Diagênese meteórica e relacionada a domos de sal em reservatórios turbidíticos terciários da bacia do Espírito Santo

Abstract

A evolução diagenética de dois reservatórios turbidíticos terciários da porção offshore da Bacia do Espírito Santo, foi influenciada tanto por processos meteóricos como por processos relacionados a domos salinos adjacentes aos reservatórios, que tiveram diferente impacto sobre sua qualidade. A precipitação de pirita framboidal, dolomita microcristalina e siderita ocorreram sob condições eodiagenéticas marinhas. A percolação por água meteórica ocorreu ainda durante a eodiagênese, e promoveu extensiva caulinização (δ18OSMOW=+15.3‰ a +18.2‰; δDSMOW=-51‰ a -66‰) e dissolução de feldspatos, micas e intraclastos lamosos. Durante o progressivo soterramento da sequência (profundidades atuais: 2600-3000m) e consequente compactação, fluidos oriundos dos lutitos circundantes, modificados por reações com a matéria orgânica e carbonatos, deslocaram gradualmente os fluidos salobros marinhos-meteóricos, levando à precipitação de calcita poiquilotópica (valores médios: δ18OVPDB= -6.6‰; δ13CVPDB= -1.2‰). A composição dos fluidos mesodiagenéticos foi progressivamente modificada pela proximidade dos domos de sal, promovendo ubíqua albitização dos feldspatos e precipitação localizada de quartzo, calcita (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) e dolomita em sela (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). A análise de inclusões fluidas nos crescimentos de quartzo indicou que os fluidos precipitantes tinham salinidade predominantemente entre 9 e 13 % de NaCl (em peso) e temperaturas de homogeneização na faixa de 1050 a 1450 C Estes valores são mais altos do que aqueles esperados para o gradiente geotérmico normal da área. A distribuição da albitização dos feldspatos sugere que as fraturas ao longo das margens dos domos de sal atuaram como caminho preferencial para a circulação das salmouras quentes. Os valores de δ13C e δ18O dos cimentos de calcita e dolomita seguem um padrão de covariância, mostrando um declínio desde daqueles representativos da água do mar (~0%), para δ13C =-5.9‰ e δ18O = -10.9‰ para a calcita, e δ13C = -5.4‰ e δ18O = -11.7‰ para a dolomita, o que sugere a progressiva participação da descarboxilação térmica da matéria orgânica dos lutitos com o soterramento. A compactação mecânica foi mais importante do que a cimentação na redução da porosidade, e a dissolução de feldspatos foi o processo mais importante na geração de porosidade nos reservatórios. Apesar da proximidade dos domos de sal, a intensidade dos processos diagenéticos foi moderada, já que não ocorreu autigênese de ilita, e a cimentação de quartzo foi limitada. Estas características podem estar relacionadas com o soterramento relativamente recente destes reservatórios. Este estudo mostra que a predição da diagênese e qualidade de reservatórios relacionados a domos de sal é uma função de múltiplas variáveis, incluindo as dimensões dos domos, o regime térmico regional da bacia, a condutividade térmica e de fluidos, e a composição mineral e propriedades geomecânicas dos reservatórios e litologias associadas.

The diagenetic evolution of two tertiary turbidite reservoirs from the offshore portion of the Espírito Santo Basin, eastern Brazil, was influenced by meteoric and salt dome-related processes, which had different impact on their quality. Marine eogenetic processes included the precipitation of framboidal pyrite, microcrystalline dolomite and siderite. Meteoric water influx during eodiagenesis occurred in response to relative sea-level falls that promoted extensive kaolinization (δ18O=+15.3‰ to +18.2‰; δD= -51‰ to -66‰) and dissolution of framework silicate grains. During progressive burial (present depths – 2600 m – 3000 m), connate marine fluids modified by reactions with organic matter and carbonates presented in the surrounding mudrocks gradually displaced brackish fluids generated by the meteoric influx and led to concretionary cementation by poikilotopic calcite (average δ18O= -6.6‰; δ13C= -1.2‰). Mesogenetic fluids were progressively modified by the proximity of salt domes, which led to ubiquitous feldspar albitization and localized quartz, calcite (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) and saddle dolomite precipitation (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). Fluid inclusion analysis in quartz overgrowths indicate that the precipitating fluids had salinities predominantly in the range 9-13 wt% NaCl equivalent and temperatures largely in the 105 – 145oC range These values are higher than those expected considering the normal geothermal gradient for the area. The distribution of feldspar albitization suggests that the fracture systems along the salt domes margins acted as preferential pathways for such hot, saline diagenetic fluids. Isotopic values for calcite and dolomite cements follow a co-variance trend of decreasing δ13C and δ18O from close to marine (~0‰) towards negative values (δ13C and δ18O down to -5.9‰ and -10.9‰ for calcite; -5.4‰ and -11.7‰ for dolomite), suggesting increasing contribution from thermal decarboxylation with increasing temperature and depth. Mechanical compaction was more important than cementation in reducing depositional porosity, and the dissolution of framework silicate grains is the most important processes for enhancing reservoir quality. Despite the proximity to the salt domes, the intensity of the influenced diagenetic processes is relatively mild, as illite authigenesis is lacking, and quartz cementation is limited, features that may be related to the recent burial of the reservoirs.