Variação na abundância e distribuição de hidrocarbonetos contidos em folhelhos da Formação Irati afetados por intrusões ígenas (Bacia do Paraná - RS)

Abstract

A Formação Irati representa uma das mais importantes rochas geradoras de hidrocarbonetos da Bacia do Paraná, por conter camadas de folhelhos ricos em matéria orgânica. Apesar dessa Formação não ter sofrido soterramento o suficiente para iniciar a geração de hidrocarbonetos, o calor proveniente das intrusões magmáticas relacionadas ao vulcanismo que deu origem a Formação Serra Geral promoveu a maturação térmica da matéria orgânica contida nos folhelhos próximos às intrusões, promovendo a geração e migração de óleo e gás de forma atípica, e também a degradação térmica de alguns compostos moleculares. Este trabalho teve como objetivo de avaliar os efeitos térmicos que o calor das intrusões provocou sobre os biomarcadores saturados e aromáticos, contidos nos extratos orgânicos de folhelhos da Formação Irati, estudando a abundância e o comportamento de cada um deles, relacionando com a distância da rocha intrusiva, assim como observar possíveis mudanças do paleoambiente deposicional no perfil estudado. Para tanto foram utilizadas onze amostras retiradas do testemunho de sondagem CBM-002-ST- RS perfurado na Jazida de Santa Terezinha, no município de Osório, Rio Grande do Sul. As amostras estavam localizadas a uma distância máxima de 46,4 m de uma soleira de diabásio com espessura de 35 m. Para a realização do estudo o extrato orgânico foi retirado das amostras com solventes orgânicos em um sistema soxhlet, e posteriormente foi separado entre as frações de compostos saturados, aromáticos e polares através da cromatografia líquida. Por fim cada uma dessas frações foi analisada por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. Com a análise dos resultados foi possível observar que todas as razões de biomarcadores avaliadas foram afetadas pela degradação térmica, que gerou uma distribuição altamente variável nos dados a partir de uma média de 12 m de distância da rocha intrusiva, com reflectância da vitrinita superior a 2,34%. Também percebeu-se que todas amostras, até as mais distantes da soleira foram afetadas pelo calor da intrusão magmática, e atingiram a janela de geração de óleo, pois razões como 22S/(22S+SSR) e ββ/(αα+ββ) encontram-se em equilíbrio de isomerização desde o início do perfil. Contudo a evolução térmica da matéria orgânica foi traçada pelos marcadores de maturação até um limite, que para umas razões foi o próprio limite estabilidade da isomerização e para outras foi o arranjo caótico causado pela degradação térmica. A razão que apresentou melhor correlação foi Tric/H30, que demonstrou o aumento da maturação de 46,1 até 14,4 m de distância da soleira. A respeito do tipo de matéria orgânica e do paleoambiente deposicional, percebe-se um aumento da deposição de matéria orgânica de origem terrestre em direção ao topo do perfil, coincidindo com uma pequena diminuição da anoxia e na salinidade do ambiente.

The Irati Formation represents one of the most important source rocks in the Paraná Basin, which contains layers of shales rich in organic matter. Although this Formation did not suffer enough burial to start the generation of hydrocarbons, the heat from the magmatic intrusions related to the volcanism that gave rise to the Serra Geral Formation furthered the thermal maturation of the organic matter contained in the shales close to the intrusions, resulting the atypical generation and migration of oil and gas, and also the thermal degradation of some molecular compounds. The objective of this work was to evaluate the thermal effects of the intrusions on the saturated and aromatic biomarkers, contained in the organic extracts of shales from the Irati Formation, studying the abundance and behavior of specific compounds, relating to the distance from the intrusive rock, as well as to observe possible changes in the depositional paleoenvironment in the studied samples. For this purpose, eleven samples taken from the CBM-002-ST-RS borehole drilled in the Santa Terezinha coalfield, in the city of Osório, Rio Grande do Sul, were used. The samples were located at a maximum distance of 46.4 m from a diabase sill with a thickness of 35 m. The organic extract was removed from the samples with organic solvents in a soxhlet system, and after was separated between saturated, aromatic and polar compounds through liquid chromatography. Finally, each of these fractions was analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS). With the results it was possible to observe that all biomarker ratios were affected by thermal degradation, which generated a highly variable distribution in the data from an average of 12 m away from the intrusive rock, where the vitrinite reflectance was over 2.34%. It was also noticed that all samples were affected by the heat of the magmatic intrusion, and reached the oil generation window, as ratios such as 22S/(22S+SSR) and ββ/(αα+ββ) find isomerization equilibrium since the samples are further away from the intrusion. However the thermal evolution of the organic matter was traced by the maturation markers to a limit, which for some reasons was the isomerization stability limit itself and for others it was the variation caused by the thermal degradation. The ratio that presented the best correlation was Tric/H30, which showed an increase in maturation from 46.1 to 14.4 m from the sill. Regarding the organic matter type and the depositional paleoenvironment, an increase in the deposition of organic matter of terrestrial origin is observed towards the top of the profile, coinciding with a small decrease in the anoxia and salinity of the environment.