A evolução diagenética de dois reservatórios turbidíticos terciários da porção offshore da Bacia do Espírito Santo, foi influenciada tanto por processos meteóricos como por processos relacionados a domos salinos adjacentes aos reservatórios, que tiveram diferente impacto sobre sua qualidade. A precipitação de pirita framboidal, dolomita microcristalina e siderita ocorreram sob condições eodiagenéticas marinhas. A percolação por água meteórica ocorreu ainda durante a eodiagênese, e promoveu extensiva caulinização (δ18OSMOW=+15.3‰ a +18.2‰; δDSMOW=-51‰ a -66‰) e dissolução de feldspatos, micas e intraclastos lamosos. Durante o progressivo soterramento da sequência (profundidades atuais: 2600-3000m) e consequente compactação, fluidos oriundos dos lutitos circundantes, modificados por reações com a matéria orgânica e carbonatos, deslocaram gradualmente os fluidos salobros marinhos-meteóricos, levando à precipitação de calcita poiquilotópica (valores médios: δ18OVPDB= -6.6‰; δ13CVPDB= -1.2‰). A composição dos fluidos mesodiagenéticos foi progressivamente modificada pela proximidade dos domos de sal, promovendo ubíqua albitização dos feldspatos e precipitação localizada de quartzo, calcita (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) e dolomita em sela (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). A análise de inclusões fluidas nos crescimentos de quartzo indicou que os fluidos precipitantes tinham salinidade predominantemente entre 9 e 13 % de NaCl (em peso) e temperaturas de homogeneização na faixa de 1050 a 1450 C Estes valores são mais altos do que aqueles esperados para o gradiente geotérmico normal da área. A distribuição da albitização dos feldspatos sugere que as fraturas ao longo das margens dos domos de sal atuaram como caminho preferencial para a circulação das salmouras quentes. Os valores de δ13C e δ18O dos cimentos de calcita e dolomita seguem um padrão de covariância, mostrando um declínio desde daqueles representativos da água do mar (~0%), para δ13C =-5.9‰ e δ18O = -10.9‰ para a calcita, e δ13C = -5.4‰ e δ18O = -11.7‰ para a dolomita, o que sugere a progressiva participação da descarboxilação térmica da matéria orgânica dos lutitos com o soterramento. A compactação mecânica foi mais importante do que a cimentação na redução da porosidade, e a dissolução de feldspatos foi o processo mais importante na geração de porosidade nos reservatórios. Apesar da proximidade dos domos de sal, a intensidade dos processos diagenéticos foi moderada, já que não ocorreu autigênese de ilita, e a cimentação de quartzo foi limitada. Estas características podem estar relacionadas com o soterramento relativamente recente destes reservatórios. Este estudo mostra que a predição da diagênese e qualidade de reservatórios relacionados a domos de sal é uma função de múltiplas variáveis, incluindo as dimensões dos domos, o regime térmico regional da bacia, a condutividade térmica e de fluidos, e a composição mineral e propriedades geomecânicas dos reservatórios e litologias associadas. / The diagenetic evolution of two tertiary turbidite reservoirs from the offshore portion of the Espírito Santo Basin, eastern Brazil, was influenced by meteoric and salt dome-related processes, which had different impact on their quality. Marine eogenetic processes included the precipitation of framboidal pyrite, microcrystalline dolomite and siderite. Meteoric water influx during eodiagenesis occurred in response to relative sea-level falls that promoted extensive kaolinization (δ18O=+15.3‰ to +18.2‰; δD= -51‰ to -66‰) and dissolution of framework silicate grains. During progressive burial (present depths – 2600 m – 3000 m), connate marine fluids modified by reactions with organic matter and carbonates presented in the surrounding mudrocks gradually displaced brackish fluids generated by the meteoric influx and led to concretionary cementation by poikilotopic calcite (average δ18O= -6.6‰; δ13C= -1.2‰). Mesogenetic fluids were progressively modified by the proximity of salt domes, which led to ubiquitous feldspar albitization and localized quartz, calcite (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) and saddle dolomite precipitation (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). Fluid inclusion analysis in quartz overgrowths indicate that the precipitating fluids had salinities predominantly in the range 9-13 wt% NaCl equivalent and temperatures largely in the 105 – 145oC range These values are higher than those expected considering the normal geothermal gradient for the area. The distribution of feldspar albitization suggests that the fracture systems along the salt domes margins acted as preferential pathways for such hot, saline diagenetic fluids. Isotopic values for calcite and dolomite cements follow a co-variance trend of decreasing δ13C and δ18O from close to marine (~0‰) towards negative values (δ13C and δ18O down to -5.9‰ and -10.9‰ for calcite; -5.4‰ and -11.7‰ for dolomite), suggesting increasing contribution from thermal decarboxylation with increasing temperature and depth. Mechanical compaction was more important than cementation in reducing depositional porosity, and the dissolution of framework silicate grains is the most important processes for enhancing reservoir quality. Despite the proximity to the salt domes, the intensity of the influenced diagenetic processes is relatively mild, as illite authigenesis is lacking, and quartz cementation is limited, features that may be related to the recent burial of the reservoirs.

A evolução diagenética de dois reservatórios turbidíticos terciários da porção offshore da Bacia do Espírito Santo, foi influenciada tanto por processos meteóricos como por processos relacionados a domos salinos adjacentes aos reservatórios, que tiveram diferente impacto sobre sua qualidade. A precipitação de pirita framboidal, dolomita microcristalina e siderita ocorreram sob condições eodiagenéticas marinhas. A percolação por água meteórica ocorreu ainda durante a eodiagênese, e promoveu extensiva caulinização (δ18OSMOW=+15.3‰ a +18.2‰; δDSMOW=-51‰ a -66‰) e dissolução de feldspatos, micas e intraclastos lamosos. Durante o progressivo soterramento da sequência (profundidades atuais: 2600-3000m) e consequente compactação, fluidos oriundos dos lutitos circundantes, modificados por reações com a matéria orgânica e carbonatos, deslocaram gradualmente os fluidos salobros marinhos-meteóricos, levando à precipitação de calcita poiquilotópica (valores médios: δ18OVPDB= -6.6‰; δ13CVPDB= -1.2‰). A composição dos fluidos mesodiagenéticos foi progressivamente modificada pela proximidade dos domos de sal, promovendo ubíqua albitização dos feldspatos e precipitação localizada de quartzo, calcita (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) e dolomita em sela (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). A análise de inclusões fluidas nos crescimentos de quartzo indicou que os fluidos precipitantes tinham salinidade predominantemente entre 9 e 13 % de NaCl (em peso) e temperaturas de homogeneização na faixa de 1050 a 1450 C Estes valores são mais altos do que aqueles esperados para o gradiente geotérmico normal da área. A distribuição da albitização dos feldspatos sugere que as fraturas ao longo das margens dos domos de sal atuaram como caminho preferencial para a circulação das salmouras quentes. Os valores de δ13C e δ18O dos cimentos de calcita e dolomita seguem um padrão de covariância, mostrando um declínio desde daqueles representativos da água do mar (~0%), para δ13C =-5.9‰ e δ18O = -10.9‰ para a calcita, e δ13C = -5.4‰ e δ18O = -11.7‰ para a dolomita, o que sugere a progressiva participação da descarboxilação térmica da matéria orgânica dos lutitos com o soterramento. A compactação mecânica foi mais importante do que a cimentação na redução da porosidade, e a dissolução de feldspatos foi o processo mais importante na geração de porosidade nos reservatórios. Apesar da proximidade dos domos de sal, a intensidade dos processos diagenéticos foi moderada, já que não ocorreu autigênese de ilita, e a cimentação de quartzo foi limitada. Estas características podem estar relacionadas com o soterramento relativamente recente destes reservatórios. Este estudo mostra que a predição da diagênese e qualidade de reservatórios relacionados a domos de sal é uma função de múltiplas variáveis, incluindo as dimensões dos domos, o regime térmico regional da bacia, a condutividade térmica e de fluidos, e a composição mineral e propriedades geomecânicas dos reservatórios e litologias associadas. / The diagenetic evolution of two tertiary turbidite reservoirs from the offshore portion of the Espírito Santo Basin, eastern Brazil, was influenced by meteoric and salt dome-related processes, which had different impact on their quality. Marine eogenetic processes included the precipitation of framboidal pyrite, microcrystalline dolomite and siderite. Meteoric water influx during eodiagenesis occurred in response to relative sea-level falls that promoted extensive kaolinization (δ18O=+15.3‰ to +18.2‰; δD= -51‰ to -66‰) and dissolution of framework silicate grains. During progressive burial (present depths – 2600 m – 3000 m), connate marine fluids modified by reactions with organic matter and carbonates presented in the surrounding mudrocks gradually displaced brackish fluids generated by the meteoric influx and led to concretionary cementation by poikilotopic calcite (average δ18O= -6.6‰; δ13C= -1.2‰). Mesogenetic fluids were progressively modified by the proximity of salt domes, which led to ubiquitous feldspar albitization and localized quartz, calcite (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) and saddle dolomite precipitation (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). Fluid inclusion analysis in quartz overgrowths indicate that the precipitating fluids had salinities predominantly in the range 9-13 wt% NaCl equivalent and temperatures largely in the 105 – 145oC range These values are higher than those expected considering the normal geothermal gradient for the area. The distribution of feldspar albitization suggests that the fracture systems along the salt domes margins acted as preferential pathways for such hot, saline diagenetic fluids. Isotopic values for calcite and dolomite cements follow a co-variance trend of decreasing δ13C and δ18O from close to marine (~0‰) towards negative values (δ13C and δ18O down to -5.9‰ and -10.9‰ for calcite; -5.4‰ and -11.7‰ for dolomite), suggesting increasing contribution from thermal decarboxylation with increasing temperature and depth. Mechanical compaction was more important than cementation in reducing depositional porosity, and the dissolution of framework silicate grains is the most important processes for enhancing reservoir quality. Despite the proximity to the salt domes, the intensity of the influenced diagenetic processes is relatively mild, as illite authigenesis is lacking, and quartz cementation is limited, features that may be related to the recent burial of the reservoirs.

A evolução diagenética de dois reservatórios turbidíticos terciários da porção offshore da Bacia do Espírito Santo, foi influenciada tanto por processos meteóricos como por processos relacionados a domos salinos adjacentes aos reservatórios, que tiveram diferente impacto sobre sua qualidade. A precipitação de pirita framboidal, dolomita microcristalina e siderita ocorreram sob condições eodiagenéticas marinhas. A percolação por água meteórica ocorreu ainda durante a eodiagênese, e promoveu extensiva caulinização (δ18OSMOW=+15.3‰ a +18.2‰; δDSMOW=-51‰ a -66‰) e dissolução de feldspatos, micas e intraclastos lamosos. Durante o progressivo soterramento da sequência (profundidades atuais: 2600-3000m) e consequente compactação, fluidos oriundos dos lutitos circundantes, modificados por reações com a matéria orgânica e carbonatos, deslocaram gradualmente os fluidos salobros marinhos-meteóricos, levando à precipitação de calcita poiquilotópica (valores médios: δ18OVPDB= -6.6‰; δ13CVPDB= -1.2‰). A composição dos fluidos mesodiagenéticos foi progressivamente modificada pela proximidade dos domos de sal, promovendo ubíqua albitização dos feldspatos e precipitação localizada de quartzo, calcita (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) e dolomita em sela (valores médios: δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). A análise de inclusões fluidas nos crescimentos de quartzo indicou que os fluidos precipitantes tinham salinidade predominantemente entre 9 e 13 % de NaCl (em peso) e temperaturas de homogeneização na faixa de 1050 a 1450 C Estes valores são mais altos do que aqueles esperados para o gradiente geotérmico normal da área. A distribuição da albitização dos feldspatos sugere que as fraturas ao longo das margens dos domos de sal atuaram como caminho preferencial para a circulação das salmouras quentes. Os valores de δ13C e δ18O dos cimentos de calcita e dolomita seguem um padrão de covariância, mostrando um declínio desde daqueles representativos da água do mar (~0%), para δ13C =-5.9‰ e δ18O = -10.9‰ para a calcita, e δ13C = -5.4‰ e δ18O = -11.7‰ para a dolomita, o que sugere a progressiva participação da descarboxilação térmica da matéria orgânica dos lutitos com o soterramento. A compactação mecânica foi mais importante do que a cimentação na redução da porosidade, e a dissolução de feldspatos foi o processo mais importante na geração de porosidade nos reservatórios. Apesar da proximidade dos domos de sal, a intensidade dos processos diagenéticos foi moderada, já que não ocorreu autigênese de ilita, e a cimentação de quartzo foi limitada. Estas características podem estar relacionadas com o soterramento relativamente recente destes reservatórios. Este estudo mostra que a predição da diagênese e qualidade de reservatórios relacionados a domos de sal é uma função de múltiplas variáveis, incluindo as dimensões dos domos, o regime térmico regional da bacia, a condutividade térmica e de fluidos, e a composição mineral e propriedades geomecânicas dos reservatórios e litologias associadas. / The diagenetic evolution of two tertiary turbidite reservoirs from the offshore portion of the Espírito Santo Basin, eastern Brazil, was influenced by meteoric and salt dome-related processes, which had different impact on their quality. Marine eogenetic processes included the precipitation of framboidal pyrite, microcrystalline dolomite and siderite. Meteoric water influx during eodiagenesis occurred in response to relative sea-level falls that promoted extensive kaolinization (δ18O=+15.3‰ to +18.2‰; δD= -51‰ to -66‰) and dissolution of framework silicate grains. During progressive burial (present depths – 2600 m – 3000 m), connate marine fluids modified by reactions with organic matter and carbonates presented in the surrounding mudrocks gradually displaced brackish fluids generated by the meteoric influx and led to concretionary cementation by poikilotopic calcite (average δ18O= -6.6‰; δ13C= -1.2‰). Mesogenetic fluids were progressively modified by the proximity of salt domes, which led to ubiquitous feldspar albitization and localized quartz, calcite (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -3.9‰) and saddle dolomite precipitation (average δ18O= -10.2‰; δ13C= -4.2‰). Fluid inclusion analysis in quartz overgrowths indicate that the precipitating fluids had salinities predominantly in the range 9-13 wt% NaCl equivalent and temperatures largely in the 105 – 145oC range These values are higher than those expected considering the normal geothermal gradient for the area. The distribution of feldspar albitization suggests that the fracture systems along the salt domes margins acted as preferential pathways for such hot, saline diagenetic fluids. Isotopic values for calcite and dolomite cements follow a co-variance trend of decreasing δ13C and δ18O from close to marine (~0‰) towards negative values (δ13C and δ18O down to -5.9‰ and -10.9‰ for calcite; -5.4‰ and -11.7‰ for dolomite), suggesting increasing contribution from thermal decarboxylation with increasing temperature and depth. Mechanical compaction was more important than cementation in reducing depositional porosity, and the dissolution of framework silicate grains is the most important processes for enhancing reservoir quality. Despite the proximity to the salt domes, the intensity of the influenced diagenetic processes is relatively mild, as illite authigenesis is lacking, and quartz cementation is limited, features that may be related to the recent burial of the reservoirs.

La dynamique des courants de turbidité est fortement contrôlée par la morphologie du fond marin. Les turbidites issues de ces courants constituent des réservoirs d’hydrocarbures très importants dans les bassins sédimentaires à travers le monde. L'objectif principal de ce travail est de comprendre comment le paleorelief a contrôlé la géométrie et l'architecture des réservoirs turbiditiques, en utilisant comme zone d'étude les réservoirs du Crétacé d'un champ pétrolier du bassin de Campos (offshore du Brésil), où la tectonique a été en partie dominée par l'halocinèse. La méthodologie utilisée dans cette thèse a couplé deux approches. La première a inclus à la fois la description des séquences sédimentaires, à partir de données de sismique-réflexion et de puits, et les restaurations structurales. Six horizons régionaux et quatre unités-réservoirs ont été identifiés et cartographiés afin de construire un modèle géologique multi-2D. Ces surfaces ont ensuite été aussi restaurées. Les résultats de cette étape suggèrent que les failles liées à l'halocinèse ont contraint la paléotopographie pour le dépôt des réservoirs plus anciens et que des structures tectoniques et un canyon ont formés les contraintes paléotopographiques pour la distribution des réservoirs plus jeunes. La seconde approche a été l'analyse du rôle des paramètres des écoulements en effectuant des simulations numériques du type stratigraphique (Dionisos) et des automates cellulaires (CATS). Une surface restaurée, considérée comme référence pour le dépôt des unités-réservoirs a été utilisée comme paléotopographie pour les simulations CATS. Le modèle numérique a été contraint par les données réservoirs. Cette utilisation inédite des simulations 3D avec des automates cellulaires dans une étude de cas réel concernant des dépôts marins anciens a produit des résultats réalistes par rapport aux exemples modernes connus. Elle a également fourni des résultats plus exploitables à l'échelle de réservoir que les modèles numériques de type "stratigraphique". Ce travail met en évidence l'importance des interactions tectonique-sédimentation et de la paléotopographie pour la distribution de réservoirs turbiditiques. / The dynamic of gravity-driven turbidity currents is strongly influenced by the morphology of the seafloor. The resulting turbidites constitute important hydrocarbon reservoirs in sedimentary basins throughout the world. The main objective of the present work is thus to understand the way the paleorelief controls turbidite reservoir architectures, with application in a specific study area with Cretaceous reservoirs in Campos Basin (Brazilian offshore). The tectonics in this Basin was partly controlled by halokinesis. The first approach was describing the local Cretaceous sedimentary sequence architecture, from seismic and well data, and performing structural restorations. Six regional horizons and four reservoir-scale units were identified and mapped in order to build a multi-2D geological model. Structural restorations highlighted the structural evolution and allowed the related horizon palaeotopography to be obtained. The results of this work step suggest that the halokinesis-related listric faults regulated the distribution of the basal reservoirs. Moreover, at the top of the Albian carbonates, a canyon was identified, which, in association with the tectonic structures, forms the palaeotopographic constraints for the upper reservoir geometry. The second approach was analyzing the role of flow controlling parameters by performing stratigraphic (Dionisos) and cellular automata-based (CATS) numerical simulations. The latter provided a more appropriate reservoir scale-simulation process than Dionisos. A restored surface, considered as reference for the deposition of the reservoir units, was used as the palaeotopography for CATS simulations, having as constraints the reservoir data. This pioneer use of cellular automata simulations in a real subsurface case study produced coherent results when compared with the actual reservoir distribution. This work sheds light on the importance of tectonic-sedimentation interactions and of palaeotopography for the distribution of turbidite reservoirs.