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Estudo geoquímico e petrográfico em carvões sulbrasileiros localizados na bacia do paraná na formação rio bonito/permiano

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Estudo geoquímico e petrográfico em carvões sulbrasileiros localizados na bacia do paraná na formação rio bonito/permiano

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Título Estudo geoquímico e petrográfico em carvões sulbrasileiros localizados na bacia do paraná na formação rio bonito/permiano
Autor Costa, Janaina Berne da
Orientador Peralba, Maria do Carmo Ruaro
Data 2014
Nível Doutorado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Química.
Assunto Analise petrografica
Biomarcadores
Carvão
Geoquímica
Resumo Dentro do espectro de recursos energéticos do país as principais reservas de carvão brasileiro encontram-se na região sul, na Bacia do Paraná. São oito as jazidas de maior importância dessa bacia: Sul-Catarinense, Santa Terezinha, Morungava-Chico Lomã, Charqueadas, Leão, Iruí, Capané e Candiota. O presente trabalho teve como objetivo a caracterização geoquímica e petrográfica de quatro Jazidas sulbrasileiras do Permiano: Sul-Catarinense/Leste de Maracajá (JSCLM), Chico Lomã, Santa Terezinha e Candiota. Amostras de perfil estratigráfico dessas jazidas foram submetidas a análises de teor de carbono orgânico (COT), pirólise Rock-Eval, biomarcadores (n-alcanos, isoprenóides, hopanos, esteranos e hidrocarbonetos aromáticos) e petrográficas (reflectância da vitrinita e macerais). Estas investigações permitiram a determinação do grau de carbonificação, do paleoambiente deposicional e o tipo de matéria orgânica presente nos carvões destas quatro jazidas. A análise de macerais mostrou que todos os carvões estudados apresentam o predomínio da vitrinita, seguido de liptinita e em menor quantidade inertinita. Com base no poder refletor da vitrinita, os carvões apresentam a seguinte classificação: Jazida Sul-Catarinense/Leste de Maracajá - betuminoso alto volátil A; carvões de Chico Lomã - sub-betuminoso A até antracito; carvões da Jazida de Santa Terezinha - betuminoso alto volátil A e carvões de Candiota - sub-betuminoso tipo B e sub-betuminoso tipo C. As medidas de reflectância da vitrinita e os dados de Tmax obtidos da Pirólise Rock-Eval indicam que as Jazidas Sul-Catarinense/Leste de Maracajá, Chico Lomã e Santa Terezinha que são termicamente maturas encontrando-se no início da janela de óleo, enquanto que a Jazida de Candiota é termicamente imatura. A maioria dos carvões apresenta índice de hidrogênio (IH) entre 50-200 mg HC/g COT, o que implica em potencial para geração de gás. A razão Pristano/Fitano, que é controlada principalmente pelo tipo de matéria orgânica, apresentou valores superiores a 1 para todas as amostras, o que indica condições subóxicas de ambiente deposicional. O perfil dos esteranos C27, C28, C29 mostrou predominância do C29 para todas as amostras, indicando a contribuição de matéria orgânica terrestre para a formação dos mesmos. Através da distribuição dos hopanos, observou-se a predominância do epímero S sobre o R para os hopanos da faixa de C31-C35, bem como a ausência dos hopanos de configuração menos estáveis, os ββ, nos carvões das Jazidas Sul-Catarinense/Leste de Maracajá, Chico Lomã e Santa Terezinha indicando que estes carvões tem um grau de carbonificação mais elevado. Comportamento oposto foi observado para os carvões da Jazida de Candiota onde ocorreu a presença dos hopanos ββ, bem como a predominância do epímero R sobre o S, características de matéria termicamente imatura ou pouco evoluída. A razão dos compostos aromáticos, metil-naftalenos e metil-fenantrenos não apresentam resultados confiáveis como os dos demais biomarcadores da fração dos hidrocarbonetos alifáticos. A análise de biomarcadores, utilizando GC-MS e GC-MS/MS permitiu a interpretação do paleoambiente deposicional, da origem e da maturação dos carvões, proporcionando uma outra maneira de determinação do grau de carbonificação além da reflectância da vitrinita (Rrandom%) e Tmax (temperatura máxima de liberação de hidrocarbonetos) obtido da análise de Pirólise Rock-Eval.
Abstract Within the energy resources spectrum of the country, the main coal reserves are in the south of Brazil, in the Paraná Basin. There are eight sources of utmost importance that basin: South of Santa Catarina, Santa Terezinha, Morungava-Chico Lomã, Charqueadas, Leão, Iruí, Capané and Candiota. The present study aimed to characterize by geochemical and petrographic methods four Permian deposits of coals from south of Brazil: Sul-Catarinense/Leste de Maracajá, Chico Lomã, Santa Terezinha and Candiota. Samples of stratigraphic profile of these deposits were analyzed for organic content (TOC), Rock-Eval pyrolysis, biomarkers (n-alkanes, isoprenoids, hopanes, steranes and aromatic hydrocarbons) and petrographic (maceral and vitrinite reflectance). These studies allowed determination of the degree of carbonification, of depositional paleoenvironment and type of organic matter present in these four coals deposits. The maceral analysis showed that all the samples studied show the predominance of vitrinite, followed by liptinite and inertinite lower amount. Based on reflectance of vitrinite, the coals have the following classification: coal from Sul-Catarinense/Leste de Maracajá - high volatile A bituminous; coal of Chico Lomã - subbituminous A to anthracite; coal of Santa Terezinha - high volatile A bituminous and coal of Candiota - sub-bituminous type B and sub-bituminous type C. Reflectance measurements of vitrinite and Tmax data obtained from Rock-Eval pyrolysis indicate that the deposits at Sul-Catarinense/Leste de Maracajá, Chico Lomã and Santa Terezinha are thermally mature and in the beginning of the oil window, whereas the deposit of Candiota is thermally immature. Most of coal has hydrogen index (HI) between 50-200 mg HC/g TOC, which implies potential for gas generation. The ratio Pr/Fit, which is controlled mainly by the type of organic matter, showed values greater than 1 for all samples, which indicates suboxic conditions of depositional environment. The profile of steranes C27, C28, C29 showed the predominance of C29 for all samples, indicating the contribution of input of higher plants for the formation of organic matter. Through the distribution of hopanes, there was a predominance of S over the R epimer for hopanes the range C31-C35, and the absence of hopanes less stable configuration, ββ, in the coals from Sul-Catarinense/Leste de Maracajá, Chico Lomã and Santa Terezinha indicating that they have a higher degree of carbonification. Opposite behavior was observed for the coals of the Candiota where the presence of ββ hopanes occurred, as well as the dominance of R over the S epimer, features thermally immature or little thermal evolution. The ratio of aromatic compounds methyl-naphthalene and methyl-phenanthrenes not have reliable results as those of other biomarkers fraction of aliphatic hydrocarbons. The biomarker analysis using GC-MS and GC-MS/MS allowed the interpretation of depositional paleoenvironment, the origin and maturation of coals, providing another way of determining the degree of carbonification beyond vitrinite reflectance (Rrandom%) and Tmax (maximum temperature of release of hydrocarbons) obtained from the analysis of Rock-Eval pyrolysis.
Tipo Tese
URI http://hdl.handle.net/10183/104912
Arquivos Descrição Formato
000940636.pdf (7.351Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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