Análise petrológica e sísmica dos controles sobre a deposição dos sistemas arenosos de águas profundas da Bacia de Campos

Abstract

A Bacia de Campos, localizada na margem continental sudeste do Brasil, é a principal província petrolífera do país. Sistemas arenosos de águas profundas formados entre o Albiano e o Mioceno, durante a fase de margem divergente da bacia, genericamente designados como turbiditos, contém a maior parte das reservas de hidrocarbonetos. Ao contrário da tendência de aumento de maturidade petrográfica esperada para uma margem continental geodinamicamente passiva, os turbiditos da Bacia de Campos apresentam uma recorrente imaturidade composicional e textural dada por granulometria modal nas frações areia média e grossa e por alta proporção de feldspatos. Para o entendimento dos processos que controlaram o suprimento de areia para os ambientes de águas profundas da Bacia de Campos foi utilizada uma metodologia integrada baseada na petrografia quantitativa dos turbiditos pelo método Gazzi-Dickinson de contagem de pontos, na análise estrutural da deformação produzida por tectônica de embasamento através de atributos sísmicos, e na restauração de seções de estruturas distencionais produzidas por tectônica salífera. A petrografia quantitativa evidenciou as tendências gerais e a organização interna dos parâmetros petrográficos dos turbiditos, além de permitir a definição de duas classes de sitemas de acordo com sua maturidade textural e composicional. A análise estrutural de dados sísmicos indicou quatro fases de reativação transcorrente do embasamento durante o estágio de margem divergente da Bacia de Campos. A restauração de seções mostrou que a tectônica salífera também tem sido episódica na Bacia de Campos, com quatro pulsos de alta taxa de distensão correlacionáveis com os eventos de reativação do embasamento, sugerindo que a tectônica salífera rasa tem sido controlada pela tectônica de embasamento. A integração entre os dados da petrografia quantitativa e da análise tectônica possibilitou a definição dos controles que atuaram durante a deposição dos sistemas arenosos de águas profundas durante a fase de margem passive da Bacia de Campos. Ficou evidente que esta sedimentação foi condicionada pela evolução paleogeográfica da margem continental sudeste do Brasil, com a alternância de controle eustático e geodinâmico. O controle eustático, associado com ciclos de alta frequência relacionados à dinâmica interna da bacia e possivelmente a oscilações climáticas, ocorreu em períodos de calma tectônica e recuo de escarpa, com relevo costeiro relativamente rebaixado e larga plataforma marinha rasa. Os sistemas de águas profundas controlados eustaticamente são caracterizados por turbiditos relativamente maturos, depositados no trato de sistemas de mar baixo. Por sua vez, o condicionamento geodinâmico na sedimentação tem predominado durante períodos de rejuvenescimento fisiográfico produzido pela atividade geodinâmica ao longo da margem continental, caracterizados por relevo costeiro elevado e destruição da plataforma continental. O controle geodinâmico é associado com episódios climáticos de precipitação pluvial intensa e inundação dos sistemas fluviais montanhosos capazes de carregar sedimentos aluviais imaturos diretamente para os ambientes de águas profundas. Esta nova abordagem sobre os controles da deposição dos sistemas arenosos de águas profundas da Bacia de Campos é muito importante para a definição de modelos mais adequados para a exploração de novos reservatórios turbidíticos, bem como para o aumento da recuperação de petróleo dos reservatórios já descobertos. Em função da sua simplicidade, a metodologia proposta nesta tese pode ser facilmente aplicada para o entendimento dos controles da sedimentação de águas profundas em outras bacias de margem divergente.

The Campos Basin, located along the southeastern continental margin of Brazil, is the major oil province in the country. Deepwater sand-rich systems formed from Albian to Miocene during the divergent margin phase of the basin, generically designated as turbidites, contain most of the hydrocarbon reserves. Opposite to the trend of increasing petrographic maturity expected for a tectonically passive continental margin, the turbidite reservoirs in Campos Basin show recurrent immaturity defined by medium to coarse sand grain size and high feldspar content. In order to understand the controls on the supply of sandy sediments to Campos Basin deepwater settings an integrated methodology was used, based on quantitative petrography through the Gazzi-Dickinson method of point-counting, on structural analysis of basement-related deformation with seismic attributes, and on section restoration of major extensional salt structures. The quantitative petrographic analysis indicated the major average trends and the internal organization of the petrographic parameters of the turbidites, and defined two classes of systems based on their textural and compositional maturity. The structural analysis indicated four episodes of strike-slip reactivation of the basement fabric during the passive margin phase of Campos Basin. The section restoration showed that salt tectonics in the Campos Basin was also episodic, with four pulses of high extension rate that can be well correlated with the basement reactivation events, suggesting that basement tectonics have been controlling salt tectonics. The integration between data from quantitative petrography and tectonic analysis allowed the definition of the controls on the formation of the deepwater sand-rich systems during the divergent margin phase in the Campos Basin. It became evident that this sedimentation has been constrained by the paleogeographic evolution of the southeastern continental margin of Brazil, with alternating eustatic and geodynamic control. The eustatic control is associated with high-frequency climate cycles related to the internal basin dynamics and possibly with climatic oscillations, and occurred during periods of tectonic quiescence and escarpment retreat, with relatively low coastal relief and well developed continental shelf. The eustatically-controlled deepwater systems are characterized by relatively mature turbidites, deposited beyond a wide shelf during sealevel lowstands. In turn, the geodynamic drive on the sedimentation occurred during periods of physiographic rejuvenation produced by geodynamic activity along the continental margin, characterized by high coastal relief and degradation of the continental shelf. The geodynamic control is associated with episodes of intense rainfall and flooding of mountainous fluvial systems that transported immature alluvial sediments directly to the deepwater settings. This new approach to the controls on the formation of the sand-rich deepwater systems in Campos Basin will be of key importance to generate realistic models for the exploration of new turbidite reservoirs and for the optimized development of producing turbidite oilfields in such a world-class hydrocarbon province. As it is very simple, the proposed integrated methodology can help to unravel the controls on the deposition of deepwater sand-rich reservoirs in other divergent margin settings.