Análise varietal de granada e turmalina no estudo de proveniência dos arenitos offshore da Bacia Potiguar, NE do Brasil

Abstract

A composição dos elementos maiores da granada é considerada classicamente ótimo indicador de rochas-fonte e, por sua vez, permite avaliar e predizer inicialmente a qualidade de potenciais reservatórios de hidrocarbonetos em estudos de proveniência. Entretanto, erros na interpretação da composição primária da granada podem ser induzidos, uma vez que existe sobreposição do campo de derivação de rochas ácidas/ígneas (type Bi) ao campo de derivação de rochas metassedimentares de baixo grau (Bii). O estudo de caso foi realizado em um poço (POT-4) do offshore da Bacia Potiguar (nordeste do Brasil), e contou com a análise de quatro amostras de arenitos pertencentes a Fm. Pescada e Fm. Alagamar (Mb. Galinhos e Mb. Upanema). Foram obtidas 173 análises pontuais de elementos maiores e traços (Zn, Y and REE) em granada detrítica, e 431 análises de elementos maiores em turmalina detrítica. Pelo método clássico, a maior parte dos grãos de granada foram interpretados como de origem ígnea, ao passo que a maior parte dos resultados de turmalina revelaram que as principais rochas fontes seriam metassedimentares de composição pelíticas/psamíticas. Relações entre elementos traços, como Y x Zn e HREE x LREE, permitiram discriminar granadas onde há sobreposição nos campos em diagramas ternários clássicos. Dos 124 grãos de granada detrítica interpretados como derivados de fontes graníticas (type Bi, usando elementos maiores) apenas 27% destes grãos apresentaram assinatura de elementos traço compatível com a interpretação clássica, os quais assumiram os maiores valores de Y (próximos ou superior a 800 ppm) e maiores valores de HREE (próximos ou superior a 600 ppm), sendo reclassificados em type Bi’ (origem ígnea). O restante destes grãos (73%) foi reclassificado como type Bi’’, apresentando menores valores de Y (próximo ou inferior a 600 ppm) e menores valores de HREE (próximos ou inferior a 500 ppm), mostrando ser derivados de fontes metassedimentares de baixo grau. Assim, a sobreposição da composição de elementos maiores em campos de proveniência da granada ígnea x metassedimentar em diagramas discriminantes foi significativa e mascarou os resultados. Contudo, os elementos traços permitiram interpretar a rocha fonte principal para esse setor da bacia como metassedimentar de baixo grau, concordando com os resultados obtidos pelos elementos maiores da turmalina. Estes resultados, combinados com as informações disponíveis na literatura permitem associar o Terreno Seridó (nordeste do Domínio Rio Grande do Norte/ Província Borborema) como a principal área fonte para esses sedimentos, com pegmatitos da Província Pegmatítica do Seridó e orto e paragnaisses do Complexo Caicó contribuindo mais frequentemente durante a deposição da Formação Pescada (base do poço). Os resultados, exclusivamente permitem avaliar os arenitos da Fm. Pescada e Alagamar, para o setor offshore estudado (POT-4), como relativamente de baixo potencial para reservatório.

The composition of the major elements of garnet is considered an excellent indicator of source rocks and allows the initial assessment and prediction of the quality of potential hydrocarbon reservoirs in provenance studies. However, wrong interpretations of the provenance of garnets can be induced due to an overlap between the acidic/igneous rocks (type Bi) and low-grade metasedimentary rocks (Bii) provenance fields on the garnet provenance ternary diagram of Monge & Morton (2007). A case study was carried out in a well (POT-4) offshore the Potiguar Basin (northeast of Brazil) and included the analysis of four sandstone samples belonging to Pescada and Alagamar Formations (Galinhos and Upanema Members). The study comprises 173 punctual analyses of major and trace elements (Zn, Y, and REE) obtained in detrital garnet and 431 analyses of major elements in detrital tourmaline. Following the standard approach to the subject, most of the garnet grains were interpreted to have an igneous origin, while most of the tourmaline results revealed that the main source rocks would be metasedimentary rocks of pelitic/psamitic composition. Relationships between trace elements, such as Y x Zn and HREE x LREE, allowed the discrimination of the garnets where the provenance fields overlap. Of the 124 detrital garnet grains interpreted as derived from granitic sources (type Bi, using larger elements), only 27% of these grains showed a trace element signature compatible with the standard igneous origin interpretation, which assumed the highest Y values (close to or greater than 800 ppm) and higher HREE values (close to or greater than 600 ppm). To discriminate these different signatures, the grains that showed an igneous origin were grouped as type Bi'. The rest of the garnet grains (73%) were therefore grouped as type Bi'', showing lower Y values (close to or less than 600 ppm) and lower HREE values (close to or less than 500 ppm), and corresponding to a metasedimentary source of low grade. Thus, the trace elements allowed us to unmask the overlap of provenance fields on the ternary plot based on primary composition, and to interpret the main source rock for this sector of the basin as low-grade metasedimentary, in agreement with the results obtained by the major elements of tourmaline. These results, combined with the information available in the literature, allow us to associate the Seridó Terrain (northeast of the Rio Grande do Norte Domain/ Borborema Province) as the main source area for these sediments, with pegmatites from the Seridó Pegmatitic Province and paragneisses from the Caicó Complex contributing more frequently during the deposition of the Pescada Formation (bottom of the well). Furthermore, the results demonstrate that sandstones of the Pescada and Alagamar Formations, for the studied offshore sector (POT-4), can be preliminarly evaluated as relatively low quality reservoirs.