Dinâmica sedimentar e arquitetura estratigráfica do Grupo Itararé (Carbonífero-Permiano) no centro-leste da Bacia do Paraná

Abstract

Resumo: O Grupo Itararé constitui a base da seqüência permocarbonífera da Bacia do Paraná e se destaca por conter registros das glaciações neopaleozóicas gonduânicas. Arenitos da unidade constituem importantes reservatórios para gás gerado em folhelhos marinhos devonianos (Sistema Petrolífero Ponta Grossa – Itararé!). A complexidade das associações de fácies, dada pela influência glacial na sedimentação, a carência de dados de subsuperfície e a baixa resolução bioestratigráfica dificultam a predição dos sistemas reservatórios. A gênese de espessas sucessões arenosas em bacias glaciadas paleozóicas é aspecto ainda pouco compreendido e que necessita de estudos adicionais envolvendo análise de fácies atrelada a conceitos modernos de estratigrafia de seqüências. No presente trabalho, são discutidos os resultados da análise estratigráfica do Grupo Itararé na porção centro-leste da Bacia do Paraná, enfocando a faixa de afloramentos no Estado do Paraná, sul de São Paulo e norte de Santa Catarina, bem como dados de subsuperfície provenientes de perfis e testemunhos de poços profundos. Na área de estudo, o Grupo Itararé é constituído por cinco classes de litotipos: 1. arenitos, 2. diamictitos, 3. folhelhos e lamitos indiferenciados, 4. ritmitos e fácies heterolíticas, e 5. conglomerados. Podem ser reconhecidas 32 fácies agrupadas em quatro associações genéticas: associação A (tilitos e depósitos de contato glacial), associação B (arenitos e conglomerados de outwash subaquoso), associação C (turbiditos e diamictitos subaquosos de ressedimentação e/ou chuva de detritos) e associação D (turbiditos e depósitos costeiros periglaciais). A natureza das fácies e o conteúdo fossilífero sugerem o predomínio de condições marinhas com forte influência glacial durante a sedimentação da unidade na área de estudo. Paleocorrentes indicam transporte preferencial de sedimentos para noroeste, norte e norte-nordeste. Superfícies estriadas intraformacionais evidenciam o avanço de geleiras sobre sedimentos inconsolidados, com paleofluxo médio no sentido sudeste-noroeste. As associações de fácies recorrem na vertical de forma cíclica, compondo pelo menos cinco sucessões limitadas por desconformidades, interpretadas como seqüências deposicionais. As seqüências podem ser rastreadas em superfície e subsuperfície, mediante seções de correlação entre perfis de poços e afloramentos. Os limites de seqüência são superfícies desenvolvidas por erosão glacial e/ou de água de degelo durante épocas de avanço de geleiras na bacia. Em áreas não glaciadas, estima-se que desconformidades correlatas resultaram de erosão subaérea durante queda do nível do mar por glácio-eustasia. A maior parte do registro estratigráfico constitui-se de fácies depositadas durante as épocas de recuo das massas de gelo e elevação eustática. Devido à influência das geleiras no aporte de sedimentos e na variação do espaço de acomodação, o empilhamento de cada seqüência comporta três tratos de sistemas deposicionais relacionados aos ciclos glaciais: trato de máximo glacial (associação de fácies A), trato de deglaciação (associação de fácies B e parte inferior da associação de fácies C) e trato de mar alto/queda (parte superior da associação C e associação D). As superfícies de inundação máxima situam-se em folhelhos marinhos, freqüentemente fossilíferos, da parte média da associação C. Potenciais reservatórios e aqüíferos ocorrem nos tratos de deglaciação e mar alto/queda. Sistemas reservatórios do trato de deglaciação incluem arenitos e conglomerados de outwash, freqüentemente canalizados, e lobos turbidíticos derivados de fluxos hiperpicnais, de geometria tabular e grande continuidade lateral. No trato de mar alto/queda, os sistemas reservatórios incluem depósitos costeiros a marinhos rasos regressivos, principalmente barras sigmóides de desembocadura e fácies litorâneas retrabalhadas por ondas.

Abstract: Itararé Group is a thick (up to 1 km) siliciclastic unit that comprises the sedimentary records of late Paleozoic glaciations in the Paraná Basin of Brazil. Glacially related sandstones are important aquifers and reservoir-rocks for hydrocarbon derived from Devonian marine shales (Ponta Grossa – Itararé Petroleum System!). Reservoir prediction is difficult due to glacial facies complexity, scarcity of subsurface data and poor biostratigraphic resolution. In addition, the genesis of thick glacially related sandstone succession is yet poorly understood. To elucidate this question, detailed facies and sequence stratigraphic analysis supported by modern concepts from Cenozoic and Paleozoic glacial environments are needed. This work presents results of a stratigraphic analysis carried out in the Itararé Group in central-eastern Paraná Basin. Data set includes detailed outcrop sections and petrophysical logs and core samples from deep exploration wells. In the study area, Itararé Group is composed of five lithological assemblages: 1. sandstones, 2. diamictites, 3. shale and mudstones, 4. rhythmites and heterolithic beds, and 5. conglomerates. Thirty two facies types were recognized, which can be grouped into four genetic associations: association A (tillites and subaerial to subaqueous ice-contact deposits), association B (subaqueous outwash sandstones and conglomerates), association C (turbidites, resedimented and rain-out diamictites) and association D (turbidites and nearshore sandstones and mudstones). Facies character and fossile content suggest that glacially influenced marine conditions prevailed during Itararé Group deposition. Paleocurrent data indicate sediment transport towards northwest, north and north-northeast. Soft-sediment striated surfaces reveal paleo-iceflow from southeast to northwest. The facies associations are stratigraphically repeated, forming at least five unconformity bounded units, interpreted as 3rd order depositional sequences. These sequences occur across most of outcrop area and can be recognized and correlated in the subsurface cross-sections. Sequece boundaries are erosional surfaces developed during ice advances by glacier and/or meltwater erosion, often showing subglacially eroded topography. In non-glaciated areas, these surfaces are correlative to unconformities generated by subaerial erosion due to glacio-eustatic fall in sea level. The bulk of the stratigraphic record are build up of glaciomarine deposits accumulated during ice retreat and glacio-eustatic sea level rise. Glacier dynamics provided strong influence on sediment supply and accommodation space, being a important control on stratigraphic architecture. As a consequence, three glacially-related depositional systems tract were interpreted: glacier maximum systems tract (association A), deglaciation systems tract (association B and lower half of association C) and highstand/falling stage systems tracts (upper association C and association D). Maximum flooding surfaces are recorded by marine shales within middle association C. Reservoir systems are expected to occur in the deglaciation and highstand/falling stage depositional systems tracts and include three basical types: 1. ice-proximal subaqueous outwash fans or aprons, partially confined in subglacially-eroded topographies; 2. river-borne hyperpycnal flow turbidites probably related to meltwater discharges from terrestrial ice sheets; 3. progading shallow marine and shoreline systems mainly composed of river-wave interaction delta lobes.