser (1993), sugerindo

uma sucessão vertical (A) e uma seção sísmica (B) dos tratos de Início de Rifte (S2), de Clímax de Rifte (S3), de Pós-Rifte Imediato (S4) e Pós-Rifte Tardio (S5).

29 Figura 3.4 - Modelo de Bosence (1998) utilizando-se de critérios geométricos, estratais e de

superfícies limítrofes que distinguem os diferentes estágios (pré-, sin- e pós-rifte) de preenchimento de um rifte.

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Figura 3.5 - Modelo evolutivo de uma bacia rifte, por Kuchle & Scherer (2010), estruturado

em tratos de sistemas tectônicos – de Início do Rifte, de Desenvolvimento de Meio-Graben, de Clímax de Rifte e de Final do Rifte; são representadas também as superfícies limítrofes e a configuração dos sistemas deposicionais.

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Figura 3.6 - Representação esquemática das respostas de perfil de raios gama em

decorrência aos diferentes litotipos. Adaptado de Nichols (2001).

33 Figura 3.7 - Padrões de terminações dos refletores em relação às superfícies limites,

superior e inferior. Compilado de Mitchum et al. (1977a) e Severiano Ribeiro (2001).

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ix CAPÍTULO 4 - ARTIGO CIENTÍFICO

Figure 1 - Simplified geological map presenting the lithostratigraphic units, structural

features and limits of the Potiguar Basin. Source: database from CPRM and IBGE (Compiled from Françolin & Szatimari, 1987; Bertani et al., 1990; Cremonini et al., 1996 and Pessoa Neto, 1999).

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Figure 2 - Stratigraphic chart of the Potiguar Basin (Adapted from Pessoa Neto et al., 2007). 42 Figure 3 - Location map of the study area, with the location of wells and seismic lines data

analyzed in this research. Source: database from Geological Survey of Brazil (CPRM) and the Brazilian Institute of Geography and Statistics (IBGE).

43 Figure 4 - 1D Diagram of 1RNS-58-RN reference well showing the combined profile of

lithology with the gamma-ray curves and the interpretations about the depositional systems, systems tracts, the sequence stratigraphy main units and their boundary surfaces. The location of the well can be consulted in Figure 3.

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Figure 5 - 1D Diagram of 1RNS-128-RN reference well showing the combined profile of

lithology with the gamma-ray curves and the interpretations about the depositional systems, systems tracts, the sequence stratigraphy main units and their boundary surfaces. The location of the well can be consulted in Figure 3; the legend can be consulted in Figure 4.

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Figure 6 - Chart of the seismic facies recognized in the analyzed seismic lines including its

description and some interpretation. The seismic facies distribution is shown on figures 7-B and 8-B.

48 Figure 7 - Uninterpreted (A) and interpreted (B and C) seismic line 058-0858. Image (B)

shows the seismic facies recognized and image (C) exhibits the genetic units and chronostratigraphic surfaces from sequence stratigraphy identified in the study area.

52 Figure 8 - Uninterpreted (A) and interpreted (B and C) seismic line 058-0860. Image (B)

shows the seismic facies recognized and image (C) exhibits the genetic units and chronostratigraphic surfaces from sequence stratigraphy identified in the study area.

53 Figure 9 - Seismic section corresponding to Inline 180, showing a drag syncline with

subvertical axial trace which deforms the syn-rift reflectors related to the main fault.

54 Figure 10 - Seismic section corresponding to Inline 250, exhibiting a rollover anticlinal

related to the main fault (superior structures) and a drag syncline associated to secondary faults with subvertical axial trace that affects the syn-rift reflectors (on the right).

55 Figure 11 - Seismic line 058-0858 displaying the correlation of the chronostratigraphic

surfaces between the wells and the seismic section that allowed the recognition of three regional depositional sequences.

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RESUMO ... vi

ABSTRACT ... vii

LISTA DE FIGURAS ... viii

1. INTRODUÇÃO ... 12

1.1. Apresentação ... 12

1.2. Justificativa e Objetivos ... 12

1.3. Base de dados e métodos de trabalho ... 13

2. CONTEXTO GEOLÓGICO ... 17 2.1. A Bacia Potiguar ... 17 2.2. Evolução tectonossedimentar ... 18 2.2.1. Estágios Rifte ... 18 2.2.2. Estágio Pós-Rifte ... 21 2.2.3. Estágio Drifte ... 21 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 24 3.1. Estratigrafia de Sequências ... 24 3.1.1. Conceitos elementares ... 25

3.1.2. Modelos evolutivos de bacias do tipo rifte ... 28

3.2. Perfilagem Geofísica de Poços ... 32

3.3. Sismoestratigrafia ... 33

4. ARTIGO CIENTÍFICO ... 37

Stratigraphic analysis of Rift and Post-Rift offshore sections of Potiguar Basin, Brazilian Equatorial Margin 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 63

REFERÊNCIAS ... 66

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CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

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Brito, L.H. – Análise Estratigráfica das seções Rifte e Pós-Rifte offshore na região do Campo de Pescada, Bacia Potiguar, Margem Equatorial Brasileira

1.1. Apresentação

A dissertação presente, intitulada “Análise Estratigráfica das seções Rifte e Pós-Rifte offshore na região do Campo de Pescada, Bacia Potiguar, Margem Equatorial Brasileira” constitui um requisito de caráter obrigatório para a obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica (PPGG) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Esta pesquisa está inserida no projeto de pesquisa denominado “Geodinâmica e Evolução Tectônica da Margem Equatorial (Segmento entre a Bacia Potiguar e a Bacia do Ceará - Nordeste do Brasil)” em convênio com a instituição de ensino juntamente à FUNPEC e Petrobras.

Sob a orientação da professora Dra. Valéria Centurion Córdoba, este trabalho foi desenvolvido nas dependências do Laboratório de Geologia e Geofísica do Petróleo I, pertencente ao Centro de Ciências Exatas e da Terra (CCET) da UFRN. O estudo em questão, aborda uma análise das sucessões rifte e pós-rifte na porção submersa da Bacia Potiguar, utilizando-se da aplicação de conceitos e técnicas da estratigrafia de sequências e da sismoestratigrafia.

1.2. Justificativa e Objetivos

A Bacia Potiguar constitui uma bacia compartimentada em dois segmentos, sendo a porção onshore correspondente a um rifte abortado, enquanto a porção offshore compreende o rifte evoluindo até o estágio de margem passiva, esta última abrangendo a maior área da bacia. Sua gênese associa-se principalmente ao período tardio do Supercontinente Gondwana, quando ocorreram consideráveis esforços rupturais que condicionaram o desenvolvimento de um sistema de riftes continentais cretáceos no Nordeste brasileiro. Esse sistema deu origem a uma notável sucessão sedimentar com características favoráveis para a formação de sistemas petrolíferos nestas bacias, e com isto, a Bacia Potiguar tornou-se alvo da indústria do petróleo, explorada desde a década de 50, sendo nos anos 70 que surgiram as primeiras explorações marinhas. Como documentado pela ANP, em sua 11ª Rodada de Licitações, as sucessões Rifte e Pós-Rifte da bacia compreendem importantes rochas geradoras e reservatórios de hidrocarbonetos.

Diversas pesquisas científicas se difundiram a partir da década de 90, contemplando principalmente trabalhos de cunho regional e concentrados em sua porção emersa, devido à facilidade de aquisição de dados em comparação aos dados marinhos. Ademais, os dados em mar não apresentavam uma qualidade tão satisfatória, acarretando uma carência de estudos relativos a esta porção. Com a maior disponibilidade de dados na atualidade (notadamente

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levantamentos sísmicos 2D e 3D) provenientes de convênios entre universidades e empresas, a publicação de novos estudos denota grande importância, visando a contribuir com estudos de caracterização evolutiva da Bacia Potiguar.

Assim sendo, diante da relevância econômica atrelada à bacia, bem como a lacuna de estudos relativos ao segmento submerso da mesma, esta pesquisa tem como principal objetivo abranger um melhor entendimento acerca da evolução tectonossedimentar e das características associadas aos estágios Rifte e Pós-Rifte da bacia em um contexto offshore, baseando-se em uma análise estratigráfica a partir de informações de poços geofísicos e de dados sísmicos bi e tridimensionais, adaptando-se os conceitos da estratigrafia moderna a bacias do tipo rifte.

1.3. Base de Dados e Métodos de Trabalho

A base de dados adotada para o desenvolvimento desta dissertação de mestrado foi adquirida por meio do Banco de Dados de Exploração e Produção (BDEP) da Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP), sendo utilizados neste estudo dados de poços exploratórios – integrando perfis compostos e arquivos gerais de poços –, linhas sísmicas de reflexão 2D e também um volume sísmico 3D. Para compor a cartografia, utilizou-se de dados e arquivos vetoriais procedentes do banco de dados do Serviço Geológico do Brasil (CPRM – Geobank) e do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE).

Uma sequência de etapas foi empregada para o desenvolvimento e confecção deste trabalho, como descritas a seguir:

(1) Levantamento bibliográfico e aquisição da base de dados: esta etapa constou da pesquisa e revisão bibliográfica acerca da Bacia Potiguar, no que concerne à gênese e evolução tectonoestratigráfica desta, bem como a pesquisa sobre os métodos, aplicados no desenvolvimento deste trabalho, como a perfilagem de poços, a estratigrafia de sequências e a exploração sísmica. Nesta fase também foi realizada a solicitação à ANP e aquisição dos dados, seguido da seleção daqueles mais adequados ao estudo em questão; a confecção de mapas ilustrativos também foi realizada nesta fase.

(2) Análise estratigráfica 1D: neste momento realizou-se a análise de poços de sondagem e a construção de diagramas unidimensionais no software CorelDRAW (2019), com base nos perfis de raios gama e perfis litológicos, consultando as pastas de poços. Com os diagramas já ordenados, iniciou-se a interpretação, demarcação e reconhecimento das unidades e superfícies em conformidade com a estratigrafia de sequências: ciclos e conjuntos de ciclos, superfícies-chave, tratos de sistemas e sequências deposicionais associadas.

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Figura 1.1 – Mapa de localização da área de estudo, elaborado através da base de dados da CPRM e IBGE.

(3) Análise estratigráfica 2D: nesta fase foram carregados os dados sísmicos de reflexão no software OpendTect, tanto as linhas sísmicas, bem como o volume sísmico, do qual foram extraídas seções dip que possibilitaram a interpretação bidimensional. Ainda no OpendTect foi realizada a aplicação de filtros – filtros da mediana e primeira derivada centrada vertical – com o intuito de atenuar ruídos aleatórios nas seções, aprimorando a resolução e possibilitando uma melhor visualização das reflexões. A correlação da sísmica com os dados de poços utilizou-se do método de checkshot neste trabalho. Seguidamente, realizou-se a interpretação sismoestratigráfica, em um primeiro momento através do reconhecimento das estruturas mais evidentes do arcabouço e, então, da análise sismoestratigráfica propriamente dita, com a identificação das terminações de refletores que despontam as superfícies-chave (cronoestratigráficas). Por conseguinte, foram realizadas a descrição e análise de sismofácies e posterior definição dos tratos de sistemas tectônicos, embasado nos modelos de estudo.

(4) Caracterização estrutural: concomitantemente à interpretação estratigráfica, atentou-se para as principais estruturas do arcabouço, relacionadas a instalação do rifte; foram destacados os planos e falhas principais, falhas secundárias e dobras associadas.

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(5) Integração das interpretações e elaboração da dissertação: nesta etapa se estabeleceu a organização e integração das interpretações obtidas no desenvolver das etapas anteriores com a finalidade de verificar a consonância dos resultados obtidos nas diferentes dimensões analisadas para compor este trabalho. Estes dados foram organizados na forma desta dissertação em conjunto com o artigo científico, previamente intitulado “Stratigraphic analysis of Rift and Post-Rift offshore sections of Potiguar Basin, Brazilian Equatorial Margin” (submetido à revista científica Marine and Petroleum Geology), parte integrante deste trabalho, disposto no Capítulo 4.

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CAPÍTULO 2

CONTEXTO GEOLÓGICO

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2.1. A Bacia Potiguar

A Bacia Potiguar, localizada na porção mais oriental da margem equatorial, representando também a bacia limite da margem leste, abrange aproximadamente 48 mil km² de área, composta por um segmento emerso (cerca de 45% da área) que se limita a sul com o embasamento cristalino da Província Borborema, a oeste pelo Alto de Fortaleza com a Bacia do Ceará e a leste pelo Alto de Touros com a Bacia Pernambuco-Paraíba. A porção submersa da bacia (representando 55% da área) com limite a norte, estende-se até a isóbata de 2.000 m (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto et al., 2007), como apresentado na Figura 2.1.

Figura 2.1 – Mapa geológico da Bacia Potiguar evidenciando as estruturas principais da bacia (Compilado de Françolin & Szatmari, 1987; Bertani et al., 1990; Cremonini et al., 1996 e Pessoa Neto, 1999). Polígono vermelho corresponde à área de estudo.

Considerando sua origem, a Bacia Potiguar teve como evento precursor a fragmentação do Supercontinente Gondwana, esta ocasionada por um estiramento litosférico que condicionou a separação das placas Sul-Americana e Africana (Milani et al., 2000), resultando na instalação de um rifte cretáceo emerso de direção principal NE-SW e outro de direção E-W na porção

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submersa. Este evento também está associado à instalação de um conjunto de bacias interiores, tais como as bacias do Tucano, Jatobá, Sergipe-Alagoas, Rio do Peixe e Araripe que, contíguas à Bacia Potiguar evidenciam o Sistema de Riftes Cretáceos do Nordeste brasileiro (Matos, 1987; 1992).

O histórico acerca da evolução tectonossedimentar da bacia evidencia uma deposição de sucessões sedimentares desde o Neocomiano até o Quaternário, instaladas ao longo do desenvolvimento de três fases evolutivas distintas: o estágio Rifte, marcado por dois momentos (riftes I e II); o estágio Pós-Rifte de caráter transicional; e o estágio Drifte, sinalado pela fase de deriva continental (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto et al., 2007). Tais fases influem diretamente na formação do arcabouço tectonoestratigráfico da Bacia Potiguar.

2.2. Evolução tectonossedimentar

2.2.1. Estágio Rifte

Registro do desenvolvimento inicial da Bacia Potiguar, o estágio Rifte se estabeleceu pela ocorrência de um intenso afinamento crustal devido a esforços distensivos (Bertani et al., 1990). Segundo Pessoa Neto et al. (2007) na carta estratigráfica mais recente da Bacia Potiguar (Figura 2.2), esta fase instituiu-se em dois eventos: Rifte I e Rifte II, correspondentes aos eventos de rifteamento Sin-Rifte II e Sin-Rifte III proposto por Matos (1992), conforme a Figura 2.3. No contexto de desenvolvimento da margem equatorial, propriamente das zonas transformantes, Matos (2000) caracterizou o estágio Rifte como Pré-Transformante, com as fases Sin-Rifte II e III sendo as fases Pré-Transtração e Sin-Transtração, respectivamente.

No decorrer da fase Rifte I (Sin-Rifte II ou Pré-Transtração – Berriasiano ao Barremiano), esforços distensivos de direção NW-SE predominantemente, relacionados ao evento de abertura da margem leste do Brasil e que estimularam a reativação de estruturas do embasamento cristalino, promoveram a instalação do Rifte Potiguar na porção emersa da bacia e consequente estruturação de seu arcabouço. Este arcabouço é assinalado por um sistema de falhas normais, alinhado majoritariamente sob um trend NE-SW, segmentado em semigrábens assimétricos (Apodi, Guamaré, Umbuzeiro e Apodi) os quais são separados por altos estruturais (Quixabá, Macau e Serra do Carmo). A geometria do rifte principal é delimitada pelos sistemas de falhas normais de Carnaubais, Baixa Grande e Apodi, nos segmentos leste/sul, e pela falha de Areia Branca a oeste. Este sistema encontra-se confinado entre as plataformas do embasamento de Aracati e Touros (Figura 2.1), as quais são produto de grandes falhas lístricas (Bertani et al., 1990; Matos, 1992).

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Fig u ra 2 .2 – C ar ta estra tig ráf ica d a B ac ia Po tig u ar ( Pes so a Neto et a l. , 2 0 0 7 ). I n ter v alo d e estu d o d estacad o p elo p o líg o n o v er m elh o .

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O rifteamento atinge seu clímax na fase Rifte II (Sin-Rifte III ou Sin-Transtração – Neobarremiano – Eoaptiano), quando ocorre uma mudança na cinemática atuante: o sistema de esforços antes NW-SE tornam-se de direção E-W e passam a concentrar-se na margem equatorial da região, gerando condições tectônicas transtracionais dextrais no desenvolvimento deste segmento da bacia (Figura 2.3; Matos, 1992; 2000; Cremonini, 1993). Neste momento, a porção emersa cessou suas atividades e um expressivo soerguimento desta porção é registrado, enquanto uma maior deformação atingiu a porção offshore, condicionando uma sedimentação significativa nesta região, em semi-grabens (como Pescada e Ubarana) ou pull-aparts derivados da reativação de falhas de transferência com direção principal NW-SE (falhas de Pescada e Ubarana) e condições transtrativas, como também pelo prolongamento dos sistemas de falhas de Carnaubais e Areia Branca na porção offshore (Figura 2.1; Matos, 1992; 2000; Cremonini et al., 1996).

Figura 2.3 – Modelo evolutivo do sistema de riftes do Nordeste brasileiro, durante as fases Sin-Rifte (II e III), contemplando a instalação da Bacia Potiguar nos segmentos onshore (II) e offshore (III). Siglas: CSLAF – Cráton São Luiz/África Oeste; CSF – Cráton São Francisco; CG – Cráton do Congo. Linha tracejada em preto: Ruptura continental América do Sul/África. Adaptado de Matos (1992).

O preenchimento sedimentar do estágio Rifte da bacia é de cunho continental: compreende uma sucessão de conglomerados, arenitos, siltitos e folhelhos ricos em matéria orgânica, controlada por sistemas de leques aluviais, fluvio-deltaicos e lacustres. Nesta fase, ainda são registrados a ocorrência de depósitos carbonáticos isolados (Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007). As sequências sin-tectônicas destes depósitos compõem a Supersequência Rifte (I e II), representada pelas formações Pendência e Pescada – esta última com ocorrência limitada à porção offshore da bacia (Pessoa Neto et al., 2007).

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São reconhecidas importantes superfícies estratigráficas neste estágio, que constituem discordâncias de caráter regional no intervalo do Mesoneocomiano ao Mesoaptiano, correspondentes aos andares Rio da Serra, Aratu, Buracica e Alagoas (Figura 2.2).

Durante a evolução do Rifte ocorreu o primeiro evento magmático da bacia, quando se instalaram os diques de diabásio do Magmatismo Rio Ceará-Mirim, aproveitando zonas de fraturas, intrusivos no embasamento nas proximidades do limite sul da bacia, apresentando direção E-W (Matos, 1992; Araripe & Feijó, 1994). Segundo análises, através de datações 40_Ar/39_{Ar, este evento apresenta uma idade de 132,2 ± 1 Ma (Souza et al., 2003).}

Um soerguimento geral, associado ao basculamento de blocos e desenvolvimento de altos internos gerou um evento erosivo regional ao longo de toda a bacia, marcando o final da evolução do rifte (Bertani et al., 1990).

2.2.2. Estágio Pós-Rifte

No que concerne ao estágio Pós-Rifte da Bacia Potiguar, também referido como o estágio transicional da bacia, este evidencia uma sedimentação iniciado durante o Neoaptiano perdurando até o Eoalbiano e caracteriza-se por um regime tectônico de quietude relativa, devido a uma subsidência termal decorrente do início do processo de resfriamento da litosfera, preliminarmente aquecida e distendida na instalação do rifte. Devido às condições de ruptura e deriva continental, este estágio foi afetado por falhas normais e transcorrentes reativados (Bertani et al., 1990; Pessoa Neto, 2003; Pessoa Neto et al., 2007).

Neste contexto, condicionou-se o cenário ideal para a deposição de uma sucessão areno-carbonática em discordância com a seção rifte, sendo caracterizada por arenitos e folhelhos flúvio-deltaicos do Membro Upanema que, com a subsidência contínua e consequente abertura do Atlântico Equatorial, provocou um afogamento deste sistema e se instalou uma sucessão superior, representada por folhelhos e calcilutitos de sistemas transicionais de ambiente marinho nerítico do Membro Galinhos. Estas unidades equivalem à Formação Alagamar ou ainda à Supersequência Pós-Rifte (Figura 2.3; Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007).

Intercalado a essas unidades, tem-se o registro de um intervalo constituído por folhelhos pretos e calcilutitos ostracoidais, amplamente distribuído na bacia, denominado de Camadas Ponta do Tubarão (CPT). Esta sedimentação, característica de um ambiente tectonicamente calmo, revela o primeiro registro de ingressão marinha na bacia, tendo sido depositadas em ambiente lagunar restrito, em um período de clima árido (Souza, 1982; Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007). A discordância do Eoalbiano se apresenta com notória abrangência, de escala regional, e importância na instalação deste estágio (Figura 2.2).

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2.2.3. Estágio Drifte

Com a fragmentação da margem equatorial concluída e as proporções de subsidência reduzidas, estas sendo controladas por mecanismos termais e isostáticos, se estabeleceram as condições ideais para a deposição das sequências que constituem a Supersequência Drifte, no início do Albiano. Este período de deriva continental promoveu uma sedimentação em contexto de mar aberto e caracteriza-se por uma sequência marinha transgressiva e outra regressiva (Figura 2.3; Bertani et al., 1990; Pessoa Neto, 2003; Pessoa Neto et al., 2007).

A fase transgressiva destaca-se inicialmente por um depocentro na forma de uma grande calha fluvial, com orientação NE-SW, que grada para um ambiente marinho raso em sistema de plataforma rasa. Instalam-se então os depósitos siliciclásticos de leques aluviais, fluviais e estuarinos da Formação Açu e concomitantemente os depósitos de ambiente plataformal e de talude da Formação Quebradas (Araripe & Feijó, 1994). Posteriormente, ocorre uma grande transgressão no Neocretáceo, afogando os depósitos que configuram a porção basal transgressiva, resultando em um novo empilhamento vertical de sistemas fluviais, da Formação Açu interdigitado a depósitos marinhos rasos carbonáticos da Formação Ponta do Mel. A transgressão máxima é assinalada pela implantação de uma plataforma carbonática dominada por maré, reconhecida como a Formação Jandaíra e estabelece a transição para as sequências marinhas regressivas (Figura 2.3; Pessoa Neto et al., 2007).

Após um evento erosivo de magnitude expressiva durante o Neocampaniano, relacionado a um soerguimento termal da Província Borborema, as sequências marinhas regressivas começaram a se instalar, representando o registro sedimentar da Bacia Potiguar até o período atual e definido por depósitos de sistemas mistos de leques costeiros, plataformais rasos de borda carbonática, talude e bacia, correspondentes às formações Ubarana, Guamaré, Tibau e Barreiras que ocorrem de forma interdigitada e marcando a transição de sistemas continentais a marinhos, até o mais distal (Figura 2.3; Cremonini, 1996; Pessoa Neto et al., 2007).

Contiguamente a este empilhamento são descritos dois eventos magmáticos: i) o magmatismo Serra do Cuó, caracterizado por derrames e soleiras basálticas de tendência alcalina e ocorrendo nas porções central e sul da bacia, apresentando idade de 93,1 ± 0,8 Ma (Turoniano), datada por Ar-Ar (Souza et al., 2004), e ii) diversos registros do evento magmático mais recente, definido como Magmatismo Macau, datados de idades num intervalo entre 70-65 Ma e 9-6 Ma, com pulsos importantes no decorrer deste período, compreendendo corpos basálticos de caráter básico, na forma de diques e pequenos derrames, orientados segundo uma faixa de direção N-S (Araripe & Feijó, 1994; Pessoa Neto et al., 2007).

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CAPÍTULO 3

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3.1. Estratigrafia de Sequências

A estratigrafia de sequências define-se pelo estudo de sucessões sedimentares e suas relações, estando essas contidas em um arcabouço cronoestratigráfico com estratos geneticamente relacionados, onde o padrão de empilhamento de uma sucessão de estratos possibilita a individualização de unidades e a delimitação de suas superfícies limitantes, sejam elas discordâncias ou suas concordâncias correlativas (Vail & Mitchum, 1977; Catuneanu, 2006).

Uma vez identificadas tais unidades e suas superfícies, as mesmas podem ser classificadas como “tratos de sistemas”, em alusão à definição de Van Wagoner et al. (1988). Um conjunto de tratos de sistemas representa um ciclo completo de subida e descida do nível de base e define, assim, uma sequência deposicional, tida como unidade fundamental da estratigrafia de sequências (Posamentier et al., 1988; Catuneanu et al., 2011).

Esta ciência derivou-se da sismoestratigrafia, devido ao desenvolvimento de relevantes pesquisas, majoritariamente associadas aos interesses da indústria petrolífera, a exemplo dos estudos realizados pela pioneira Exxon Research Company, liderados por Peter Vail, que acarretou a publicação de um trabalho clássico por Vail et al. (1977) acerca dos fundamentos modernos da estratigrafia de sequências. A possibilidade de prever eventos deposicionais, devido à ciclicidade dos fatores que controlam o preenchimento das bacias sedimentares, foi um grande marco da Estratigrafia de Sequências. A sismoestratigrafia por sua vez, surgida na década de 60, contemplou considerável progresso nos métodos da análise estratigráfica, direcionada à interpretação de dados sísmicos, tendo em conta que as propriedades das reflexões condicionam uma relação direta com características geológicas (Mitchum & Vail, 1977b).

O modelo exordial da estratigrafia de sequências suscitou ideias evolutivas para sua aplicação originalmente a bacias de margem passiva, tectonicamente estáveis, onde são consideradas duas variáveis principais: o nível relativo do mar e o aporte sedimentar, sendo assim, a eustasia, o fator controlador. O controle eustático tem influência na deposição, levando em consideração que a taxa de subsidência aumenta em direção à bacia com a taxa de aporte sedimentar constante e as oscilações do nível do mar relativo admitindo um comportamento na forma de curva sinusoidal (Vail et al., 1977; Posamentier et al., 1988; Van Wagoner et al., 1990; Catuneanu, 2006).

Diante do êxito de seu emprego e resultados, tanto na academia quanto na indústria, a análise estratigráfica de bacias demandou adequações cruciais em relação ao modelo clássico da estratigrafia de sequências, visto a necessidade de aplicação a outros tipos de bacias sedimentares, tais como as bacias do tipo rifte, que também apresentam importante potencial

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econômico. Com isto, adaptações quanto aos fatores controladores e proposições de modelos evolutivos foram difundidos por diversos autores, como Prosser (1993), Bosence (1998), Kuchle & Scherer (2010).

3.1.1. Conceitos elementares

O uso crescente da estratigrafia de sequências na análise de bacias rifte, acarretou adaptações quanto aos parâmetros fundamentais desta ferramenta. Em bacias do tipo rifte, onde predomina um ambiente tectonicamente ativo, com estruturação e padrões de preenchimento distintos do que se observa em bacias de margem passiva, os fatores controladores da sedimentação são diversos, sendo os principais a tectônica, o clima e o magmatismo. Esses fatores regem as taxas de criação (e destruição) de espaço de acomodação e as taxas de suprimento sedimentar (Bosence, 1998; Kuchle et al., 2005).

O cenário rifte é definido principalmente por sistemas de meio-graben, onde a tectônica ocasiona diversos falhamentos, gerando um arcabouço complexo que não controla apenas o nível dos lagos e a acomodação, como também processos erosivos e sedimentológicos (Bonsence, 1998). O semi-graben constitui a unidade rudimentar de um rifte, composto por uma falha de borda e uma margem flexural. Denotando geometria assimétrica em cunha (Figura 3.1), é descrito por dois blocos que apresentam movimentos sincrônicos de subsidência e soerguimento – teto e piso, respectivamente. A geometria do semi-graben controla a distribuição dos sistemas deposicionais de um rifte (Kuchle et al., 2005).

Figura 3.1 – Configuração interna de um semi-graben – unidade fundamental de um rifte – isolado, composto pelo teto (hangingwall), caracterizado pela subsidência, e o piso (footwall), definido pelo movimento de soerguimento. Retirado de Kuchle et al. (2005).

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Como abordado previamente, a tectônica corresponde ao principal fator controlador da sedimentação de um rifte, atuando por meio de pulsos tectônicos e influenciando diretamente na geração de espaço de acomodação e na preservação sedimentar. Os pulsos tectônicos são responsáveis pela subsidência e soerguimento no sistema de semi-grabens, através da rotação dos blocos e, assim, não somente gera espaço de acomodação, como também destrói.

Quanto ao clima, ainda que este não seja um fator decisivo no desenvolvimento de bacias riftes, uma vez que os riftes ocorrem distribuídos em todas as zonas climáticas do mundo, este parâmetro exerce um importante papel nas características do preenchimento e preservação sedimentar destas bacias, pois a arquitetura de fácies e os modelos deposicionais dependem fortemente das condições climáticas. Ademais, as flutuações do nível de base provocadas pelas mudanças climáticas denotam considerável importância no registro sedimentar de um rifte (Bosence, 1998; Kuchle et al., 2005).

O magmatismo é importante fator controlador pois sua ocorrência é forte indicativo de rifte ativo associado a plumas mantélicas. Quando ocorrem eventos vulcânicos contemporâneos a rochas sedimentares, a atividade tectônica, os padrões de preenchimento, os modelos de fácies e sistemas deposicionais são peculiares e corroboram a influência do magmatismo no preenchimento de bacias rifte.

A relação entre a tectônica e o clima resulta no aporte sedimentar, fator que controla o preenchimento da bacia e responsável por estabelecer os padrões de empilhamento, sendo estes padrões progradacionais ou retrogradacionais. Importante ressaltar que, quanto maior a atividade tectônica, mais sedimento disponível e com isto o aporte sedimentar pode ser bastante variável no espaço e no tempo (Morley, 1995).

Consoante ao que foi abordado, a tectônica e o clima também influem no espaço de acomodação de bacias rifte, tendo em vista que nestas bacias, sempre há a criação de espaço e sucessivo preenchimento do espaço gerado pela ação da tectônica; o preenchimento do espaço de acomodação disponível é controlado pelo nível de base (nível do lago, nível freático ou mesmo o perfil de equilíbrio fluvial), essencialmente influenciado pelas variações climáticas (Bosence, 1998; Kuchle et al., 2005).

Kuchle et al. (2005, 2007) apontam a importância de se analisar as (i) relações de contemporaneidade entre subsidência e soerguimento e as (ii) relações temporais entre criação de espaço de acomodação e o aporte sedimentar, na evolução de riftes (Figura 3.2):

(i) Em razão da rotação de blocos causada pela ação de pulsos tectônicos, que ocorrem quase que instantaneamente, faz com que o movimento de subsidência

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no teto seja seguido por um soerguimento no piso, promovendo eventos deposicionais e erosivos síncronos;

(ii) Em bacias rifte, existe um atraso entre o pulso tectônico e o processo de deposição do aporte sedimentar, isto porque um pulso gera (instantaneamente no tempo geológico) espaço de acomodação, porém a área disponível para erosão demanda um tempo necessário para erodir e transportar os sedimentos até sua deposição na bacia. Assim, o aporte sedimentar principal chega com retardo em relação ao pulso tectônico, esperando-se a ocorrência, no registro geológico, de uma sucessão de sedimentos finos de sistema lacustre sotopostos a sedimentos grossos deltaicos e costeiros lacustres decorrentes da chegada atrasada dos sedimentos disponíveis.

Figura 3.2 – Modelo de Kuchle et al. (2005) proposto para (A) a deposição no teto (hangingwall) concomitante à erosão no piso (footwall); em (B) tem-se o modelo do atraso sedimentar em relação a um pulso tectônico, com sua respectiva sucessão faciológica resultante.

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3.1.2. Modelos evolutivos de bacias do tipo rifte

Os trabalhos acerca da evolução tectonoestratigráfica de bacias rifte são restritos, porém de suma importância, uma vez que estes propõem modelos com consideráveis contribuições para uma aplicação mais harmônica da estratigrafia de sequências às bacias do tipo rifte.

Prosser (1993) enaltece a importância do controle tectônico predominante durante a sedimentação, responsável pela distribuição e evolução de sistemas deposicionais em bacias rifte. A autora associa os sistemas deposicionais, descritos em termos de fácies e padrões de empilhamento e de acordo com as mudanças locais do nível de base (nível do lago), com padrões de refletores sísmicos, além dos eventos tectônicos e a resposta sedimentar já impostos na instalação dos sistemas deposicionais.

O modelo proposto (Figura 3.3), caracteriza-se por tratos de sistemas tectônicos relacionados com fases de preenchimento do rifte, sendo reconhecidas cinco estágios tectônicos principais (S1 a S5) que definem os seguintes tratos de sistemas: (S1) equivale ao intervalo pré-rifte da bacia; o Trato de Sistema de Início de Rifte (S2) compreende o desenvolvimento incipiente de semi-grabens, rasos e isolados lateralmente, com a redistribuição das drenagens primárias, revelando um estágio com baixas taxas de criação de espaço de acomodação totalmente preenchido por depósitos fluviais e eólicos, com padrão de empilhamento progradacional a agradacional.

O estágio subsequente corresponde ao Trato de Sistema de Clímax de Rifte (S3) e exprime o maior desenvolvimento da bacia, atingindo sua extensão máxima, com a instalação do semi-graben propriamente dito. Neste estágio são registradas as maiores taxas de criação de espaço de acomodação bem como o momento de máximo rejeito da falha de borda, provocando o soerguimento da área fonte. Com isto, há a necessidade de reorganização da rede de drenagens e assim, o aporte sedimentar é superado pelo espaço de acomodação criado. Espera-se para este trato um padrão de empilhamento retrogradacional, assinalado por uma sedimentação lacustre predominante na porção central do semi-graben e sistemas de leques aluviais, subaquosos e deltaicos ocorrendo lateralmente, em função da falha de borda.

O Trato de Sistema de Pós-Rifte ocorre em duas fases: o trato de Pós-Rifte Imediato (S4) e o trato de Pós-Rifte Tardio (S5), marcados pelo fim do tectonismo ativo. No estágio (S4), tem-se a interrupção da subsidência provocada pela rotação do teto através do plano da falha e a diminuição da taxa de subsidência regional, tornando-se fator controlador os efeitos de resfriamento da litosfera. A instalação do Trato de Sistema de Pós-Rifte Tardio (S5) é definida pela criação de espaço de acomodação e seu posterior preenchimento ocorrendo de modo lento e gradual. O fim da atividade tectônica estabelece como fatores controladores da sedimentação

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as condições climáticas e a eustasia. Este último trato pode ser ocultado pela existência de episódios tectônicos posteriores.

Figura 3.3 – Modelo de tratos de sistemas tectônicos proposto por Prosser (1993), sugerindo uma sucessão vertical (A) e uma seção sísmica (B) dos tratos de Início de Rifte (S2), de Clímax de Rifte (S3), de Pós-Rifte Imediato (S4) e Pós-Rifte Tardio (S5).

A proposição formulada por Bosence (1998) baseia-se no reconhecimento de discordâncias, que permitem identificar um evento rifte e sua evolução. O desenvolvimento da seção rifte pode ser reconhecido por duas superfícies limítrofes, uma superfície basal marcada pela discordância sin-rifte e no topo, uma discordância pós-rifte. Além desta referência, outro fator a ser considerado é o comportamento geométrico dos estratos internos ao rifte (Figura 3.4). O autor descreve três fases evolutivas da instalação do rifte: (i) a fase pré-rifte, depositados em uma estágio anterior à progressão do rifte, caracterizada por estratos plano-paralelos e inclinados; (ii) a fase sin-rifte expressa uma sedimentação associada a um intenso tectonismo, refletindo na geometria dos estratos, que apresentam-se com aspecto divergente e revelam o espessamento destas unidades contra a falha de borda devido à deposição sin-tectônica; (iii) a fase pós-rifte se expressa por estratos plano-paralelos horizontais, representando um regime de subsidência termal (pós-rifte). Essas três fases evolutivas de um rifte podem ser verificadas pelo mapeamento das superfícies e pela análise do padrão dos estratos internos característicos, conforme explanado anteriormente.

Gawthorpe & Leeder (2000) propuseram um modelo evolutivo de bacias rifte não evidenciado nos padrões de empilhamento, mas embasado nos aspectos estruturais da bacia. Para este modelo, os autores contemplaram a interação de falhas em um sistema de fault linkage, onde são considerados os processos de propagação e crescimento das falhas, revelando-se como o fator controlador da estruturação da bacia. Quanto aos padrões de revelando-sedimentação,

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estes são regidos por fatores não tectônicos: as mudanças climáticas e variações no nível de base efetivos na bacia. Os estágios iniciais do rifte no sistema de fault linkage, revelam segmentos de falhas paralelos, afastados, com baixo deslocamento. Com o desenvolver do rifte, ocorre a coalescência destes segmentos de falhas, gerando falhas e deslocamentos maiores, até a interação completa de todos os falhamentos, resultando em uma falha de borda bem desenvolvida ao final do processo.

Figura 3.4 – Modelo de Bosence (1998) utilizando-se de critérios geométricos, estratais e de superfícies limítrofes que distinguem os diferentes estágios (pré-, sin- e pós-rifte) de preenchimento de um rifte.

Semelhante ao que foi proposto por Gawthorpe & Leeder (2000), com um modelo evolutivo desenvolvido segundo aspectos estruturais, Morley (2002), baseado em dados oriundos do sistema de bacias rifte do leste africano, propôs um modelo de evolução de falhas normais – fault propagation. Este modelo abrange inicialmente um sistema de falhas paralelas, segregadas, com pequeno rejeito, compondo pequenos semi-grabens. Com a propagação e deformação deste sistema inicial, através da conectividade lateral dos segmentos, uma falha de borda é gerada, assim como a geometria de um semi-graben amplo. O autor ainda explana acerca da evolução dos semi-grabens, descrita em quatro estágios: (i) rifte inicial; (ii) meio-graben inicial; (iii) meio-meio-graben maduro; e (iv) meio-meio-graben final. É possível determinar que existe um forte controle de falhas, sobretudo da falha de borda, sobre a formação de riftes neste modelo, como também sobre a sedimentação e preenchimento dos semi-grabens.

Kuchle & Scherer (2010), baseado nos modelos preexistentes e na reavaliação dos fatores controladores observados para a sedimentação em bacias rifte, propuseram um modelo estratigráfico evolutivo fundamentado na disposição dos padrões de empilhamento, do arranjo de sistemas deposicionais e distribuição de fácies sísmicas, onde a compartimentação interna é definida por tratos de sistemas tectônicos (Figura 3.5), estes originalmente introduzidos por

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Prosser (1993) e conceituado em Brown & Fischer (1977). A partir da observação dos padrões de empilhamento são reconhecidas as fases que compõem a seção rifte; na sísmica, os tratos de sistemas tectônicos podem ser investigados segundo as terminações de refletores dos estratos, suas configurações e a geometria das sismofácies.

São descritas para este modelo quatro fases distintas: (1) o Trato de Sistemas Tectônico de Início do Rifte retrata o início da fase rifte, registrando os primeiros pulsos tectônicos devido aos esforços distensivos atuantes e limita-se na base por uma discordância sin-rifte (conforme definida por Bosence, 1998). Os depósitos que ocorrem nesta fase correspondem a sistemas lacustres recobertos por sistemas fluviais em um ambiente continental, de bacia extensa e rasa com padrão de empilhamento agradacional; (2) o Trato de Sistemas Tectônico de Desenvolvimento de Meio-Graben revela uma geometria incipiente do meio-graben, marcado pela reordenação da rede de drenagens e preenchido por sistemas fluvio-lacustres rasos. Na base deste trato ocorre a superfície de desenvolvimento de meio-graben, uma discordância na margem flexural marcada por uma inundação no teto; (3) o Trato de Sistemas Tectônico de Clímax de Rifte, assinala o momento de máxima atividade tectônica da bacia, gerando um padrão retrogradacional na margem flexural e a progradação de leques deltaicos, correlatos com a falha de borda, em direção ao depocentro. O limite inferior é definido pela superfície de clímax de rifte, enquanto o topo é marcado pela superfície de máximo rifteamento, que registra o momento de máxima expansão lacustre, com o recuo total dos sistemas continentais na margem flexural e o maior avanço da cunha conglomerática da falha de borda; (4) o Trato de Sistemas Tectônico de Final do Rifte representa o momento de diminuição da atividade tectônica na bacia, bem como da taxa de criação de espaço de acomodação – a chegada atrasada do aporte sedimentar reflete um padrão progradacional na margem flexural, recuo da cunha conglomerática de borda e do sistema lacustre como um todo. O final da fase rifte limita-se pela discordância pós-rifte.

Considerando que, o modelo proposto por Kuchle & Scherer (2010) apoia-se nos padrões de empilhamento observados em uma bacia rifte, a carência de dados de poço na seção sin-rifte acarretam dificuldade em diferenciar os tratos de Clímax de Rifte e de Final do Rifte. Desta forma, autores como Alvarenga (2016) propuseram adaptações quanto ao modelo de Kuchle & Scherer (2010), definindo os tratos tectônicos com base nas variações de atividade tectônica, a partir de três tratos sin-riftes: (1) Trato de Sistema Tectônico de Início do Rifte, marcando uma fase inicial de depressão sinformal, sem estruturas de meio-grabens desenvolvidas; (2) Trato de Sistemas Tectônico de Alta Atividade Tectônica, caracterizado por um padrão de refletores divergentes e alta geração de espaço de acomodação, onde a

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deformação concentra-se em determinados falhamentos, gerando falhas de borda e estruturas de meio-grabens; e (3) Trato de Sistemas Tectônico de Baixa Atividade Tectônica, marcado por uma significativa diminuição na atividade das falhas de borda, gerando deposição relativamente menor de sedimentos ao longo da falha de borda, ainda dentro de uma estrutura de meio-graben.

Figura 3.5 – Modelo evolutivo de uma bacia rifte, por Kuchle & Scherer (2010), estruturado em tratos de sistemas tectônicos – de Início do Rifte, de Desenvolvimento de Meio-Graben, de Clímax de Rifte e de Final do Rifte; são representadas também as superfícies limítrofes e a configuração dos sistemas deposicionais.

3.2. Perfilagem Geofísica de Poços

A técnica de perfilagem geofísica de poço é considerada um método bastante eficaz na análise estratigráfica de subsuperfície, uma vez que os perfis de poços revelam as características e propriedades das rochas em profundidade. São conhecidos diversos perfis originados desta técnica, tais como de potencial espontâneo, de resistividade elétrica, sônico, de densidade e de raios gama. Sabe-se que os raios gama são definidos como ondas eletromagnéticas de alta energia, provenientes do decaimento de isótopos instáveis de elementos radioativos como U238, Th232 e K40, emitindo partículas alfa (α), beta (β) e gama (ɣ), além de liberar calor. Tal energia apresenta dimensão linear e é expressa em unidade de grau API (Kearey et al., 2009).

Os perfis de raios gama são amplamente aplicados na análise da estratigrafia de sequências, pois esses são obtidos a partir da radiação gama e essa radiação é responsável pela radiação natural de rochas. As curvas de raios gama exprimem o conteúdo argiloso dos litotipos, isto porque os argilominerais concentram frações de elementos radioativos, encontrados majoritariamente em rochas pelíticas (Figura 3.6). De forma genérica, pode-se considerar que, valores mais baixos de raios gama tendem a representar litologias com maior conteúdo arenoso, enquanto valores mais altos representam uma tendência da ocorrência de litotipos pelíticos. Essas características permitem induzir que os perfis de raios gama sejam considerados perfis litológicos, propiciando uma análise dos padrões de empilhamento, de suma importância para

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a caracterização das unidades estratigráficas e dos sistemas deposicionais associados (Rider, 2000; Nichols, 2001).

Figura 3.6 – Representação esquemática das respostas de perfil de raios gama em decorrência aos diferentes litotipos. Adaptado de Nichols (2001).

3.3. Sismoestratigrafia

A análise estratigráfica aplicada à sísmica de reflexão equivale-se da condição de que os refletores sísmicos evidenciam contrastes de impedância acústica, sendo esta, a relação entre a velocidade da onda sísmica e a densidade do intervalo de rocha, entre dois pacotes rochosos adjuntos. Desta forma, é exequível a demarcação de superfícies cronológicas importantes, tidas como linhas de tempo, que são significativamente síncronas em sua extensão e separam estratos antigos de estratos mais jovens (Vail et al., 1977; Emery & Myers, 1996; Severiano Ribeiro, 2001).

Assim sendo, as superfícies cronoestratigráficas e as unidades genéticas essenciais (sequências sísmicas e seus tratos de sistemas) da estratigrafia de sequências apresentam características que permitem identificá-las nos dados sísmicos pelo reconhecimento de feições distintas, como terminações de refletores, sismofácies e geometrias externas.

Através da relação geométrica entre as reflexões/estratos e suas superfícies sísmicas limitantes, instituem-se os padrões de terminações em seções sísmicas 2D (Figura 3.7). Tais terminações podem ser organizadas em relação às superfícies limitantes: quanto ao limite superior, são definidas por truncamento erosional, toplap ou concordante; a superfície inferior

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configura-se por terminações em onlap, downlap ou concordante (Mitchum et al., 1977a; Emery & Myers, 1996).

Figura 3.7 – Padrões de terminações dos refletores em relação às superfícies limites, superior e inferior. Compilado de Mitchum et al. (1977a) e Severiano Ribeiro (2001).

As sismofácies configuram outra feição de notável importância na caracterização das unidades genéticas (Figura 3.8). Tal atributo define-se por conjuntos de reflexões sísmicas com propriedades singulares dentro de uma sequência, que se diferem dos conjuntos circunvizinhos ou de seus tratos de sistemas internos. Tendo conhecimento de que as sismofácies representam uma mudança litofaciológica dentro de uma sucessão de estratos, e que as litofácies consistem no reflexo dos processos sedimentares atuantes, pode-se afirmar que as sismofácies denotam a expressão destes processos (Mitchum et al., 1977b; Ojeda, 1991).

A análise das fácies sísmicas tem o propósito de interpretar e elucidar geologicamente as propriedades associadas às reflexões, tais como a configuração, a amplitude, a frequência, a continuidade e a velocidade intervalar. Na caracterização de uma sismofácies, a configuração interna dos refletores (Figura 3.8) constitui o parâmetro mais expressivo, uma vez que este evidencia o padrão de estratificação da sucessão sedimentar, de onde é possível se obter informações quanto aos processos deposicionais e erosionais (Mitchum et al., 1977b; Severiano Ribeiro, 2001).

As configurações podem ser categorizadas em dois grupos: configurações não-progradantes, representadas pelas feições paralela/subparalela, ondulada, divergente, caótica e transparente, e configurações progradantes, definidas pelas feições sigmoidal, oblíqua, complexo sigmoidal-oblíquo e shingled. As configurações progradantes são expressas por superfícies deposicionais de inclinação tênue, designadas como clinoformas, podendo apresentar formas variadas, a depender da relação entre o aporte sedimentar e o espaço disponível para sua deposição. Algumas sismofácies podem derivar das configurações principais, expressas pelas feições contorcida, segmentada, hummocky e lenticular (Mitchum et al., 1977b; Ojeda, 1991; Severiano Ribeiro, 2001).

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Figura 3.8 – Principais configurações de sismofácies identificadas em dados sísmicos. Compilado de Mitchum

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CAPÍTULO 4

ARTIGO CIENTÍFICO

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STRATIGRAPHIC ANALYSIS OF RIFT AND POST-RIFT OFFSHORE SECTIONS OF POTIGUAR BASIN, BRAZILIAN EQUATORIAL MARGIN

Letícia Hudson BRITO a, Valéria Centurion CÓRDOBA a,b, Débora do Carmo SOUZA b, Bárbara Ferreira RAPOZO a

a_{Postgraduate Program in Geodynamics and Geophysics (PPGG), Federal University of Rio} Grande do Norte - UFRN, Brazil. University Campus – Lagoa Nova, PO Box 1596, CEP 59078-980, RN.

b_{Department of Geology, Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN), Brazil.}

E-mail address: lekahudson@ufrn.edu.br (Letícia Hudson Brito);

valeria.geo2014@gmail.com (Valéria Centurion Córdoba); debora@geologia.ufrn.br (Débora do Carmo Sousa); bfrapozo@gmail.com (Bárbara Ferreira Rapozo).

* Artigo submetido a Marine and Petroleum Geology Journal em dez/2020 – sob revisão.

ABSTRACT

The Potiguar Basin comprises one of the basins of the Cretaceous Continental Rifts, an important rifting event that occurred during the development of the Brazilian Equatorial Margin in Northeastern Brazil, evincing a noteworthy region of hydrocarbon accumulations. In order to better understand the tectonic-stratigraphic evolution of the Potiguar Basin, this work aims to study the sedimentary record of the basin's rift and post-rift sections through the stratigraphic analysis of wells and seismic data. The study area is located in the region of Pescada Field and settled by the seismic volume 3D 0208_PESCADA, comprising the wells and seismic lines scrutinized on this research. The 1D analysis of six exploratory wells made it possible to characterize the main lithofacies and depositional systems of Pendência, Pescada and Alagamar formations, and also to recognize the main units of sequence stratigraphy, such as cycles, key surfaces and systems tracts, with the definition of three depositional sequences on a regional scale. The 2D interpretation displays a structural arrangement consisting of grabens/semi-grabens, internal highs, and an important NW-SE to E-W trending faults that affect the layers and gave rise to additional structures of rift context. Furthermore, the stratigraphic framework enabled the identification of the main chronostratigraphic surfaces, seismic facies and seven tectonic system tracts that comprise the rift and post-rift sections and