A maioria das ocorrências documentadas de hidrocarbonetos em sistemas petrolíferos de bacias sedimentares, incluindo estudos sobre a história térmica e migração de fluidos são diretamente associadas a reservatórios convencionais (arenitos e calcários permeáveis). Apesar dos folhelhos representarem majoritariamente rochas geradoras de hidrocarbonetos, também são considerados importantes reservatórios não convencionais de hidrocarbonetos líquidos ou gasosos. Os folhelhos oleígenos da Formação Irati (Permiano) apresentam ampla distribuição na Bacia do Paraná e podem representar importante recurso energético não convencional. Nesse sentido, este estudo tem como objetivo prover novas informações sobre a geração e migração de hidrocarbonetos na Formação Irati e unidades adjacentes (formações Serra Alta e Corumbataí). A Formação Irati se diferencia por ser considerada sistema petrolífero não convencional e atípico, afetado por amplo evento magmático que contempla uma das maiores províncias ígneas (Large Igneous Province, LIP) remanescentes do continente Gondwana, a LIP Paraná (Eocretáceo). Este estudo se destaca por caracterizar inclusões fluidas aquosas (AqFI\'s) e compostas por hidrocarbonetos (HCFI\'s) hospedadas em minerais autigênicos (calcita e quartzo) da Formação Irati e de corpos ígneos da LIP Paraná. Para análise de inclusões fluidas, foram empregados ensaios microtermométricos em inclusões fluidas e microscopia confocal de varredura (CSLM). Também foram realizadas análises de isótopos estáveis de carbono e oxigênio em veios de calcita, análises de ressonância magnética nuclear (13C NMR CP/MAS) em querogênio e reflectância de vitrinita (Ro) em matéria orgânica contida nos folhelhos da Formação Irati. Os espectros de 13C NMR CP/MAS do querogênio das amostras estudadas exibem duas bandas largas que indicam a presença de carbonos alifáticos (0 a 70 ppm) e aromáticos (100 a 180 ppm), e aromaticidade (far) do querogênio ao redor de 30 %. Os valores de Ro variam entre 0,4 a 0,8 % com média de 0,6 %, apontando para um folhelho de maturidade baixa e temperaturas de soterramento entre 60 e 80 °C, em uma área com ausência de corpos magmáticos intrusivos. Estas evidências estão em contraste com as temperaturas de homogeneização (Th) em AqFI\'s, que variam entre 50 e 330 °C, coexistentes com HCFI\'s, que variam de 50 a 200 °C, obtidas em amostras localmente próximas a sill de diabásio no município de Limeira (SP) na borda leste da Bacia do Paraná. Parâmetro físico de fração volumétrica (Fv) combinado com Th de HCFI\'s hospedadas em veios de calcita nas formações Irati e Corumbataí permitiu classificar os hidrocarbonetos líquidos aprisionados nas inclusões fluidas como black oil, ou seja, um óleo caracterizado por hidrocarbonetos leves a médios com pequena variação de densidade associado a fluidos de densidade média a baixa. O modelo Pressão-Volume-Temperatura (P-V-T) estimado para os fluidos aprisionados sugere abertura de veios extensionais e aprisionamento de HCFI\'s em regime de pressão sub-hidrostática a hidrostática (~300 bar) e temperatura real de aprisionamento de 135 °C, o que apontaria para profundidade superior a 2 km alcançada pela Formação Irati durante o Eocretaceo, caso a história térmica tenha sido controlada somente por soterramento. Esta pressão está associada a um sistema petrolífero raso, cuja circulação pervasiva de fluido aquoso de origem substancialmente meteórica com mistura parcial de fluido de poro, pode ter sido responsável pela biodegradação de hidrocarbonetos na borda leste da Bacia do Paraná. Os dados obtidos no desenvolvimento deste estudo, sugerem que na borda leste da bacia, a Formação Irati pode ter atingido profundidade suficiente para gerar hidrocarbonetos líquidos heterogêneos (°API entre 20-40) durante o Eocretáceo. / Most studies about thermal evolution and fluid migration in petroleum systems are focused on conventional reservoirs (sandstones and permeable limestones). Despite of shales represent most of the petroleum source rocks, they are considered important unconventional reservoirs of petroleum and natural gas. The oil shales of the Irati Formation (Permian) have widespread distribution in the Paraná Basin and might represent an important unconventional energy resource. This study aims to provide new insights on the generation and migration of hydrocarbons in the Irati Formation and adjacent units (Serra Alta and Corumbataí formations). The Irati Formation stands out as an unconventional and atypical petroleum system, which was affected by one of the world\'s largest igneous provinces (Large Igneous Province, LIP), the LIP Paraná (Early Cretaceous) in western Gondwana. Thus, this study stands out to characterize aqueous fluid inclusions (AqFI\'s) and hydrocarbon fluid inclusions (HCFI\'s) hosted in authigenic minerals of the Irati Formation and in intruded igneous bodies associated to the Paraná LIP. Microthermometric and confocal scanning laser microscope (CSLM) analyzes were applied to aqueous and hydrocarbons fluid inclusions. Stable carbon (C) and oxygen (O) isotopes analyzes were performed in calcite veins. Additionally, analyzes of solid-state carbon nuclear magnetic resonance with cross polarization at magic angle spinning (13C NMR CP/MAS) in kerogen and vitrinite reflectance (Ro) in shale samples of the Irati Formation shales were also performed. The 13C NMR CP/MAS spectra of the kerogen show two broad bands which indicate the presence of aliphatic (0-70 ppm) and aromatic carbons (100-180 ppm) and kerogen aromaticity (?ar) around 30 % in the southeastern part of the Paraná Basin. The Ro values varying between 0.4 and 0.8 % with average of 0.6 % suggest a low maturity kerogen for the studied Permian organic-rich shales and a temperature window between 60 and 80 °C, in an area with absence of magmatic intrusive bodies. This paleotemperatures are relatively lower than the homogenization temperatures (Th) obtained in aqueous fluid inclusions (50-330 °C) coeval with hydrocarbon fluid inclusions (50-200 °C) occurring in samples from shales nearly located to the diabase sill in the northeastern part of the basin. Physical parameter of vapor fraction volume (Fv) combined with the Th of the hydrocarbon fluid inclusions hosted calcite veins of the Corumbataí (overlaying the Irati Formation) and Irati Formation allowed the classification of the liquid hydrocarbons as black oil, which means an oil characterized by medium to light hydrocarbons with small variation of density associated with medium to low density fluids. The Pressure-Volume-Temperature (PVT) model estimated suggests the opening of subvertical extensional veins and hydrocarbon fluid inclusions entrapment within subhydrostatic to hydrostatic pressure regime (~300 bar) and real trapping temperature of 135 °C for hydrocarbons fluid inclusions, pointing out to 2 km depth achieved by the Irati Formation during the Early Cretaceous. This pressure is associated to a shallow petroleum system which a meteoric pervasive aqueous fluid circulation could be responsible for the biodegradation of hydrocarbons in the northeastern part of the Paraná Basin. The data obtained in this study suggest that the Irati Formation might have reached the temperature window to generate heterogeneous liquid hydrocarbons (°API between 20-40) during the Early Cretaceous.

Nas últimas décadas, os Lagerstätten estiveram no centro das discussões relativas à história paleobiológica e geológica da Terra. Em particular, o Membro Crato da Formação Santana (Bacia do Araripe, Nordeste do Brasil) é um dos mais significantes Lagerstätten do Cretáceo já que registra invertebrados, vertebrados e plantas excepcionalmente preservados em sedimentos carbonáticos de um palaeolago. O principal objetivo desta dissertação é lançar luz sobre os processos de preservação responsáveis pela fossilização de insetos e peixes com tecidos moles em 3D. Lâminas petrográficas e diversas técnicas paleométricas - micro-Espectroscopia Raman, Fluorescência de raios-X (FRX) convencional, micro-FRX com fonte de luz sincrotron (RS-µFRX), emissão de Raios-X induzida por partículas (PIXE), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de Raios-X (EDS) - foram empregadas para caracterizar a rocha matriz, a morfologia e fidelidade de preservação dos tecidos moles e as composições elementares e moleculares dos fósseis em escala de centímetros e mícron. Os resultados revelam que, enquanto insetos e tecidos moles de peixes encontrados nos denominados calcários beges (BL) são substituídos por pseudomorfos de pirita framboidal (após oxidação da pirita), os quais ocorrem juntamente com possíveis substâncias poliméricas extracelulares secretadas por bactérias (EPS), tecidos de peixes dos calcários cinza (GL) são querogenizados. Em insetos, existe variação de tamanho dos framboides para dentro dos fósseis, que é aqui interpretada como produto do equilíbrio entre as taxas de difusão e de nucleação dos minerais. Além disso, a distribuição preferencial de Zn e Cu em estruturas piritizadas de insetos e peixes em comparação com a sua matriz é aqui considerada como sendo o resultado da fixação de elementos químicos em biofilmes bacterianos. Zn concentrado nos ossos de peixes com querogenizados e Fe/Cu observados em seus tecidos moles são considerados como tendo sido incorporados durante a vida dos peixes. No caso particular de peixes, modelo originalmente proposto para a preservação de metazoários do Pré-cambriano é aqui aplicado para explicar a variação de fossilização entre as fácies BL e GL. Lâminas petrográficas revelam que os GL têm geralmente teor de argila/matéria orgânica maior do que os BL, implicando que as taxas de soterramento poderiam ter sido mais intensas nos GL. Isto teria colocado carcaças em decomposição mais rapidamente na zona sedimentar de metanogênese, sendo formado o querogênio. Por outro lado, carcaças depositadas na fácies BL poderiam ter passado período mais longo na zona de redução de sulfato, o que teria levado à piritização generalizada. Além disso, a baixa porosidade do microespato, o cimento e a argila poderiam ter diminuído a migração de aceptores de elétrons dos processos de respiração bacteriana anaeróbia - particularmente redução de sulfato (RS) e metanogênese - e de seus produtos biogeoquímicos, estreitando a zona de RS, o que teria reduzido a influência da piritização em alguns níveis. Enquanto que a piritização resultou na preservação de fibras musculares em 3D, sarcolema, possíveis núcleos celulares, tendões e olhos, a querogenização preservou tecidos conjuntivos, tegumento e fibras musculares distorcidas e compactadas. Em conclusão, é aqui proposto que fácies influenciadas por processos paleoambientais e geobiológicos produziram fósseis com gradiente diferencial de fidelidade de preservação de acordo com cada via tafonômica seguida. / Over the past decades, the so-called Fossil Lagerstätten have been in the core of discussions concerning the palaeobiological and geological history of the Earth. In particular, the Crato Member from the Santana Formation (Araripe Basin, north-east Brazil) is one of the most significant Cretaceous Lagerstätten since it records exceptionally well-preserved fossil invertebrates, vertebrates, and plants, deposited in palaeolake carbonate beds. The main aim of this dissertation is to shed light on the preservational processes responsible for the fossilization of insects and fishes still retaining 3D soft tissues. Petrographic thin sections and several palaeometric techniques - micro-Raman Spectroscopy, conventional X-ray Fluorescence (XRF), Synchrotron micro-XRF (SR-µXRF), Particle-Induced X-ray Emission (PIXE), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) - have been employed to characterize the host rock, soft-tissue morphology and preservational fidelity, and fossil elemental and molecular compositions in centimetre to micrometre scale. The results reveal that while insects and fish soft-tissues found in the so called beige limestones (BL) are replaced by framboidal pyrite pseudomorphs (after pyrite oxidation) occurring together with putative bacterially-secreted extracellular polymeric substances (EPS), labile tissues of fishes from the grey limestones (GL) are kerogenized. In insects, there is a variation of framboid size inward the fossils, which is here interpreted as a product of the balance between diffusion and mineral nucleation rates. Moreover, the preferential distribution of Zn and Cu in pyritized insect/fish labile structures in comparison to their rock matrix is here considered as being the result of element fixation in bacterial biofilms. Zn concentrated in bones of kerogenized fishes and Fe/Cu occurring in their soft tissues are considered to have been incorporated during fish life. In the particular case of fishes, a model originally proposed for metazoan preservation in the Precambrian is here applied to explain the variation of fossilization between the BL and GL facies. Petrographic thin sections reveal that GL have generally higher clay/organic matter contents than BL, thus implying that burial rates might have been more intense in the former. This could have placed decaying carcasses more quickly in the methanogenesis sedimentary zone, in that way being kerogenized. On the other hand, carcasses deposited in the BL facies could have spent a longer period in the sulphate-reduction zone, which would have accounted for pervasive pyritization. Additionally, microspar low porosity, cement and clay could have diminished both downward migrations of electron acceptors for anaerobic bacterial respiration processes - particularly sulphate-reduction (SR) and methanogenesis - and of their biogeochemical products, narrowing the SR zone, which would have lowered the impact of pyritization in some levels. While pyritization has recorded 3D muscle fibres, sarcolemma, putative cell nuclei, tendons and eyes, kerogenization has yielded connective tissues, integument and compressed/distorted muscle fibres. In conclusion, it is here proposed that palaeoenvironmental/geobiological-influenced facies have yielded fossils with a variable preservational-fidelity gradient, accordingly to each taphonomic pathway followed.