Geomorfologia sísmica e evolução da arquitetura deposicional de um leque submarino no cretáceo superior da Bacia de Santos

Abstract

Resumo: A geomorfologia sísmica trouxe um outro ponto de vista aplicado à análise de leques submarinos, possibilitando caracterizar a geometria e a composição de elementos deposicionais e reconstituir erosão, transporte e deposição. No entanto, estudos sobre a geomorfologia dos leques submarinos têm se ocupado principalmente em descrever um relativo curto período do tempo geológico, restringindo a interpretação de mudanças geomorfológicas e da arquitetura deposicional em sistemas individuais mais duradouros. Este trabalho apresenta a evolução geomorfológica e a arquitetura do leque submarino Maricá do Cretáceo Superior, norte da Bacia de Santos, região offshore SE Brasil. Utilizando sísmica tridimensional, foram mapeados cinco horizontes: Hz1 - base do leque; Hz2 - leque inferior; Hz3 - leque intermediário; Hz4 - leque superior; Hz5 - topo do leque. Isso possibilitou i) o acesso às estruturas e elementos do substrato onde o leque foi depositado, à arquitetura interna do leque, ao padrão de empilhamento dos lobos e à morfologia dos canais; ii) a medição do comprimento, da sinuosidade e da declividade de 113 canais contidos no leque; iii) a observação das mudanças morfológicas e deposicionais que ocorreram através do completo desenvolvimento do leque submarino. O leque submarino Maricá foi depositado diretamente sobre o Escorregamento Maricá e teve sua geometria influenciada pela rugosidade do topo do escorregamento e por altos estruturais causados pela halocinese. A interação entre a topografia do substrato também ocasionou mudanças morfológicas em elementos deposicionais e afetou a distribuição de areia. Seis lobos foram identificados e organizados em ordem estratigráfica (lobo 1 - l2; lobo 2 - L2; lobo 3 - L3; lobo 4 - L4; lobo 5 - L5; lobo 6- L6), revelando padrões agradacionais, progradacionais e eventos de mudança de lobos, apresentando um registro estratigráfico particular. De modo geral, o comprimento e a sinuosidade dos canais aumentam da base para o topo do leque e os dados classificados por lobos revelam que os canais tendem a ser mais curtos e menos sinuosos em estágios iniciais de migração de lobos e mais longos e mais sinuosos com a agradação/progradação dos lobos. Quatro tipos de morfologia de canal foram identificados (retilíneo, sinuoso, meandrante e tipo-entrelaçado), indicando que diferentes processos sedimentares ocorreram em um mesmo sistema turbidítico. Atributos sísmicos e dados de poços mostram que o leque submarino Maricá é um leque arenoso e a distribuição dos sedimentos mais grossos ocorrem principalmente como depósitos de preenchimento de canal. Além disso, cada morfologia do canal é responsável por gerar diferentes depósitos e empilhamentos de camadas com consideráveis impactos na qualidade de reservatório. Palavras-chave: Sísmica 3D. Ambiente marinho profundo. Sistema turbidíticos. Morfologia de canal submarine. Qualidade de reservatório.

Abstract: Seismic geomorphology is a powerful tool to access deep-water fans, allowing to characterize the geometry and composition of depositional elements and to reconstruct erosion, transport, and deposition. However, studies on deep-sea fan geomorphology have been applied mainly to describe a relatively short period of the geological time, preventing the interpretation of changes in geomorphology and the resulting depositional architecture of individual long-lived systems. Here we present the geomorphological evolution and architecture of the Maricá deep-sea fan in the Upper Cretaceous, northern Santos Basin, offshore SE Brazil. Using three-dimensional seismic data, we mapped five horizons (stratal slices): Hz1 - fan base; Hz2 - lower fan; Hz3 - middle fan; Hz4 - upper fan; Hz5 - fan top. Allowing us i) to access the deep-sea fan substrate topography, fan internal architecture, lobes stacking pattern, and channels morphology, ii) to measure channel length, sinuosity, and slope in 113 channels, and iii) to observe morphological and depositional changes throughout the full deep-sea fan development. The Maricá deep-sea fan was deposited directly onto the top topography of the Maricá slump and had its geometry also influenced by structural highs caused by halokinesis. The interaction between the depositional processes and the underlying topography also caused morphological changes in depositional elements and affected sand distribution. We identified six lobes and organized them in the stratigraphic order (lobe 1 - L1; lobe 2 - L2; lobe 3 - L3; lobe 4 - L4; lobe 5 - L5; lobe 6 - L6), reviling patterns of aggradational, progradational, and lobe switching events, resulting in a particular stratigraphic record. The overall channel length and sinuosity increase from base to top and data classified by lobes reveals that channels tend to be shorter and less sinuous at the initial phase of lobe switching and increase in length and sinuosity with lobe aggradation/progradation. Four types of channel morphology were identified (straight, sinuous, meandering, and braided-like), showing that different sedimentary processes occur on the same turbidite system. Seismic attributes and well data indicate that the Maricá deep-sea fan is a sand-rich fan and that coarse-grained sediments occur mainly as channel-fill deposits. Also, each channel morphology is responsible for creating different deposits and set of beds with considerable impact on reservoir quality. Keywords: 3D seismic. Deep-sea environment. Turbidite system. Submarine channel morphology. Reservoir quality.