Diagênese do Membro Mucuri e implicações para as condições paleoclimáticas às margens do Sistema Pré-Sal durante o Aptiano na Bacia do Espírito Santo

Abstract

Os arenitos do Membro Mucuri da Formação Mariricu (Aptiano) foram depositados nas margens do extenso sistema lacustre onde foram formados os volumosos reservatórios carbonáticos do Pré-Sal. Sua composição detrítica extremamente imatura, rica em feldspatos, micas e minerais pesados, foi proveniente de terrenos plutônicos soerguidos durante a fase rifte precedente, com sedimentos de primeiro ciclo erodidos sob clima seco e rapidamente transportados e depositados por sistemas fluviais. Limitado retrabalhamento por ondas nos depósitos lacustres marginais promoveu enriquecimento em micas, particularmente em biotita. Intensos processos eodiagenéticos foram produzidos pela interação desta mineralogia primária instável com águas meteóricas diluídas, ou com fluídos alcalinos lacustres. A distribuição desses dois tipos de fluídos variou dinamicamente, em resposta a variações climáticas e oscilações do nível do lago. A caulinita foi o principal cimento autigênico precipitado nos arenitos predominantemente afetados por águas meteóricas, enquanto que calcita e argilominerais esmectíticos foram os cimentos dominantemente precipitados pela percolação de fluídos alcalinos de derivação lacustre. A reação dos feldspatos potássicos e plagioclásios detríticos com água meteórica promoveu sua dissolução e/ou substituição por caulinita. A interação desses minerais com fluidos alcalinos causou sua substituição por argilominerais esmectíticos, K-feldspatos autigênicos e carbonatos, particularmente por calcita. Os grãos de biotita foram expandidos e substituídos por caulinita, vermiculita e siderita pelos fluidos meteóricos, ou por esmectitas, pirita, e calcita ou dolomita, nas reações envolvendo fluídos alcalinos lacustres. Os grãos de muscovita, bem mais escassos que os de biotita, foram expandidos e substituídos por caulinita pela interação com água meteórica, mas relativamente pouco afetados pelos fluídos alcalinos lacustres. Minerais pesados foram dissolvidos e substituídos por polimorfos de TiO2 e por caulinita, sob condições meteóricas, ou esmectitas, calcita ou dolomita, sob condições alcalinas. A alteração da composição essencial dos arenitos promovida pela intensa diagênese afetou significativamente sua composição química, e em alguns casos sua classificação composicional original. A cimentação teve, junto com a compactação, intenso impacto sobre a porosidade e permeabilidade dos arenitos Mucuri, controlando sua qualidade como reservatórios de petróleo. A caracterização dos processos que ocorreram durante a eodiagênese dos arenitos Mucuri é importante para ampliar a compreensão das condições paleoambientais reinantes às margens do sistema lacustre onde foram formados os extensos reservatórios carbonáticos aptianos do Pré-Sal.

The sandstones of the Mucuri Member from the Mariricu Formation (Aptian) were deposited at the margin of the extensive lacustrine system where voluminous Presalt carbonate reservoirs were formed. Their detrital composition, which is extremely immature and rich in feldspars, micas and heavy minerals, reflects provenance from plutonic terrains uplifted during the preceding rift stage. First-cycle sediments were eroded under dry climate, rapidly transported, and deposited by alluvial and short, ephemeral fluvial streams systems. Limited wave reworking in the marginal lacustrine deposits promoted enrichment of micas, mainly biotite. Intense eodiagenetic processes resulted from the interaction of the primary mineralogy with diluted meteoric water or lacustrine alkaline fluids. The distribution of these fluids varied dynamically, as a response to climate variations and lake level changes. Authigenic kaolinite cement was formed in sandstones affected by meteoric waters, while calcite and smectitic clays precipitated by the percolation of alkaline lacustrine fluids. The reaction of detrital feldspars with meteoric waters promoted their dissolution and/or kaolinization, while their interaction with alkaline fluids caused replacement by smectites, authigenic K-feldspar and carbonates, particularly calcite. Biotite grains were expanded and replaced by kaolinite, vermiculite and siderite under influence of meteoric fluids, or by smectite, pyrite, calcite and dolomite in reactions with alkaline fluids. Muscovite grains were expanded and kaolinized. Heavy minerals were dissolved and replaced by TiO2 and kaolinite under meteoric conditions, or smectite, calcite and dolomite under alkaline conditions. The intense diagenesis altered the sandstones essential detrital composition, and their chemical composition. Cementation and compaction affected intensely the porosity and permeability of the Mucuri sandstones, controlling their quality as oil reservoirs. The characterization of the Mucuri sandstones eodiagenetic processes is important to expand the understanding of the paleoenvironmental conditions prevailing at the margins of the lacustrine system where the extensive Pre-salt Aptian carbonate reservoirs were formed.