Quimioestratigrafia das rochas carbonáticas da formação Sete Lagoas : Grupo Bambuí - Arcos, MG

Abstract

Resumo

Resumo: Diversos estudos quimioestratigráficos foram realizados nos carbonatos neoproterozóicos do Grupo Bambuí, especificamente nas rochas da Formação Sete Lagoas, para caracterizações tectono-estratigráficas, paleoambientais, correlações regionais e exploratórias. Esses carbonatos têm relevância exploratória para uso do calcário em diversas aplicações industriais e como potenciais armazenadoras e talvez geradoras de óleo e gás. A região de estudo em Arcos, Minas Gerais, é importante produtora de calcário calcítico para a indústria de cimento e está ao sul de áreas de pesquisa licitadas pela ANP, para exploração de hidrocarbonetos na Bacia do São Francisco. Nessa pesquisa a quimioestratigrafia foi aplicada primeiramente como uma avaliação qualitativa dos carbonatos da Mineração Bocaina, matéria-prima usada pela Companhia Siderúrgica Nacional na indústria siderúrgica e de cimento. O estudo quimioestratigráfico da Formação Sete Lagoas foi realizado a partir de comparações estratigráficas em seção obtida ao longo de aproximadamente 150 m, em testemunhos de sondagem e descrição mesoscópica nas frentes de lavra. Foram feitas análises geoquímicas de elementos maiores e menores, análises mineralógicas e análises isotópicas (?13CPDB e ?18OPDB), interpretadas de forma integrada. A partir dos intervalos estratigráficos em número de seis (definidos pela mineração para exploração e uso industrial), foram definidas onze fácies sedimentares que, conforme características litológicas e quimioestratigráficas, foram definidas em cinco unidades geoquímicas: 1) Unidade Geoquímica A, com composição dolomítica no topo de até 20% de MgO, passando para calcítica na base, com abundantes estruturas estromatolíticas. Essa unidade mostrou um padrão isotópico para ?13C entre +0,5‰ e +1,5‰ e para ?18O entre -4‰ e -5‰; 2) Unidade Geoquímica B, intercalação de wackestone calcítico e mudstone calcítico com brechas sedimentares frequentes, em direção à base laminações escuras e possivelmente carbonosas passam a ocorrer em meio ao calcário, também ocorre brecha calcítica cuja origem pode ser hidrotermal; 3) Unidade Geoquímica C, ocorre um wackestone calcítico com gradação para uma marga, com a presença de micas e argilominerais aumentando em quantidade em direção à base. Nas Unidades B e C a composição é predominantemente calcítica, com 53% CaO, com incipiente aumento nos conteúdos de SiO2, Al2O3 e Fe2O3 na base da Unidade C; 4) Unidade Geoquímica D, continua a intercalação de calcário com o mudstone de composição margosa, na base da unidade começam a ocorrer camadas carbonosas escuras. A composição de CaO diminui para 38% enquanto SiO2, Al2O3 e Fe2O3 aumentam consideravelmente. Nas Unidades B, C e D observou-se um padrão na assinatura isotópica, com ?13C entre 0‰ e +1,5‰ e valores de ?18O entre -7‰ e -9‰; 5) Unidade Geoquímica E, há diminuição das camadas de calcário intercaladas ao mudstone margoso, com abundantes estratificações carbonosas ricas em matéria orgânica e ocorrências de pirita; nessas estratificações a SiO2 atinge 39% e a Al2O3, quase 9%. As assinaturas isotópicas dessa unidade são as mais negativas, com valores de -1‰ a -2‰ para ?13C e -10,5‰ a -12,5‰ para ?18O. Para a exploração do calcário, os intervalos utilizados pela mineração na lavra têm pouca correspondência com as unidades definidas, estudos geoquímicos mais detalhados e a implementação de melhorias poderiam significar uma maior sobrevida da mineração. Algumas características, tais como a presença de matéria orgânica nas rochas basais, a ocorrência de fraturamentos, brechas, microporosidade e grutas observadas nos níveis superiores são relevantes para posterior avaliação do potencial exploratório desta formação. A faciologia e as assinaturas de ?13C e ?18O obtidas ao longo das seções foram correlacionadas regionalmente e interpretadas como rampas carbonáticas marinhas, depositadas sobre possíveis depósitos pós-glaciais.

Abstract: Several stratigraphic and chemical analyses have been done in Neoproterozoic carbonate rocks of the Sete Lagoas Formation, Bambui Group, aiming a better understanding in tectonic-stratigraphic, paleoenvironments and ultimately to improve regional and exploratory correlations. These carbonate have relevance for exploration use of limestone in different industrial applications and as a potencial reservatoir in oil and gas. The study area in Arcos, Minas Gerais State is an important cement productive region and lately it has been also a target for oil and gas exploration. The National Petroleum Agency (ANP) has given concessions to Petrobras and other companies for hydrocarbon exploration in the Sao Francisco Basin, including some areas in the neighborhood of the city of Arcos. In the present research, chemical-stratigraphy was initially applied as qualitative evaluation in carbonate rocks of the Bocaina Mineração, used by the Companhia Siderurgica Nacional in metallurgic and cement industry. The chemical-stratigraphic studies of the Sete Lagoas Formation were performed using stratigraphic comparisons using about 150 meters of cores along with geological description in quarries inside the mining area. The geochemical analyses consisted of major and minor elements, mineralogical analysis, and isotopic analysis (?13CPDB e ?18OPDB), interpreted in an integrated way. The mining company has already defined six exploratory stratigraphic intervals. Using these six intervals as a guide, we defined eleven sedimentary facies grouped into five geochemical units, based mostly in lithological and chemical-stratigraphic aspects: 1) Geochemical Unit A, with stromatolic structures predominantly dolomitic in the top and calcitic towards the base of the unit. These unit revealed an isotopic pattern for ?13C between +0,5‰ and +1,5‰, and for ?18O between -4‰ and -5‰; 2) Geochemical Unit B, have calcitic wackestones interbedded with calcitic mudstones and sedimentary breccias are frequent. In the lower part of the section, dark laminations are present. It also occurs calcitic breccias of possible hydrothermal origin; 3) Geochemical Unit C, with calcitic wackestone grading into marl, micaceous. Clay minerals increasing towards the lower part of the unit. In the B and C Unities the calcitic composition is predominant, with 53% of CaO, with incipient increment in SiO2, Al2O3 and Fe2O3 contents, in the lower part of unit; 4) Geochemical Unit D, have limestones interbedded with marls with dark carbonaceous layers in the basal part. The CaO composition decreases to 38% whereas SiO2, Al2O3 and Fe2O3 increases considerably. In the B, C and D Units a pattern for ?13C between 0‰ and +1,5‰, and for ?18O between -7‰ and -9‰ has been found; 5) Geochemical Unit E, with limestone layers and marls decreases and organic matter-rich carbonaceous layers predominate. Pyrite is present. In these carbonaceous layers SiO2 reach 39% and Al2O3 almost reaches 9%. The isotopic signatures in this unit are the most negatives in locality, with values to ?13C between -1‰ to -2‰ and values to ?18O between -10,5‰ to -12,5‰. The chemical variation we found should be constantly checked by the exploration of limestones for cement and metallurgic purposes. The intervals used by the mining company have little correlation with our geochemical units. More detailed geochemical studies would improve exploration and could signify longer life for carbonate minings. Some of the described and analysed characteristics such as the presence of organic matter in the lowermost units, fracturing, brecciations, microporosity and caves, are important and should be taken into considerations as good potential for, either reservoir and source rocks for hydrocarbons. Facies and ?13C e ?18O signatures obtained in our studies were regionally correlated and interpreted as marine carbonate ramps deposited on top of possible glacial deposits.