Origem, diagênese e correlação dos ironstones ooidais e rochas associadas da Formação Pimenteiras na borda leste da Bacia do Parnaíba

Abstract

A Formação Pimenteiras (Devoniano, Bacia do Parnaíba), unidade importante como geradora no sistema petrolífero Pimenteiras-Cabeças, é composta majoritariamente por folhelhos ricos em matéria orgânica, mas também apresenta rochas sedimentares compostas por ooides de minerais de ferro, principalmente bertierina e chamosita. Os ironstones ooidais podem ser considerados bons indicadores estratigráficos, principalmente de eventos transgressivos, devido à sua presença contínua ao longo de toda a bacia, sua associação com ambientes de deposição de águas rasas e de média profundidade. No entanto, ainda não existe consenso quanto ao regime hidrodinâmico para a deposição dos ooides argilosos, quanto à sua relação com episódios de transgressão e regressão marinha, e quanto à natureza orgânica ou inorgânica dos ooides. O objetivo principal deste trabalho é compreender as condições deposicionais e diagenéticas responsáveis pela formação dos minerais de ferro presentes nos depósitos da Formação Pimenteiras, com ênfase na gênese dos ironstones ooidais, bem como entender se estes podem ser usados como guias estratigráficos na borda leste da Bacia do Parnaíba. Para alcançar esse propósito, foram aplicados métodos de caracterização petrográfica e identificação dos hábitos e composição qualitativa dos minerais por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), bem como análise de perfis geofísicos (raios gama, resistividade e potencial espontâneo) dos poços analisados e correlatos localizados na borda leste da Bacia do Parnaíba. Por meio desses métodos foi possível reconhecer que as rochas se tratam de argilitos, siltitos e arenitos finos, os ooides argilosos se concentram majoritariamente nas rochas mais finas que são intensamente alteradas por siderita. A bertierina foi formada em condições levemente redutoras em baixa energia e decantou no fundo marinho. Posteriormente núcleos siliciclásticos foram retrabalhados pela ação de ondas acrescionando as argilas e formando envelopes. Porém, quando os ooides foram depositados houve substituição por minerais formados em condições subóxicas e anóxicas, redutoras, como é o caso da pirita e siderita. Não foi encontrado vestígio de nenhum mineral precursor dos ooides, o que indica que eles originalmente eram formados por bertierina. Dissolução e cimentação dos poros móldicos dos ooides são os principais processos ocorridos na mesodiagênese, além da precipitação de fosfato diagenético, analcima e substituição dos demais constituintes primários por outras fases carbonáticas. Na telodiagênese, houve a alteração da siderita para óxidos/hidróxidos de ferro e da pirita para jarosita, nas rochas argilosas, porém nos arenitos muito finos a finos é possível ver maior dissolução e alteração para caulinita dos feldspatos. A avaliação dos perfis geofísicos e poços próximos aos poços estudados mostra que os intervalos de ocorrência dos ironstones ooidais podem ser usados como guias estratigráficos, uma vez que apresentam comportamento similar em diversos poços da bacia.

The Pimenteiras Formation (Devonian, Parnaíba Basin), an important source unit within the Pimenteiras-Cabeças petroleum system, is composed mainly of shale rich in organic matter, but it also contains sedimentary rocks composed of iron minerals ooids, especially berthierine and chamosite. Ooidal ironstones can be considered a good stratigraphic indicator, especially of transgressive events, due to their continuous presence throughout the basin, their association with shallow and mid-depth depositional environments. However, there is still no consensus regarding the hydrodynamic regime for the deposition of clay ooids, their relationship with episodes of marine transgression and regression, and the organic or inorganic nature of the ooids. The primary objective of this study is to understand the depositional and diagenetic conditions responsible for the formation of iron minerals present in the Pimenteiras Formation deposits, with an emphasis on the genesis of ooidal ironstones, as well as to determine whether they can be used as stratigraphic guides along the eastern edge of the Parnaíba Basin. To achieve this goal, methods such as petrographic characterization and the identification of mineral habits and qualitative composition through Scanning Electron Microscopy (SEM) were applied, along with the analysis of geophysical profiles (gamma rays, resistivity, and spontaneous potential) from the wells analyzed and correlated in the eastern margin of the Parnaíba Basin. These methods revealed that the rocks consist of shales, siltstones, and fine sandstones, with ooids predominantly concentrated in finer rocks that are intensely altered by siderite. Berthierine formed under slightly reducing conditions in low-energy environments and settled on the seafloor. Later, siliciclastic nuclei were reworked by wave action, accreting clay and forming envelopes. However, when the ooids were deposited, they were replaced by minerals formed under suboxic and anoxic reducing conditions, such as pyrite and siderite. No evidence of precursor minerals for the ooids was found, indicating that they were originally composed of berthierine. Dissolution and cementation of moldic pores within the ooids were the main processes occurring during mesodiagenesis, in addition to the precipitation of diagenetic phosphate, analcime, and the replacement of other primary constituents by carbonate phases. During telodiagenesis, siderite was altered to iron oxides/hydroxides and pyrite to jarosite in the clayey rocks. However, in very fine to fine sandstones, greater feldspar dissolution and alteration to kaolinite were observed. The evaluation of geophysical profiles and wells near the studied wells shows that the intervals containing ooidal ironstones can be used as stratigraphic guides, as they exhibit similar behavior across multiple wells in the basin.