Atelier17

Paradigma 1

As linhas sísmicas são uma ferramenta de alta resolução para a determinação da cronoestratigrafia : numa linha sísmica há linhas tempo, mas as linhas fácies não são muito evidentes.

Esta linha sísmica do offshore da Mahakam (Indonésia) ilustra, perfeitamente, a progradação dos aparelhos deltaicos para o mar (SE). Sismicamente (tendo em conta a resolução sísmica, que nesta linha é, mais ou menos, 30-40 metros), a bacia não tem plataforma continental. A ruptura de inclinação da superfície de deposição costeira é, praticamente, coincidente com a ruptura continental. Os intervalos transgressivos, e em particular, os cortejos transgressivos dos ciclos-sequência não se podem pôr em evidência. Na tentativa de interpretação geológica em fácies (litologia e ambientes sedimentares), ilustrada na linha de baixo, as linhas fácies, que não são sublinhadas por nenhum reflector sísmico, cortam, nitidamente, as linhas cronoestratigráfica, ou seja, os reflectores sísmicos. Este facto, que foi observado pela primeira vez nos anos 60, pelos geocientistas da Exxon a quando da pesquisa do offshore da Guiné Bissau, observa-se em todas as linhas sísmicas. Ao longo dum reflector (linha cronoestratigráfica) há várias litologias e diferentes ambientes sedimentares.

Paradigma 2

A natureza cíclica das sucessões estratigráficas pode explicar-se pela Eustasia.

A superfície média do oceano ou geóide marinho, que segundos as leis da hidrostática, é uma superfície equipotencial., não é perfeitamente esférica nem o campo gravitário da Terra é perfeitamente homogéneo. Neste modelo, a cor avermelhada indica um campo da gravidade mais forte do que a média. A cor azul indica um campo gravitário mais fraco do que a média. O eustatismo, isto é, as variações relativas do nível do mar, é considerado como o factor determinante da ciclicidade dos depósitos sedimentares. O papel da tectónica está, principalmente, ligado à amplitude da acomodação. Uma subida eustática é, raramente, superior a 10-15 metros. Contudo, quando associada a uma subsidência de 100 metros, por exemplo, o aumento do espaço disponível para os sedimentos (acomodação) é de 100-115 metros. Por outro lado, a taxa das variações eustáticas é muito mais rápida do que a das variações da subsidência .

Paradigma 3

As mudanças eustáticas a longo prazo são induzidas pela Tectónica das Placas .

Na teoria da Tectónica das Placas, a crosta oceânica é criada na dorsal média oceânica. A crosta oceânica antiga e densa duma placa tectónica entra em subducção, isto é, desliza sob outra placa ao longo das chamadas zonas de Benioff (ou de subducção de tipo-B). A subducção da crosta faz variar o volume das bacias oceânicas o que, a longo prazo, é uma das causas do eustatismo, uma vez que o volume de água sob todas as suas formas é, assumido, constante. Quase todos os geocientistas pensam que a quantidade de água, sob todas as suas forma (liquida, sólida e gasosa), é constante desde a formação da Terra há 4,5 Ga (10^12 anos atrás (doze milhões de milhões de anos atrás ou 12 biliões de anos atrás). Função da amplidão das dorsais oceânicas o volume das bacias oceânicas varia. Na fase de alastramento oceânico, o volume das bacias oceânicas diminui, uma vez que há formação de montanhas oceânicas (dorsais oceânica), o que produz uma subida eustática. Ao contrário quando os continentes começam a aproximar-se uns dos outros devido à subducção da crosta oceânica antiga e das dorsais ao longo das zonas de subducção de tipo-B, o volume das bacias aumenta o que implica uma descida do nível do mar.

Paradigma 4

Os ciclos estratigráficos induzidos por ciclos eustáticos de 3 ordem, são os ciclos-sequência que, geralmente, estão debaixo da resolução sísmica. Unicamente em áreas com uma taxa de deposição muito grande é que os ciclos-sequência se podem reconhecer e mapear nas linhas sísmicas. Contudo, à escala natural 1:1, ou seja no campo, os ciclos-sequência são perfeitamente visíveis, assim como nas diagrafias eléctricas.

Neste modelo de deposição (muito exagerado verticalmente) estão representados três ciclos-sequência, dois dos quais são incompletos. De baixo para cima : (i) Os intervalos 1-5 formam o ciclo-sequência incompleto inferior ; (ii) Os intervalos 6-21 formam um ciclo-sequência completo ; (iii) Os intervalos 22-29 formam o ciclo-sequência incompleto superior. Os ciclos-sequência são limitados por superfícies de erosão (discordâncias), induzidas por descidas relativas do nível do mar que se podem evidenciar por biséis de agradação e biséis somitais ou superiores Todos estes ciclos-sequência são constituídos por paraciclos induzidos paraciclos eustáticos, que neste modelo duram 100 mil anos (a diferença de idades entre 2 e 1, 3 e 2, ou 15 e 14 é sempre 100 mil anos. O ciclo-sequência completo (6-21) é formado por diferentes cortejos sedimentares : 1) 6 e 7 formam os cones submarinos de bacia ; 2) 8 e 9 formam os cones submarinos de talude ; 3) 10 e 11 formam o prisma de baixo nível do mar ; 4) 12, 13 e 14 formam o cortejo transgressivo ; 15, 16, 17, 18, 18, 20 e 21 formam prisma de alto nível do mar. O conjunto dos cones submarinos de bacia (acrónimo ou sigla - CSB), cones submarinos de talude (CST) e o prisma de baixo nível formam o cortejo de baixo nível do mar (CBN). Convencionalmente, dentro de um ciclo-sequência, os geocientistas consideram, unicamente, três cortejos sedimentares : (A) Cortejo de baixo nível (CBN), no qual se podem diferenciar três membros ; a.1- cones submarinos de bacia (CSB) ; a.2- cones submarinos de talude (CST) e a.3- prisma de baixo nível (PBN) ; (B) Cortejo transgressivo (CT) e (C) Cortejo de alto nível do mar (CAN) ou Prisma de alto nível (PAN). Como se pode constatar na parte inferior desta figura, à escala natural, nenhum dos ciclos-sequência (completos ou incompletos) deste modelo se pode pôr en evidência. Como, em geral, uma linha sísmica convencional (não-migrada ou migrada) tem uma escala vertical (tempo) exagerada entre 3 e 5 vezes, em relação a escala horizontal (métrica), é fácil de compreender porque é que os ciclos-sequência são difíceis de pôr em evidência.

Paradigma 5

O conhecimento geológico precede toda observação dos dados sísmicos : A Teoria precede a Observação (K. Popper, 1934) .

Exemplo 1 : Como observar ou identificar intervalos com características de rochas-mãe nas linhas sísmicas ?

Nesta tentativa de interpretação geológica duma linha sísmica do Golfo do México, cuja linha virgem está ilustrada na parte superior, o geocientista que fez a tentativa de interpretação sabia à priori que : (i) O Golfo do México corresponde a uma bacia do tipo-Mediterrâneo (formação de uma margem divergente, desde a que a cintura dobrada subjacente se rompeu com uma oceanização associada) ; (ii) Que a margem divergente está associada ao ciclo de invasão continental pós-Pangeia, o qual é constituído por duas fases estratigráficas, como ilustrado na figura seguinte ; (iii) A fase estratigráfica (sublinhada pela flecha verde) tem um geometria retrogradante, enquanto que a fase estratigráfica regressiva (sublinhada pela flecha castanha) tem uma geometria progradante. O limite entre estas duas fases corresponde à superfície de base das progradações do Cenomaniano / Turoniano, com a qual estão associadas as rochas-mãe marinhas mais prováveis. Rochas-mãe secundárias alternativas são possíveis na parte inferior da margem, em particular nos calcários sobrejacentes ao intervalo evaporítico.

As Bases Teóricas

O Fanerozóico é constituído por dois ciclos de invasão continental induzidos por dois ciclos estratigráficos de 1a ordem. O primeiro ciclo de invasão continental é chamado vulgarmente Paleozóico, enquanto que o segundo ciclo, o mais recente, é chamado Meso-Cenozóico. O primeiro ciclo é o resultado da ruptura do supercontinente Proto-Pangeia e da aglutinação dos continentes, que tal ruptura originou, que criou o supercontinente Pangeia. O último ciclo de invasão continental (Meso-Cenozóico) é o resultado da ruptura do supercontinente Pangeia e da aglutinação dos novos continentes que começo, muito provavelmente, no Cretácico Tardio. Cada um destes ciclos de invasão continental é constituído por duas fases estratigráfica. A fase estratigráfica inferior é a fase transgressiva, cuja geometria é retrogradante. ou seja, que os sedimentos que a formam se espessam para o continente antes de se biselarem de maneira, mais ou menos, abrupta. A fase estratigráfica superior regressiva tem uma geometria progradante, quer isto dizer que os sedimentos que a compõem se espessam para o mar antes de se desengrossarem por biséis progradação. A fase transgressiva do ciclo de invasão continental Paleozóico foi induzida pelo subida eustática que começou no Precâmbrico e atingiu o seu acme no Ordovícico / Silúrico, A fase regressiva está associada a descida eustática (não confundir com descida relativa do nível do mar) que começou no Ordovícico / Silúrico e terminou com a formação da Pangeia. No ciclo eustático de primeira pós -Pangeia, a subida eustática responsável da fase transgressiva começou com a ruptura da Pangeia e terminou no Cenomaniano / Turoniano, enquanto que a descida eustática, responsável da fase regressiva do ciclo estratigráfico começou no Cenomaniano / Turoniano de continua, ainda, hoje em dia. Os limites entre as fases transgressivas e regressivas correspondem a superfícies basais de progradações maiores com as quais se depositam as rochas-mãe marinhas.

Um ciclo de invasão continental é constituído por subciclos, limitados por discordância, e depositados em associação com ciclos eustáticos de segunda ordem, cuja duração varia entre 3-5 e 50 milhões de anos. Como ilustrado nesta figura, cada subciclo de invasão continental é formado por uma fase estratigráfica transgressiva de segunda ordem que é sobreposta por uma fase regressiva. Os limites entre estas fases, são superfícies de base das progradações menores, com as quais rochas-mãe marinhas secundárias podem estar associadas.

Esta figura ilustra o movimento das placas litosféricas paleozóicas (resultantes da ruptura do supercontinente Proto-Pangeia ou Rodínia) e das placas pós-Pangeia. Depois da ruptura do supercontinente Proto-Pangeia, os continentes, que as placas suportam, começaram por se afastar uns do outros (fase de alastramento ou de expansão), para a seguir, depois de atingirem o máximo de afastamento, começarem a aproximar uns dos outros até colidirem e formarem um novo supercontinente (Pangeia) no Permo / Triásico. Depois da ruptura da Pangeia, novas placas litosféricas se individualizaram transportando com elas continentes. Ao Cenomaniano / Turoniano, os continentes atingiram o máximo de afastamento entre eles (fim da fase estratigráfica transgressiva). Em seguida, as placas começaram a desaparecer ao longo das zonas de subducção de Benioff (subducção do tipo-B) e os continentes a aproximar-se uns dos outros para daqui a alguns milhões de anos formarem um novo supercontinente.

A curva eustática aqui ilustrada (longo prazo alisada) exibe dois altos eustáticos, um no Paleozóico (Câmbrico / Ordovícico) e outro no Meso-Cenozóico (Cretácico, Cenomaniano / Turoniano). Estes dois clímax da curva eustática correspondem às épocas geológicas em que o volume das bacias oceânicas era mínimo (muitas dorsais oceânica), o que para a mesma quantidade de água causa uma subida eustática. A conjectura que a quantidade de água, sob todas as suas formas, é constante é seguida pela grande maioria dos geocientista. Como ilustrado estes dois pontos culminantes da curva eustática separam as fases estratigráficas transgressivas das regressivas, o que corresponde ao momento em que a extensão das plataformas continentais é máxima (quando as rupturas de inclinação das superfícies de deposição estão o mais afastadas, para o continente, das rupturas continentais).

As discordância estão realçadas pela linhas vermelhas, como Proterozóico Tardio, enquanto que as superfícies de base das progradações, dos principais subciclos de invasão continental, estão sublinhadas por linhas tracejadas de cor verde, como, por exemplo, Devónico Tardio. Das mais antigas para as mais modernas, as idades das superfícies de base das progradações ricas em matéria orgânica (rochas-mães potenciais) são : (i) Silúrico Inicial, que gerou ± 9% das reservas de petróleo e gás ; (ii) Devónico Tardio (± 8%) ; (iii) Pérsico Superior (± 8%) ; (iv) Toarciano (1%) ; (v) Jurássico Tardio (±29%) ; (vi) Cretácico Inicial (±32%) e (vii) Oligo-Miocénico (±12%). Tendo em linha de conta os hidrocarbonetos perdidos, em superfície, durante a orogenia Hercínica, pode dizer-se que a maioria dos hidrocarbonetos foram gerados pelas rochas-mãe marinhas associadas com as superfícies de base das progradações dos ciclos estratigráficos de invasão continental. As rochas-mãe do Jurássico Tardio e Cretácico Inicial geraram, praticamente, 60% das reservas mundiais de petróleo e gás. Não se pode dizer que as rochas-mãe marinhas associadas com a superfície de base das progradações principal do Paleozóico (Ordovícico / Silúrico) geraram menos hidrocarbonetos do que as rochas-mãe marinhas associadas com a superfície de base das progradações principais do ciclo de invasão continental pós-Pangeia, uma vez que entre as existe a grande fase de erosão criada pela orogenia Hercínica. Uma grande parte dos hidrocarbonetos gerados pela rochas-mãe paleozóicas foi perdida em superfície.

Exemplo 2 : Como observar ou identificar intervalos com características de rochas-mãe nas linhas sísmicas, em particular, os níveis de rochas-mãe secundários ?

Nesta tentativa de interpretação geológica duma linha sísmica regional do onshore da Argélia, debaixo da discordância Hercínica, duas superfícies de base da progradações são, mais ou menos, bem visíveis : (i) A inferior é de idade Silúrico Inicial e (ii) A superior é de idade Devónico Tardio, como prognosticado na figura anterior. Teoricamente, os sedimentos orgânicos associados com estas duas superfícies de base das progradações são, provavelmente, os melhores candidatos a rochas-mãe marinhas potenciais.

Exemplo 3 : Como encontrar acumulações económicas de petróleo associadas com armadilhas não-estruturais ?

A teoria diz que as acumulações de hidrocarbonetos economicamente produtivos são o resultado da combinação de condições litológicas, estruturais e hidrodinâmicas favoráveis. Sempre que um ou mais destes factores é desfavorável os resultados geralmente são : Um Sucesso Geológico, mas um Fracasso Económico. É relativamente raro, mas não impossível, haver armadilhas hidrodinâmicas puras. No entanto, pode dizer-se que, praticamente, em todos os campos petrolíferos gigantes, uma importante componente hidrodinâmica está presente.

Na parte superior desta figura está ilustrado o mecanismo geológico, que nas bacias interna ao arco, pode produzir armadilhas hidrodinâmicas ou reforçar armadilhas não-estruturais, uma vez que, por definição, nestas bacias há, quase sempre, inversão tectónica importantes. Este mecanismo se faz em cinco fase tectónico-sedimentares : (i) Extensão e preenchimentos dos grabens, o que quer dizer, que durante o alargamento (subsidência diferencial) da região interna ao arco vulcânico se formaram bacias de tipo-rifte que foram preenchidas por sedimentos, localmente ricos em matéria orgânica , (ii) Desde que o alongamento terminou uma fase de abatimento (subsidência térmica) se iniciou com o deposito de areias transgressivas (rochas-reservatório) que rapidamente são coberta por argilas (rochas-de-cobertura) e se desenvolver um fluxo hidrodinâmica ascendente (centrífugo), uma vez que a pressão da água é mais forte em profundidade ; (iii) Inversão sem reactivação das falhas normais de bordadura das bacias de tipo-rifte, o que permite ainda um fluxo hidrodinâmico centrifugo montante ; (iv) Encurtamento (compressão) com reactivação das principais falhas normais pré-existentes e formação duma estrutura anticlinal que transforma o fluxo hidrodinâmico centrífugo montante em descendente, o que pode criar armadilhas hidrodinâmicas, principalmente, nas areais transgressiva retrogradantes ; (vi) A fase de encurtamento é seguida por fase de tranquilidade tectónica, na qual os sedimentos depositados fossilizam a discordância criada pela inversão tectónica. As linhas sísmicas ilustram armadilhas estruturais do onshore da Venezuela, que são praticamente todas secas (sem hidrocarbonetos armadilhados), uma vez que o clímax da inversão tectónica é posterior a migração dos hidrocarbonetos. Contudo, os resultados dos poços de exploração perfurados a linha sísmica ilustrada à direita sugerem, fortemente, a possibilidade de armadilhas hidrodinâmicas. ou com uma forte componente hidrodinâmica, uma vez que os poço com hidrocarbonetos (acumulação rentável) esta localizado num baixo estrutural e que as rochas reservatório são areias transgressivas com uma geometria retrogradante acentuada.

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