Minibasins and salt tectonics in northern Santos Basin : overview, main characteristics, and evolution

Abstract

Resumo: A tectônica salífera relacionada ao sal Aptiano (Fm. Ariri) influenciou a evolução de minibacias (depressões sin-halocinéticas) na Bacia de Santos, cuja porção norte é a maior produtora de hidrocarbonetos do Brasil. Logo, este estudo realizou o mapeamento sismoestratigráfico do bloco sísmico 3D Franco-Iara, traçando cinco superfícies (base e topo do sal, Turoniano, topo do Cretáceo e fundo do mar), gerando quatro isópacas (Fm. Ariri, Fm. Camburi, Fm. Frade e Fm. Itamambuca), identificando estruturas e geometrias intra-sal e distinguindo as principais características das minibacias em planta e secção, e reconhecendo sistemas sedimentares de águas profundas. Corpos de sal autóctones (espessura de 340 a 3170 m) diminuem maturidade em direção à bacia (muralhas de sal, salt stocks e welds à NW e anticlinais de sal à SE). Para o nordeste, há muralhas e anticlinais de sal de direção E/W com dobras isoclinais, enquanto no sul prevalecem anticlinais N/S com cavalgamentos intra-sal. Na base do sal, rampas de alto ângulo (>5º) separam altos estruturais em dois trends (NW/SE e NE/SW). A muralha de sal de Itapu-Búzios é uma muralha assimétrica de direção E/W, de 20 km de largura, com anticlinais casco de tartaruga, grabens cristas proeminentes (deslocamentos de 350 m), falhas lístricas cenozoicas e falhas en échelon em suas extremidades. Minibacias são arredondadas a alongadas, com diâmetros de até 10 km e espessuras entre 2,5 e 1,8 km. A Fm. Camburi é a menos espessa (max. 800 m), depocentros são circulares ou alongados em E/W, com larguras de 3 km, e predominam depocentros verticalmente empilhados, seguidos por subbacias e depocentros migrantes. A Fm. Frade é a mais espessa (max. 2.2 km), com mudanças constantes nas larguras dos depocentros (até 10 km) e geometrias tanto em planta (circulares a alongadas N/S) quanto em seção (predominam depocentros migrantes, seguidos por empilhados, mas com mergulho). O Cenozoico é marcado por MTDs halocineticamente influenciados, que variam em extensão (25-58 km2) e espessura (45-110 m). A Fm. Itamambuca possui os maiores depocentros (larguras de até 15 km), circulares, com predominância de depocentros migrantes, seguidos por empilhados verticalmente. A área de Franco-Iara registra a relação entre a evolução da tectônica salífera e minibacias. A Fm. Camburi registra uma fase inicial Albo-Cenomaniana de movimentação de sal radialmente convergente ao sul (formando corpos de sal e minibacias alongados em E/W), levando ao surgimento da muralha de Itapu-Búzios próximo a sub-bacias, além da formação de minibacias por diferença de densidade em áreas de baixo da base de sal. A Fm. Frade registra duas tendências do Cretáceo Superior: entrada sedimentar ao norte com propagação do sal para sul; e transladação do sal para leste formando minibacias alongadas N/S, ramp syncline basins e feições de contração em corpos de sal N/S, possivelmente relacionada à formação do Gap Albiano. A Fm. Itamambuca registra uma fase de declínio da tectônica salina (muralhas de sal colapsam e corpos de sal em altos da base do sal continuam a ascender), influenciados por ambientes sedimentares.

Abstract: Aptian salt (Ariri Fm.) underwent salt tectonics influencing the evolution of post-salt minibasins (synhalokinetic depressions) in Santos Basin. The northern part of this Basin is the most important Brazilian hydrocarbon producer, and studies there focus on the pre-salt rather than the intra-salt and post-salt. This study fills this gap by seismostratigraphically mapping the 3D Franco Iara seismic block. It emphasized five key-surfaces (salt-base, top-salt, Turonian, top of Cretaceous, seafloor) and four timeintervals isopaches (Aptian evaporitic Ariri Fm., Albian-Cenomanian Camburi Gr., Turonian-Maastrichian Frade Gr., Cenozoic Itamambuca Gr.), identifying intra-salt structures and geometries, minibasins’ main characteristics in plan-view and crosssections, and some deep-water sedimentary systems. Autochthonous salt bodies from Ariri Fm. (thickness ca. 340 to 3,170 m) decrease in maturity basinwards (NW salt walls, stocks and welds, and SE salt anticlines). Towards the north-east there are salt walls and anticlines with an E/W direction and intra isoclinal folds, whereas in the south N/S salt anticlines with intra-salt fold-and-thrust prevail. In the salt-base, higher (>5o) dipping angles separate structural highs in two main trends (NW/SE and NE/SW). Itapu-Búzios salt wall is a major (>20 km wide) E/W asymmetric salt wall with mockturtle anticlines, prominent crestal grabens (offsets of ca. 350 m), Cenozoic listric faults and en échelon faults in its ends. Post-salt minibasins exhibit a rounded to N/S elongated shape, with diameters up to 10 km and maximum thicknesses between 2.5 to 1.8 km. Camburi Gr. is the least thick (max. ca. 800 m), depocenters are nearcircular or E-W elongated in plan-view, with widths of ca. 3 km, and there is a predominance of vertically stacked depocenters, followed by subbasins and changing depocenters mainly in the northern and eastern areas. Frade Gr. is the thickest one (max. ca. 2.2 km), and there are constant changes in depocenters’ widths (up to 10 km), and geometries both in plan-view (rounded-shaped to N-S elongated) and crosssection (predominance of changing depocenters, followed by stacked but dipping). The Cenozoic passage is marked hallokinetic-influenced MTDs aligned in a W/E trend, with varying areal extents (25-58 km2) and thickness (45-110 m). Itamambuca Gr. presents the largest (widths up to 15 km) depocenters, which are predominantly roundedshaped, with a predominance of changing depocenters, followed by vertically stacked ones. A further aspect in the Franco Iara area is that it records the relationship between the evolution of salt tectonics and minibasins. Camburi Gr. records an Albian- Cenomanian initial phase of radially convergent of salt movement towards the south (forming EW-oriented salt bodies and EW-elongated minibasins), leading to the rise of Itapu-Buzios salt wall nearby subbasins, and initiating density-driven minibasins in base-salt low-relief areas. Frade Gr. records two Upper Cretaceous trends: northern sedimentary input and salt spreading towards the south; and salt E-directed translation forming N-S elongated minibasins, ramp syncline basins and contraction-related features within N/S salt bodies, which might be related to the Albian Gap formation. Cenozoic Itamambuca Gr. records a phase of decreasing salt tectonics (mature salt walls collapse and salt bodies above salt-base high continue rising), increasingly influenced by sedimentary settings.