Processos de deposição e remobilização de sedimentos no registro sin-rifte da Bacia do Recôncavo, Brasil

Abstract

Resumo: A Bacia do Recôncavo é uma bacia rifte bem conhecida no Brasil, que abriga campos produtivos de óleo e gás, sendo a Formação Maracangalha (Cretáceo inferior) crucial como reservatório. Apesar de estudos extensivos da Formação Maracangalha (membros Caruaçu e Pitanga), contradições associadas aos processos tanto na deposição de sedimentos quanto nas estruturas deformacionais causam incertezas nos modelos geológicos, dificultando a previsão das fácies reservatório. Geralmente relacionados a fluxos gravitacionais em águas profundas, há divergências na literatura, com alternativas sugerindo sedimentação em águas rasas. Este estudo teve como base análises detalhadas de 22 afloramentos ao longo da costa da Baía de Todos os Santos (Bahia, Brasil), além de análises de testemunhos dos campos de óleo e gás de Massapê, Lamarão, Jacuípe e Miranga, fornecendo uma análise completa da Formação Maracangalha. A pesquisa tem como objetivo estabelecer critérios para distinguir os processos e mecanismos envolvidos na deposição e deformação desses depósitos, definindo variações sedimentológicas e deformacionais, associações de fácies, sistemas deposicionais e o modelo conceitual. Além disso, o estudo procura estabelecer a relação genética entre os membros Pitanga e Caruaçu e os principais gatilhos das estruturas deformacionais. A análise dos dados revela 23 fácies, incluindo 6 fácies deformadas, levando à identificação de cinco associações de fácies (AF): i) frente delta proximal; ii) frente delta distal; iii) frente delta transitória para prodelta; iv) prodelta proximal; v) prodelta distal até bacinal. Essas AF implicam fluxos hipercocentrados e hipercinais, indicativos de sistemas deltaicos dominados por inundações fluviais e tempestades. A dispersão de sedimentos sugere dois sistemas deltaicos lacustres com entrada axial e lateral de sedimentos. Traços e peixes fósseis sustentam a interpretação de um ambiente lacustre raso. As estruturas de deformação de sedimentos inconsolidados incluem uma variedade de formas e representam liquefação e fluidização ligadas a vários processos, incluindo sin-deposicional, liquefação por cisalhamento (slumps) e fluidização pós-deposicional (injeções de areia). Arenitos intensamente deformados, associados a injeções de areia, revelam uma relação genética. O estudo revelou que os processos pós-deposicionais desempenharam um papel significativo na modificação dos depósitos deltaicos da Formação Maracangalha. Os Membros Pitanga e Caruaçu são mais adequadamente descritos como fácies, diferindo apenas no grau de deformação. A fácies Pitanga resulta da remobilização de uma fácies não deformada (Caruaçu). Deformações envolvendo o fluxo ascendente de fluidos porosos em fácies deltaicas arenosas fluidificaram e remobilizaram sedimentos, criando um complexo de injeções. O complexo de injeções Maracangalha, o primeiro descrito em uma bacia com reservatórios no Brasil, tem implicações para o modelo geológico atual e, por conseguinte, para o desenvolvimento da produção de reservatórios de hidrocarbonetos. Descobertas desse tipo também influenciaram estratégias de exploração em vários reservatórios de petróleo e gás globalmente, incluindo aqueles no Mar do Norte. No Brasil, a caracterização de um complexo de injeções pode ampliar a visão dos geólogos brasileiros na pesquisa de outros reservatórios e alterar a perspectiva exploratória das bacias onde ocorrem injeções.

Abstract: The Recôncavo Basin is a well-known onshore rift basin in Brazil, hosting productive oil and gas fields, with the Maracangalha Formation (early Cretaceous) playing a crucial role as a reservoir. Despite extensive studies of the Maracangalha Formation (Caruaçu and Pitanga members), contradictions regarding the processes involved in both sediment deposition and deformational structures have generated uncertainties in geological models, making the prediction of reservoir facies difficult. Initially perceived as deep-water gravity-driven deposits, there are inconsistencies in the literature, with alternative proposals suggesting shallow-water sedimentation. This study, based on detailed sedimentological analyses from 22 outcrops along the Todos os Santos Bay coast (Bahia state, Brazil), along with analyses of well-cores from Massapê, Lamarão, Jacuípe, and Miranga oil and gas fields, presents a comprehensive examination of the Maracangalha Formation. The research aims to establish criteria for distinguishing the processes and mechanisms involved in the deposition and deformation of these deposits, defining sedimentological and deformational variations, facies associations, depositional systems, and the conceptual model. Additionally, the study seeks to establish the genetic relationship between the Pitanga and Caruaçu members and the main trigger mechanisms for deformational structures. The data analysis reveals 23 distinct facies, including 6 deformed facies, leading to the identification of five facies associations (FA): FA 1 - proximal delta front; FA 2 - distal delta front; FA 3 - transitional delta front to prodelta; FA 4 - proximal prodelta; FA 5 - distal prodelta to lacustrine background. These FA imply hyperconcentrated and hyperpycnal flows, indicative of river- and storm-flood dominated delta systems. Sediment dispersal suggests two lacustrine delta systems with axial and lateral sediment input. Trace fossils and fossilized fish assemblages support the interpretation of a shallow lacustrine environment. The soft-sediment deformation structures include a diverse array of structures and represent liquefaction and fluidization linked to various processes, including syn-depositional, shear liquefaction (slumps), and post-depositional fluidization (sand injections). Intensely deformed sandstones are connected to sand injections, indicating a genetic relationship. The study revealed that the post-depositional processes played a significant modifying role in deltaic deposits of the Maracangalha Formation. The Pitanga and Caruaçu Members are more appropriately characterized as facies, differing solely in the degree of deformation. The Pitanga facies results from the remobilization of an undeformed (Caruaçu) facies. Deformations involving the upward flow of pore fluids in sandy delta facies fluidized and remobilized sediments, creating an injectite complex. The Maracangalha injectite complex, the first described in a reservoir-bearing basin in Brazil, has implications for the current geological model, and consequently, the development of hydrocarbon reservoir production. Such discoveries have also influenced exploration strategies in various oil and gas reservoirs worldwide, including those in the North Sea. In Brazil, characterizing an injectite complex can broaden the vision of Brazilian geologists in researching other reservoirs and modify the exploratory perspective of basins where injectites occur.