Evidências das condições paleombientais às margens do sistema pré-sal com base no membro Mucuri, Aptiano, Bacia do Espírito Santo

Abstract

O Membro Mucuri da Formação Mariricu, Aptiano da Bacia do Espírito Santo, foi depositado às margens do sistema lacustre que deu origem aos extensos reservatórios do Pré-Sal. O presente trabalho visa reconstruir as condições paleoambientais de deposição, origem e circulação dos fluidos atuantes na unidade. O estudo envolveu petrografia sistemática quantitativa, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica, e análises isotópicas de C, O, S e Sr de carbonatos e sulfatos diagenéticos. A unidade é formada por depósitos clásticos, constituídos por arenitos, conglomerados e lutitos, e não-clásticos, correspondentes a evaporitos, carbonatos microbiais e químicos. Os arenitos variam de finos a predominantemente grossos, sendo os finos comumente micáceos. A composição primária predominantemente feldspática, com grãos subangulares a angulares, e a granulometria grossa são indicativos de transporte curto e rápido, desde blocos soerguidos do embasamento granítico-gnáissico, para as margens do sistema lacustre. A calcita, constituinte diagenético mais abundante, foi precipitada posteriormente à esmectita e a caulinita, porém ainda antes do soterramento efetivo, como evidenciado pelo empacotamento frouxo das amostras com abundante cimentação. Os valores de δ18O indicam precipitação rasa, a baixas temperaturas, a partir de águas meteóricas não modificadas. Valores negativos de δ13C são predominantemente relacionados à redução do sulfato por bactérias, o que é consistente com a comum ocorrência de pirita framboidal, enquanto valores neutros e positivos podem ser atribuídos à oxidação e fermentação metanogênica, respectivamente. As razões de 87Sr/86Sr, consideravelmente superiores aos valores oceânicos do Cretáceo, indicam intensa interação dos fluidos precipitantes de origem meteórica com materiais da crosta continental. A autigênese de caulinita está associada à circulação de fluidos meteóricos, enquanto a formação de esmectita foi relacionada à interação com os fluidos alcalinos lacustres. Oscilações do nível do lago relacionadas às variações climáticas controlaram a distribuição destes fluidos e dos argilominerais gerados. Os evaporitos são compostos predominantemente por nódulos de anidrita, que substituíram e deslocaram os depósitos lamosos e arenosos finos de offshore hospedeiros, indicando precipitação precoce, anterior a um soterramento efetivo. Os valores de 87Sr/86Sr das anidritas, bastante superiores aos valores oceânicos do Cretáceo, indicam derivação de fluidos não-marinhos que experimentaram significativa interação com materiais da crosta continental. A origem do SO4-2 e Ca+2 pode, portanto, ser associada ao sistema lacustre adjacente. Esteiras e lentes microbiais de textura grumosa e criptocristalina, concreções microcristalinas, esferulíticas e crostas fibrosas de calcita substituíram e deslocaram localmente os sedimentos lamosos e arenosos finos. Sua ocorrência indica a influência de processos típicos das áreas offshore do sistema lacustre alcalino do Pré-sal em áreas marginais costeiras do sistema durante episódios transgressivos. Os resultados desse trabalho devem contribuir para o entendimento das condições paleoambientais preponderantes às margens do sistema lacustre do Pré-Sal.

The Mucuri Member of the Mariricu Formation, Aptian of the Espírito Santo Basin, was deposited along the margins of the lacustrine system that originated to extensive pre-salt reservoirs. This work aims to reconstruct the paleoenvironmental conditions of deposition, origin and circulation of the fluids that affected the unit. The study involved systematic quantitative petrography, X-ray diffraction, electron microscopy, and C, O, S and Sr isotopic analyses of diagenetic carbonates and sulfates. The unit is constituted by clastic deposits, comprising sandstones, conglomerates and lutites, and non-clastic deposits, corresponding to evaporites, microbial and chemical carbonates. The sandstones range from fine-grained to predominantly coarse-grained, being the fines commonly micaceous. The predominantly feldspathic primary composition, with subangular to angular grains and coarse particle size, are indicative of short and fast transportation, since uplifted blocks of the granitic-gneissic basement, to the margins of the lacustrine system. Calcite, the most abundant diagenetic constituent, was commonly precipitated after smectite and kaolinite, but still before effective burial, as evidenced by the loose packing of samples with abundant cementation. The δ18O values indicate shallow precipitation at low temperatures from unmodified meteoric waters. Negative δ13C values are predominantly related to bacterial sulfate reduction, what is consistent with the common presence of framboidal pyrite, while neutral and positive values can be ascribed to oxidation and methanogenic fermentation, respectively. The 87Sr/86Sr ratios, substantially higher than those of Cretaceous seawater, indicate precipitation from non-marine fluids of meteoric origin, with substantial interaction with continental crust materials. Kaolinite authigenesis is associated to the circulation of meteoric fluids, while smectite formation was related to the interaction with lacustrine alkaline fluids. Lake level fluctuations related to climate variations controlled the distribution of these fluids and the generated clay minerals. Evaporites are predominantly composed of anhydrite nodules that have replaced and displaced the host offshore mud and fine sand deposits, indicating early precipitation, before an effective burial. The 87Sr/86Sr ration of the anhydrites, considerably higher than the Cretaceous oceanic waters, indicate precipitation from non-marine fluids that interacted with continental crust materials, suggesting a lacustrine origin. The origin of SO4-2 and Ca+2 can, thus, be associated with the adjacent lacustrine system. Microbial mats and lenses of cryptocrystalline and clotted textures, microcrystalline and spherulitic concretions, and fibrous calcite crusts have locally replaced and displaced the fine sandy and muddy sediments. Their occurrence indicates the influence of processes and condition typical of the offshore areas of the Pre-salt alkaline lake in marginal coastal areas of the system during transgressive episodes. The results of this work shall contribute to the understanding of the paleoenvironmental conditions prevailing along the margins of the pre-salt lacustrine system.