Sedimentologia e estratigrafia dos turbiditos lacustres da Formação Candeias no nordeste da Bacia do Recôncavo, Bahia

Abstract

A Formação Candeias (PACK & ALMEIDA, 1945) pertencente ao Grupo Santo Amaro, consiste em arenitos e folhelhos do período Cretáceo e corresponde aos primeiros depósitos da abertura plena do rifte da Bacia do Recôncavo. A idade destes sedimentos varia do Berriasiano médio ao Valanginiano inferior (~143M. a.), com uma amplitude temporal de 4,5 M.a. e uma espessura média de 1000 m. Localiza-se no andar Rio da Serra, e os sedimentos são interpretados como lacustres e depósitos de corrente de turbidez, da fase de clímax do Rifte (PROSSER, 1993), possuindo um papel muito importante na historia do desenvolvimento da extração de petróleo e gás na Bacia do Recôncavo, pois os folhelhos desta formação são as rochas geradoras desta bacia, e os arenitos são importantes reservatórios de hidrocarbonetos. Entender os processos sedimentológicos desta formação, bem como sua evolução estratigráfica, ainda é um desafio, pois a maioria das informações provém de dados indiretos (sísmica, perfis elétricos e dados de produção de petróleo), já que os afloramentos são escassos. Assim, os estudos das rochas de testemunhos seriam os dados diretos principais e aqui explorados. A área de estudo está localizada no compartimento estrutural denominado Borda Nordeste da Bacia do Recôncavo, e abrange os campos de Rio Itariri, Fazenda Bálsamo e Riacho da Barra, que estão alinhados ao longo da Falha de Salvador (borda falhada do rifte) no Patamar de Patioba. O sistema deposicional é interpretado como lacustre com depósitos arenosos provenientes de corrente de turbidez, é composto principalmente por pelitos, heterolitos, arenitos arcoseanos (FOLK, 1968) e arenitos híbridos (ZUFFA, 1980). Os fluxos turbiditicos são interpretados como resultado da desestabilização do talude lacustre em período de atividade tectônica intensa. Durante o período de quiescência tectônica, a maior parte da sedimentação é atribuída a rochas pelíticas. Estes depósitos podem ser correlacionados em toda a borda nordeste e os pelitos possuem uma boa resposta em perfis elétricos e sísmica. A estratigrafia de sequências (ES) em bacias tipo rifte pode utilizar os mesmos critérios dos utilizados em bacias intracratônicas ou de margem passiva, porém deve-se levar em conta a intensa atividade tectônica atuante, como propõem Prosser, (1993) e Martins - Neto & Catuneanu (2010). A metodologia utilizada baseia-se identificar tendências Transgressiva – Regressiva (T-R) segundo Embry & Johannenessen (1992), de 3ª e 4ª ordens e, a partir destas, identificar as principais superfícies estratigráficas. Foram assim, identificadas cinco superfícies estratigráficas (duas superfícies de inundação máxima (SIM) e três limites de sequência (LS)) para as três sequências deposicionais, denominadas como Sequencia I, Sequencia II e Sequencia III. Estas superfícies permitiram correlacionar os depósitos arenosos, utilizando os perfis elétricos (Raios Gama, Resistividade e densidade-neutrão). Para isso, foram descritos 1430m de testemunhos, 54 lâminas petrográficas, feita a interpretação sísmica dos horizontes estratigráficos de duas sísmicas 3D, análises geoquímica de minerais pesados, análise de palinofácies e geoquímica orgânica, de seis poços dos três campos em estudo. A análise estratigráfica e sedimentológica baseou-se na correlação rocha x perfil destes poços, descrição granulométrica e interpretação das fácies, suas associações e petrofácies. As fácies arenosas são descritas como arenitos finos a grossos, com estratificação plana paralela a cruzada de baixo ângulo, muitas vezes com fluidização e carga e maciços. Estas fácies estão relacionadas à fácies de canais turbidíticos ou a lobos turbidíticos proximais. Heterolitos e arenitos muito finos com ripples de corrente e intensa fluidização e pelitos cinza laminados e maciços estão relacionados a lobos turbidíticos distais ou a depósitos de fundo de bacia. A análise petrográfica dos arenitos revelou que estes são essencialmente arcoseanos, e com presença abundante de bioclastos de ostracodes, oncolitos, além de pelóides e alguns aloquímicos indiferenciados, para sequencia I, e fragmentos de rocha metamórfica, ígnea e sedimentar, além de cristais de carbonato, fosfatos e intraclasto lamoso, para a sequência II. Calcita, calcita ferrosa, dolomita, dolomita ferrosa e são os principais cimentos encontrados provavelmente devido à dissolução dos aloquímicos carbonáticos. Porém os processos diagenéticos mais frequentes são a autigênese de sílica gerando crescimento de quartzo e albita. Muitos destes processos diagenéticos podem contribuir para redução substancial da porosidade primária e permeabilidade, porém quando a principal porosidade (primária intergranular) está combinada com a secundária (dissolução de feldspatos ou bioclastos gerando porosidade móldica ou intragranular), pode melhorar consideravelmente a porosidade destes arenitos. As características permoporosas melhores estão localizadas na sequência II, porém os reservatórios mais extensos, e de boa correlação lateral estão na sequência I, isso de dá pelo fato da sequencia I ter sido depositada em um ambiente desconfinado, e a sequencia II estar numa região mais confinada. Além da sequencia I ter sofrido maior processo de diagênese que a sequencia II, resultado provavelmente da cimentação de carbonato abundante neste intervalo estratigráfico e autigênese de sílica nos grãos de quartzo. Porém a porosidade secundária gerada pela dissolução dos constituintes carbonáticos e feldspato, proporcionou um aumento desta porosidade. A análise de palinofácies e geoquímica orgânica revelaram um aumento de fitoclastos para o topo da formação, o que indica que estes ficam cada vez mais continentais e com influencia fluvial mais acentuada. A intensa concentração de matéria orgânica resultando em um COT alto corresponde as SIM, reconhecidas em perfil e sísmica, sendo estes os intervalos Geradores da Bacia. Os dados de geoquímica dos minerais pesados permitiu reconhecer a existência de duas proveniências diferentes para os arenitos da sequencia I e sequência II, com base na assembleia de minerais pesados e principalmente pelos índices de Ar e Titanio+Zr. Revela ainda que a sequência I corresponde a sedimentos de segundo ciclo, ou seja, a retrabalhamento de rochas sedimentares preexistentes, e a grande quantidade de granada em todo o poço revela que estas rochas sofreram pouco processo de intemperismo, com rápida erosão e deposição. A importância dos estudos sedimentológicos e estratigráficos em escala de campo é principalmente para a previsão das fácies e sistema deposicional e consequentemente do reservatório encontrado. Sob o ponto de vista da ocorrência de reservatórios, estas correlações são muito importantes, pois permitem realizar previsões destes depósitos, e das suas fácies.

Candeias Formation (PACK & ALMEIDA, 1945) is belonging to the Santo Amaro Group, and consisting in sandstones and shales of the Cretaceous period and corresponds to the first deposit of the Rift phase from Recôncavo Basin. The age of these sediments varies from Medium Berriasian to lower Valanginian (~ 143M.a.). With a time range from of 4.5 M.a. and an average thickness of 1000 m. Located in Rio da Serra stage and this sediments are interpreted as lacustrine shales and deposits of turbidity current. The Rift climax (PROSSER, 1993), or Candeias Formation had a very important role in the history of development of oil and gas extraction in the Recôncavo Basin, because the shales are the source rocks from this basin, and the sandstones are important hydrocarbon reservoirs. Understanding the sedimentological processes of this formation and their stratigraphic evolution, is still a challenge, because most of the information comes from indirect data (seismic, logs and oil production data), because the outcrops are scarce. Thus, studies of the cores are the main and direct data explored here. The study area is located in the structural compartment from Recôncavo Basin, called Borda Nordeste, and covers the Rio Itariri field, Fazenda Bálsamo field and Riacho da Barra field, which are aligned along the Salvador Fault in Patioba plateau. The depositional system is interpreted as lake with sandy deposits from turbidity current, and is mainly composed of shales, intercalation of shale and very fine sandstones, arkosean sandstones (FOLK, 1968) and sandstones hybrids (ZUFFA, 1980). The turbidite flows are interpreted as a result of destabilization of the lake platform in intense tectonic activity period. During the tectonic quiescence, most of shale sedimentation is assigned. These deposits can be correlated throughout the study area and the shale has a good response in electrical and seismic profiles. The sequence stratigraphy (SE) in rift basins could be used with the same criteria from those used in intracratonic basins or passive margin basins, but always thinking that this kind of basin are constantly affected by tectonics, as proposed by Prosser (1993) and Martins - Neto & Catuneanu (2010). The methodology is based on identify tendencies Transgressive - Regressive (TR) as proposed for Embry & Johannenessen (1992), from 3rd and 4th orders of sequence and, identify key stratigraphic surfaces then. Have been interpreted five stratigraphic surfaces (two of maximum flood surfaces (MFS) and three sequence limit (SL)) for the three depositional sequences, referred to as Sequence I Sequence II and Sequence III. These surfaces allowed correlating the sandy deposits, using the electric logs (Gamma, Resistivity and neutron-density). Have been described 1430m core, 54 thin sections, seismic interpretation of the stratigraphic surfaces of two 3D seismic, geochemical analysis of heavy minerals, palynofacies analysis and organic geochemistry, of six wells from the three fields in study. The stratigraphic and sedimentological analysis was based on the rock x core correlation, size description and interpretation from facies, and their associations. The sandstones facies are described as fine and coarse sandstones, parallel stratification and cross low angle stratification, often fluidization and massive sandstones happens. These facies are related to facies of turbidite channels or proximal turbidite lobes. Very fine sandstones with intercalation of shales and sandstones with current ripples and intense fluidization and gray shales laminated and massive are related to distal turbidite lobes or the basin bottom deposits. The petrographic analysis of sandstones showed that they are essentially arkosean, and had presence abundant of ostracod bioclasts, oncolites, and peloids to sequence I, and metamorphic rock fragments, and plutonic, and carbonate crystals, phosphates to the sequence II. Calcite, ferrous calcite, dolomite, ferrous dolomite are the main cements probably found due to the dissolution of carbonate components. But the most common diagenetical processes are silica authentic growth of quartz and albite. Many of these diagenetic processes can contribute to substantial reduction of primary porosity and permeability, but when the main porosity (primary intergranular) is combined with secondary porosity (dissolution of feldspars or bioclasts) can greatly improve the porosity of these sandstones. Best permoporosity features are located in the sequence II, but the most extensive reservoirs and good lateral correlation are in sequence I. It happens because the sequence I was placed in a large environment and the sequence II is a region more confined. Sequence I have suffered larger process of diagenesis that the sequence II, probably as result of the carbonate cementation in this stratigraphic interval and authigenic silica in quartz grains. But the secondary porosity generated by dissolution of carbonate constituents and feldspar, provided an increase of this porosity. The palynofacies and geochemical organic analysis showed an increase of phytoclasts to the top of the Candeias Formation, showing increasingly more severe continental and river influences. The intense concentration of organic matter is resulting in a high organic total carbon matches the MFS recognized in profile and seismic, which are the generators of the Recôncavo Basin. The geochemical data of heavy minerals allowed to recognize the existence of two different sources for the sandstones of sequence I and II, based on the assembly of heavy minerals and especially the rates of ARi and Titanium + Zr. It also reveals that the sequence I is formed by the second cycle sediments, like an erosion of pre-existing sedimentary rocks, and the large amount of garnet around the well shows that the rocks have no significant intemperism process, with quickly erosion and deposition. The importance of sedimentological and stratigraphic studies in field scale is mainly for the prediction of facies and depositional system of the reservoir. From the point of view of the occurrence of reservoirs, these correlations are very important, since these allow to forecast deposits and their facies.