UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO FACULDADE DE GEOLOGIA
CURSO DE MESTRADO EM ANÁLISE DE BACIAS E FAIXAS MÓVEIS
ESTUDO PALEOAMBIENTAL DOS CARBONATOS DO ALBIANO
SUPERIOR NA BACIA DE SERGIPE – UMA ABORDAGEM
MICROFACIOLÓGICA
Dissertação de MestradoPrograma de Pós-graduação em Análise de Bacias e Faixas Móveis
Caio Vinícius Gabrig Turbay Rangel
Orientação: Prof. Pedro De Cesero
Co-orientação: Ph.D. Eduardo Apostolos Machado Koutsoukos
Apoio Financeiro:
Rio de Janeiro 2002
ESTUDO PALEOAMBIENTAL DOS CARBONATOS DO ALBIANO
SUPERIOR NA BACIA DE SERGIPE – UMA ABORDAGEM
MICROFACIOLÓGICA
Caio Vinícius Gabrig Turbay RangelDISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA DA UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO COMO REQUISITO PARCIAL À OBTENÇÃO DO
GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS. Àrea de Concentração: Análise de Bacias Sedimentares
Orientador: Prof. NS Pedro De Cesero
Co-orientador: Dr. Eduardo Apostolos Machado Koutsoukos
Banca Examinadora: Dra. Viviane Testa
Dr. Luis Carlos Bertolino
Dr. José Antônio Cupertino
Rio de Janeiro - RJ – Brasil 2002
...”Conheço um jardim entre o céu e a terra, plantado nas nuvens esperando pássaros e poetas. Hó Tupã, tu és o colosso que erigiu estas rochas! São elas portos escondidos que tu procuraste secretamente? Conheço um jardim florido no fundo do mar, silencioso e lindo - teu berço, teu túmulo...”
Jacques Yves Costeau
Aos meus pais, aos meus irmãos e a Alessandra Scofield, por acreditarem e apoiarem meus sonhos e convicções. A Deus por sua divina graça agindo sobre minha vida.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todos que estiveram presentes me apoiando direta e indiretamente neste trabalho.
Aos meus pais agradeço o amor, apoio e confiança em meu futuro, quando então recém formado e com um ótimo emprego, decidi largar tudo para seguir um de meus sonhos que foi tornar-me mestre.
Aos meus irmãos Lívia, Marcus, Lavínia e Vinícius e aos cunhados Jorge Mauro “Lobão” e Steel, agradeço ao apoio e à paciência dentro de casa ou mostrando a “minha obra” principalmente nas fases finais.
Ao meu orientador Prof. Pedro De Cesero pela confiança em meu trabalho, conselhos e principalmente pela parceria e amizade crescentes que surgiram e que sem dúvida permanecerão.
Ao meu co-orientador Dr. Eduardo A. M. Koutsoukos, agradeço pelos conselhos, elucidações técnicas, confiança, amizade e ajuda logística ao longo de todo o trabalho.
Aos amigos e irmãos André “Hareboy” Esteves, Yuri “Durock” Garin e Francisco Guimarães a amizade e força dada em todos os momentos.
A Alessandra Scofield agradeço pelo companheirismo, amizade, compreensão e principalmente paciência nos momentos bons e ruins. Por saber me conduzir na crise, dando-me ânimo, incentivo e alguns puxões de orelha.
Aos amigos do alojamento 432 da Universidade Rural, ao Silas e ao Prof. Dionísio pela amizade, momentos de descontração, conversas e cantorias madrugada adentro.
Aos amigos Lívia, Trícia (Rural) e Alan (UERJ) pela ajuda durante todo o trabalho de dissertação, principalmente nas fases de preparação de amostras, estudos petrológicos e nos trabalhos de campo.
As amigas Maria Dolores de Carvalho e Rosely de Araújo Marçal do CENPES/PETROBRÁS, agradeço pelos ensinamentos sobre as rochas carbonáticas e seu maravilhoso mundo.
A todo pessoal do Setor de Petrologia do Departamento de Geociências da UFRuralRJ, principalmente aos professores Alexis Nummer, Sérgio Valente, Soraya Almeida e Rubem Porto Jr. agradeço pela amizade e disponibilização dos laboratórios de laminação e petrografia.
Ao amigo Wagner Sousa Lima, da Fundação Paleontológica Phoenix agradeço pela companhia e orientação nos trabalhos de campo na Bacia de Sergipe.
Aos professores e amigos Antônio Jorge Vasconcellos Garcia (UNISINOS), Maria Antonieta Rodrigues (UERJ), Sérgio Bergamaschi (UERJ) e Ana Azeredo (Universidade de Lisboa) pelo apoio ao projeto e acompanhamento em campo, meu muito obrigado.
Aos amigos do LAGPA, principalmente a Rosalva e Jorge pela preparação das lâminas delgadas.
Aos colegas da PETROBRÀS/Aracaju, principalmente ao Francisco Eduardo da Cruz pela ajuda nas fases iniciais do projeto na Bacia de Sergipe.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), pelo apoio inicial à pesquisa.
À AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO (ANP) pelo apoio financeiro, e em especial aos colegas Sérgio Possato e Jason Carneiro, pela disponibilização de dados técnicos ao projeto “Estratigrafia de alta resolução aplicada à geometria e qualidade de reservatórios carbonáticos” / PADCT-III, no qual a dissertação está inserida.
Aos amigos do curso de mestrado Wagner, Janine, Janaína, Robsom e Fabiana.
A todos que aqui não foram citados, mas que contribuíram enormemente para a conclusão deste trabalho os meus sinceros agradecimentos.
RESUMO
A Bacia de Sergipe localiza-se no litoral leste brasileiro, e tem sua história evolutiva intimamente relacionada à abertura do Atlântico Sul, com a fragmentação
do supercontinente Gondwana. A fase marinha das bacias da margem leste do Brasil é marcada pelo desenvolvimento de plataformas carbonáticas ao longo de todo Albiano. Na Bacia de Sergipe, o desenvolvimento destas plataformas é representado pelos carbonatos da Formação Riachuelo. A análise de microfácies dos depósitos da Formação Riachuelo, nas pedreiras Carapeba e Brejo, do Albiano superior da Bacia de Sergipe, evidenciou três grandes domínios deposicionais. A presença de dolomitos contendo restos vegetais carbonizados e mudstones peloidais-bioclásticos evidenciou a existência de uma laguna semi-restrita. Sedimentos arenosos compostos predominantemente por packstones e grainstones contendo grãos envelopados, intraclastos e restos bioclásticos de algas, corais, bivalvos, gastrópodes e equinóides foram formados a partir do acúmulo em bancos carbonáticos em parte comparáveis aos atuais bancos oolíticos das Bahamas. Fluxos de sedimentos terrígenos provindos das bordas da bacia formaram depósitos de leques subaquosos, sendo representados por arenitos finos e siltitos. Este material era continuamente remobilizado pela ação de ondas, marés e tempestades, incorporando material carbonático e formando os packstones bioclásticos-intraclásticos. A conformação da plataforma carbonática desenvolvida na bacia durante o neoalbiano evidenciou característica deposicionais e ambientais fortemente condicionadas pela estruturação do embasamento, com desenvolvimento das fácies arenosas sobre o alto estrutural de Aracaju, e fácies pelíticas lagunares no baixo estrutural de Divina Pastora. As parasseqüências observadas possuem rasamento ascendente (shallowing upward sequences), compondo ciclos de alta freqüência semelhantes aos PAC`s de Goodwin & Anderson (1985). Suas características sugerem o desenvolvendo um trato de sistema de mar baixo tardio, gradando para um trato de sistema transgressivo.
The Sergipe basin is located along the Eastern Brazilian coastline. Basin evolution is closely related with the opening of the South Atlantic ocean following the Gondwana breakup. Carbonate platforms of Albian age represent the marine stage in the Eastern Brazil rift basins and in Sergipe it includes the Riachuelo Formation. Three upper Albian major depositional domains are identified within this formation. Samples for microfacies analysis were collected from Carapeba and Brejo quarries. The presence of carbonised vegetable remains in dolomites as well as bioclastic, peloidal mudstones pointed to a semi-restricted lagunar environment. Sandy sediments mostly comprised by packstones and grainstones composed of coated grains as well as intraclasts and calcareous algae, as well as corals, bivalves, gastropods and echnoids bioclastic remains. These sediments were originated in carbonate banks similar to the oolitic ones now found in Bahamas. Clastic sediment flows from the basin borders gave rise to subaquous fans, being represented by fine-grained sandstones and siltstones. These material were constinuously reworked by waves, tides and storms and incorporated carbonate material giving rise to the bioclastic-intraclastic packstones. Basin structures strongly controlled the carbonate platform configuration in the basin during the upper Albian as denoted by its depositional and environmental characteristics such as the development of sandy facies over the Aracaju structural high as well as lagoon pelitic facies in the Divina Pastora structural depression. The observed shallowing upward parasequences contain high-frequency cycles similar to PAC´S described in Goodwin & Anderson (1985). The parasequences characteristics suggest the development of a late, low sea system grading into transgressive system.
Agradecimentos iv Resumo vi Abstract vii Lista de figuras ix Lista de fotografias x Lista de fotomicrografias xi Capítulo I
Aspectos gerais da pesquisa 01
I. 1.- Introdução 02
I. 2.- Objetivos 02
I. 3.- Metodologia empregada 04
I. 4.- A Bacia de Sergipe – síntese dos conhecimentos atuais 07 Capítulo II
Petrologia e microfácies em rochas carbonáticas 15 II. 1.- Um breve histórico dos estudos em sedimentos carbonáticos 15 II. 2.-Principais constituintes das rochas carbonáticas 15
II. 3.- A diagênese em rochas carbonáticas 22
II. 4.- Aspectos de campo da área de estudo 30 II. 5.- Principais microfácies observadas na área de estudo 50 II. 6.- Os eventos diagenéticos observados e seus ambientes correlatos 76 II. 7.- Comentários a respeito da porosidade presente nas microfácies 77
Capítulo III
O Albiano superior na Bacia de Sergipe 78 III. 1.- Introdução à fisiografia deposicional e aos ambientes de
sedimentação carbonáticos 78
III. 2.- Interpretação dos ambientes deposicionais relacionados às
microfácies 85
III. 3.- A situação paleoambiental e estrutural das pedreiras Carapeba e Brejo durante o Albiano superior na Bacia de Sergipe 92
Capítulo IV
Fundamentos estratigráficos 96
IV.1.- Generalidades 96
IV. 2.- Análise das parasseqüências presentes nas pedreiras Carapeba e
Brejo 100
Capítulo V
Conclusões 105
Referências bibliográficas 107
Lista de Figuras
Figura 01- Mapa de localização da área de estudo 03 Figura 02- Coluna litoestratigráfica da Bacia de Sergipe 09
Figura 03- Distribuição das plataformas carbonáticas albianas 14 Figura 04- Perfil litoestratigráfico da Pedreira Carapeba 33 Figura 05- Perfil esquemático da cava inferior da Pedreira Carapeba 35 Figura 06- Esboço da 30 parassequência da Pedreira Carapeba 37 Figura 07- Esboço da base da Pedreira Carapeba 38 Figura 08- Esboço da 40 e 50 parassequência da Pedreira Carapeba 39 Figura 09- Perfil litoestratigráfico da Pedreira Brejo 45 Figura 10- Bloco diagrama com o modelo paleoambiental da área de estudo 91 Figura 11- Diferenças entre bacias extensionais e bacias de margem passiva, segundo o modelo de Burchette & Wright (1992). 94 Figura 13- Mapa estrutural da Bacia de Sergipe 95 Figura 13- Relação estratigráfica entre as duas pedreiras 101 Figura 14- Modelo de seqüências de rasamento ascendente segundo
James (1984). 104
Figura 15- Modelos hipotéticos idealizados para as parassequências de rasamento ascendente nas pedreiras Carapeba e Brejo. 104
Lista de Fotografias
Fotografia 01- Vista geral da Pedreira Carapeba; Formação Riachuelo. 34 Fotografia 02- Seqüência de rasamento ascendente; base da Pedreira
Carapeba. 35 Fotografia 03- Marcas de onda; topo da Pedreira Carapeba 36
Fotografia 04-. Fotografia evidenciando a presença de Thalassinoides 36 Fotografia 05-. Detalhe da 20 parassequência da Pedreira Carapeba 37
Fotografia 06- Restos vegetais carbonizados em dolomito do 30 ciclo 38 Fotografia 07-Bioacumulação de gastrópodes, Pedreira Carapeba. 39 Fotografia 08- Fragmentos de amonóides, Pedreira Carapeba. 40 Fotografia 09-Bioacumulação de ostreídeos, Pedreira Carapeba 40 Fotografia 10- Detalhe do dolomito do 50 ciclo de sedimentação 41
Fotografia 11- Estratificação cruzada em festão; Pedreira Carapeba. 41 Fotografia 12- Vista geral da Pedreira Brejo, Formação Riachuelo. 46 Fotografia 13-Fotografia exibindo thalassinoides; Pedreira Brejo. 47 Fotografia 14-Vugs em topo de seqüência de rasamento; Pedreira Brejo. 47 Fotografia 15-Feição cárstica no topo de parasseqüência; Pedreira Brejo. 48 Fotografia 16- Bioacumulação de bivalvos; Pedreira Brejo. 48 Fotografia 17- Ciclos de sedimentação terrígena no topo da Pedreira Brejo 49 Fotografia 18- Hummocky em arenito da porção superior da Pedreira Brejo 49
Lista de fotomicrografias
Fotomicrografia 1- Vista geral da microfácies dolomática. 61 Fotomicrografia 2- Dolomito com grãos siliciclásticos. 61 Fotomicrografia3- Porosidade intercristalina e intracristalina nos dolomitos. 61
Fotomicrografia 4- Vista geral do mudstone peloidal-bioclástico. 62 Fotomicrografia 5- Mudstone peloidal-bioclástico exibindo cristais de
dolomita dispersos na matriz micrítica e foraminíferos
planctônicos indistintos. 62
Fotomicrografia 6- Mudstone peloidal-bioclástico exibindo fendas de dissolução preenchidas por um cimento de calcita
espática blocosa. 62
Fotomicrografia 7- Mudstone peloidal-bioclástico exibindo fendas de dissolução e microfraturas preenchidas por cimento de
calcita espática. 63
Fotomicrografia 8- Vista geral do packstone/grainstone peloidal-intraclástico com bioclastos e oolitos associados. 63 Fotomicrografia 9- Packstone/grainstone peloidal-intraclástico com
miliolídeos, fragmentos de bivalvios, equinóides, e contribuição de grãos de quartzo e plagioclásio. 63 Fotomicrografia 10- Vista em detalhe do packstone/grainstone
peloidal-intraclástico exibindo testas de miliolídeos, alguns oolitos
e palhetas de muscovita. 64
Fotomicrografia 11- Variação do packstone/grainstone peloidal-intraclástico com grãos intensamente micritizados. 64 Fotomicrografia 12- Vista geral do grainstone/packstone
intraclástico-peloidal com bioclastos associados, oncolitos e oolitos
subordinados. 64
Fotomicrografia 13- Fragmento de alga vermelha da família das solenoporáceas, gênero Parachaetetes. 65 Fotomicrografia 14- Detalhe da estrutura interna de uma alga verde da
família das codiaceas. Grainstone/packstone intraclástico-peloidal.
65
Fotomicrografia 15- Outra vista de uma codiacea, gênero Halimeda. 65 Fotomicrografia 16- Fragmento de alga verde crustosa do gênero Marinella. 66
Fotomicrografia 17- Fragmento de bivalvo revestido por envelope micrítico com o interior neomorfizado e pequenos fragmentos de
Fotomicrografia 18- Nódulos algálicos oriundos de algas verde-azuladas a
maneira de estromatolitos. 66
Fotomicrografia 19- Fragmentos de algas vermelhas da família das solenoporáceas, gênero Parachaetetes. 67 Fotomicrografia 20- Fendas de dissolução preenchidas por cimento de
calcita espática blocosa, característico de ambiente diagenético meteórico freático. Grainstone/packstone
intraclástico-peloidal. 67
Fotomicrografia 21- Corte de concha de gastrópode do gênero Acteon. 67 Fotomicrografia 22- Vista geral da microfácies grainstone/packstone
intraclástico. 68
Fotomicrografia 23- Grainstone/packstone intraclástico exibindo fragmentos de gastrópodes, algas vermelhas, algas verdes dasicladáceas e foraminíferos bentônicos aglutinantes. 68 Fotomicrografia 24- Outra vista da microfácies grainstone/packstone
intraclástico. 68
Fotomicrografia 25- Porosidade móldica presente em algumas porções do grainstone/packstone intraclástico. 69 Fotomicrografia 26- Vista geral da microfácies grainstone/packstone
intraclástico exibindo cimento microespático. 69 Fotomicrografia 27- Espinho de equinóide associado a cimento sintaxial. 69 Fotomicrografia 28- Vista geral do grainstone oolitico-peloidal-intraclástico. 70 Fotomicrografia 29- Detalhe de um oncolito no grainstone
oolitico-peloidal-intraclástico. 70
Fotomicrografia 30- Vista em detalhe do grainstone oolitico-peloidal-intraclástico, exibindo oolitos, fragmento de gastrópode e
intraclastos. 70
Fotomicrografia 31- Oolitos envolvidos por franja isópaca de calcita, típica
de ambiente diagenético marinho. 71
Fotomicrografia 32- Porosidade vulgular associada a interparticular presente no grainstone oolitico-peloidal-intraclástico. 71 Fotomicrografia 33- Vista da microfácies wackestone terrígeno-bioclástico 71 Fotomicrografia 34- Detalhe do wackestone terrígeno/bioclástico exibindo
fragmento de bivalve e grãos de quartzo policristalinos. 72 Fotomicrografia 35- Vista da Microfácies wackestone/packstone oncolítico. 72 Fotomicrografia 36- Detalhe da porção apical de pólipos de Hexacorais. 72 Fotomicrografia 37- Wackestone/packstone oncolítico exibindo a matriz
micrítica e o núcleo dos oncolitos totalmente dolomitizados.
73
Fotomicrografia 38- Vista do packstone/grainstone oncolitico-intraclástico. 73 Fotomicrografia 39- Túnel de escavação de organismo preenchido
internamente por cimento de calcita espática blocosa. 73 Fotomicrografia 40- Oncolito com núcleo constituído por um fragmento de
alga verde dasicladácea. 74
Fotomicrografia 41- Microetilolitos presente no packstone/grainstone
oncolitico-intraclástico. 74
Fotomicrografia 42- Vista geral da microfácies packstone intraclástico-bioclástico, exibindo a concha de um bivalvo inoceramídeo. 74 Fotomicrografia 43- Packstone bioclástico-intraclástico exibindo intraclastos
constituídos por fragmentos bioclásticos imersos em micrita.
75
Fotomicrografia 44- Vista geral do quartzo-arenito de granulometria muito
