Foi desenvolvida a caracterização integrada de heterogeneidades deposicionais e diagenéticas da Formação Echinocyamus, Eoceno de Bacia de Talara, Peru, visando a definição de um modelo geologicamente significativo e coerente de unidades de fluxo de reservatório. Estudos sedimentológicos realizados em testemunhos permitiram o estabelecimento do arcabouço estratigráfico de alta resolução dessa unidade. Sucessões deltaicas e fluviais se intercalam como unidades produtoras, cada qual composta por sub-domínios ou unidades genéticas reconhecíveis por padrões de perfil característicos. Devido ao contexto tectônico complexo (bacia de ante-arco em zona de subducção sujeita a intensa movimentação transcorrente e vulcanismo associado), a qualidade dos reservatórios estudados está fortemente influenciada por processos diagenéticos condicionados pela composição lítica dos arenitos. O conceito de unidades de fluxo genéticas, como proposto nesse trabalho, representa intervalos que podem ou não ter conotação estratigráfica, definidos ao nível das associações de elementos arquiteturais (sub-ambientes de deposição). As unidades de fluxo genéticas apresentam características petrofísicas particulares que determinam sua capacidade de armazenamento e seu potencial para escoar fluidos. Essas unidades definem volumes que são limitados por superfícies geradas por significativas mudanças deposicionais ou pós-deposicionais, refletidas nas estruturas, texturas e arquitetura das unidades, e/ou na distribuição dos principais processos e produtos diagenéticos. Esses processos podem causar modificações intensas nas relações entre a porosidade e permeabilidade deposicionais e, portanto, controlar substancialmente a distribuição da qualidade dos intervalos produtores. O impacto da diagênese sobre a qualidade e heterogeneidade dos reservatórios é adequadamente caracterizado através do conceito de petrofácies de reservatório. As petrofácies são definidas pela superposição dos aspectos de estruturas, texturas e composições primárias e dos tipos, hábitos, volumes e distribuição de fases diagenéticas. No caso da Formação Echinocyamus, a diagênese é influenciada pelo arcabouço deposicional e seu impacto sobre qualidade e heterogeneidade pode ser compreeendido e previsto considerando o paradigma da estratigrafia de seqüências. Análises petrológicas de detalhe determinaram os principais controles sobre a diagênese e permitiram a caracterização de doze petrofácies de reservatório. Estas petrofácies encontram-se associadas em diferentes proporções em cada sub-ambiente deposicional, o que possibilitou a caracterização estatística de valores representativos de indicadores de qualidade para cada unidade de fluxo genética. Desta forma, foi gerado um modelo de estimativa de padrões diagenéticos e qualidade de reservatório para a unidade Echinocyamus. Este estudo também apresenta uma proposta de redefinição da hierarquia de heterogeneidades em reservatórios siliciclásticos dentro da perspectiva de um projeto de recuperação avançada de hidrocarbonetos. As heterogeneidades deposicionais foram hierarquizadas de acordo com sua provável influência na movimentação dos fluidos dentro dos reservatórios. / An integrated characterization of depositional and diagenetic heterogeneities for the Echinocyamus Formation, Eocene, Talara Basin, Peru, has been developed. The objective of this work is to define a significant and geologically based flow unit model for these reservoirs. Sedimentological studies were done in cores and allowed the establishment of a high-resolution stratigraphic framework of this unit. Deltaic and fluvial successions are found as productive intervals, each of them compounded by subdomains or genetic units that may be recognized by typical log patterns. Due to a complex tectonic setting (forearc basin close to a subduction zone with intense transcurrent movements and associated vulcanism), the reservoir quality is strongly affected by diagenetic processes that were constrained by the lithic composition of these sandstones. The concept of genetic flow unit, as proposed in this work, represents intervals that may or may not have stratigraphic meaning and are defined to the level of architectural elements association (sub-environments of deposition). The genetic flow units present particular petrophysical properties that determine their storage and productive capacity. They define volumes that are bounded by surfaces generated by depositional or post-depositional changes that are reflected in structures, textures and architecture of the unit, and/or in the distribution of their main diagenetic processes and products. These processes may cause intense modification in porosity and permeability relationships and, as a consequence, may substantially control the quality distribution of the productive intervals. The diagenetic impact on the quality and heterogeneity is appropriate approached by using the reservoir petrofacies concept. These petrofacies are defined by the superposition of structural, textural and compositional aspects and the types, habits, volumes and diagenetic phases. In the Echinocyamus example, the diagenesis is influenced by the depositional framework and its impact on the quality and heterogeneity can be understood and predictable considering the sequence stratigraphy. Detailed petrologic analysis determined the main controls on diagenesis and allowed the characterization of twelve reservoir petrofacies. These petrofacies are found associated in different proportions in each sub-environment of deposition, what made possible the statistic characterization of representative values of quality indicators for each unit. This methodology has created a predictable model for diagenetic patterns and reservoir quality for Echinocyamus Formation. This study also presents a proposal for re-definition of heterogeneity hieararchy in siliciclastic reservoirs considering the perspective of a secondary recovery project. The depositional heterogeneities were hierarchized accordingly to their probable influence in fluid movement within reservoir.

Um estudo petrográfico foi conduzido na seção rifte do Grupo Lagoa Feia, Cretáceo Inferior da Bacia de Campos, margem leste brasileira, como parte de um projeto regional integrado. Os principais constituintes das rochas analisadas são grãos siliciclásticos e vulcanoclásticos, oóides e pelóides estevensíticos, e bioclastos de bivalves e ostracodes. Este estudo foi focado nas rochas clásticas, estevensíticas e híbridas, desde que os estudos precedentes ficaram limitados às rochas carbonáticas que constituem os reservatórios produtores. A maior parte da sedimentação rifte foi intrabacial, com concentração da contribuição extrabacial na proximidade das falhas de borda dos blocos rifteados. Nos arenitos e conglomerados clásticos, a mistura de fragmentos vulcânicos arredondados com grãos de quartzo e feldspatos e fragmentos plutônicos angulosos indica a reciclagem de depósitos epiclásticos do início do rifte, combinada com sedimentos de primeiro ciclo erodidos de blocos soerguidos do embasamento granítico-gnáissico. Os oóides e pelóides estevensíticos foram formados em ambientes lacustres alcalinos rasos, levemente agitados por ondas ou correntes. Eles foram misturados com bioclastos de bivalves e ostracodes e com sedimentos clásticos em toda seção rifte. Esta re-deposição gravitacional foi promovida por movimentos tectônicos ao longo das margens dos blocos estruturais falhados. Os principais processos diagenéticos nos arenitos e conglomerados clásticos e nos arenitos híbridos são a cimentação e substituição de grãos por esmectita, zeolitas, calcita e dolomita, compactação limitada e dissolução de feldspatos, fragmentos vulcânicos e bioclastos. Os arenitos estevensíticos sofreram cimentação precoce e substituição dos oóides e pelóides por quartzo, calcita e dolomita, ou intensa compactação dos grãos estevensíticos dúcteis nas áreas não cimentadas. Arenitos e conglomerados vulcanoclásticos com porosidade intergranular parcialmente reduzida por franjas de esmectita e com alguma dissolução de grãos podem constituir reservatórios de qualidade regular. Arenitos estevensíticos e híbridos com dissolução de grãos estevensíticos, bioclastos e de cimento de calcita podem também constituir reservatórios, com qualidade potencial limitada pela conexão restrita de tais sistemas porosos. A compreensão dos controles espaciais e temporais sobre a evolução deposicional e diagenética das litologias rifte carbonáticas e não-carbonáticas, gravitacionalmente re-depositadas, irá contribuir para o estabelecimento de novas estratégias de exploração para a Bacia de Campos. / A petrographic study was conducted on the rift section of the Lagoa Feia Group, Lower Cretaceous of the Campos Basin, eastern Brazilian margin, as part of a regional, integrated project. The main primary constituents of the analyzed rocks are siliciclastic and volcaniclastic grains, stevensitic ooids and peloids, and bivalve and ostracod bioclasts. This study focused in the clastic, stevensitic and hybrid rocks, as previous studies were limited to the bioclastic rudstones and grainstones that constitute the producing reservoirs. Most rift sedimentation was intrabasinal, with extrabasinal contribution concentrated at the proximity of border faults along rifted blocks. In the clastic sandstones and conglomerates, the mixture of rounded volcanic fragments with angular quartz, feldspars and plutonic fragments indicates the recycling of early rift epiclastic deposits, combined with first-cycle sediments eroded from uplifted granitic-gneissic basement blocks. Stevensitic ooids and peloids were formed in shallow, alkaline lacustrine environments, slightly agitated by waves or currents. They were mixed throughout the rift section with bivalve and ostracod bioclasts, and with clastic sediments. This gravitational re-deposition was promoted by intense and recurrent tectonic movements along the margins of rifted structural blocks. The main diagenetic processes in clastic sandstones and conglomerates and hybrid arenites are cementation and grain replacement by smectite, zeolites, calcite and dolomite, limited compaction and dissolution of feldspars, volcanic fragments and bioclasts. Stevensitic arenites experienced early cementation and replacement of ooids and peloids by quartz, calcite and dolomite, or intense compaction of the ductile stevensitic grains in uncemented areas. Volcaniclastic sandstones and conglomerates with intergranular porosity partially reduced by smectite rims and some grain dissolution may constitute fair hydrocarbon reservoirs. Stevensitic and hybrid arenites with dissolution of stevensitic grains, bioclasts and calcite cement may also constitute reservoirs, with potential quality limited by the poor connection of such pore systems. The understanding of the space and time controls on the depositional and diagenetic evolution of the dominantly intrabasinal, gravitationally re-deposited rift carbonate and non-carbonate rocks will contribute to new exploration strategies for the Campos Basin.

Foi desenvolvida a caracterização integrada de heterogeneidades deposicionais e diagenéticas da Formação Echinocyamus, Eoceno de Bacia de Talara, Peru, visando a definição de um modelo geologicamente significativo e coerente de unidades de fluxo de reservatório. Estudos sedimentológicos realizados em testemunhos permitiram o estabelecimento do arcabouço estratigráfico de alta resolução dessa unidade. Sucessões deltaicas e fluviais se intercalam como unidades produtoras, cada qual composta por sub-domínios ou unidades genéticas reconhecíveis por padrões de perfil característicos. Devido ao contexto tectônico complexo (bacia de ante-arco em zona de subducção sujeita a intensa movimentação transcorrente e vulcanismo associado), a qualidade dos reservatórios estudados está fortemente influenciada por processos diagenéticos condicionados pela composição lítica dos arenitos. O conceito de unidades de fluxo genéticas, como proposto nesse trabalho, representa intervalos que podem ou não ter conotação estratigráfica, definidos ao nível das associações de elementos arquiteturais (sub-ambientes de deposição). As unidades de fluxo genéticas apresentam características petrofísicas particulares que determinam sua capacidade de armazenamento e seu potencial para escoar fluidos. Essas unidades definem volumes que são limitados por superfícies geradas por significativas mudanças deposicionais ou pós-deposicionais, refletidas nas estruturas, texturas e arquitetura das unidades, e/ou na distribuição dos principais processos e produtos diagenéticos. Esses processos podem causar modificações intensas nas relações entre a porosidade e permeabilidade deposicionais e, portanto, controlar substancialmente a distribuição da qualidade dos intervalos produtores. O impacto da diagênese sobre a qualidade e heterogeneidade dos reservatórios é adequadamente caracterizado através do conceito de petrofácies de reservatório. As petrofácies são definidas pela superposição dos aspectos de estruturas, texturas e composições primárias e dos tipos, hábitos, volumes e distribuição de fases diagenéticas. No caso da Formação Echinocyamus, a diagênese é influenciada pelo arcabouço deposicional e seu impacto sobre qualidade e heterogeneidade pode ser compreeendido e previsto considerando o paradigma da estratigrafia de seqüências. Análises petrológicas de detalhe determinaram os principais controles sobre a diagênese e permitiram a caracterização de doze petrofácies de reservatório. Estas petrofácies encontram-se associadas em diferentes proporções em cada sub-ambiente deposicional, o que possibilitou a caracterização estatística de valores representativos de indicadores de qualidade para cada unidade de fluxo genética. Desta forma, foi gerado um modelo de estimativa de padrões diagenéticos e qualidade de reservatório para a unidade Echinocyamus. Este estudo também apresenta uma proposta de redefinição da hierarquia de heterogeneidades em reservatórios siliciclásticos dentro da perspectiva de um projeto de recuperação avançada de hidrocarbonetos. As heterogeneidades deposicionais foram hierarquizadas de acordo com sua provável influência na movimentação dos fluidos dentro dos reservatórios. / An integrated characterization of depositional and diagenetic heterogeneities for the Echinocyamus Formation, Eocene, Talara Basin, Peru, has been developed. The objective of this work is to define a significant and geologically based flow unit model for these reservoirs. Sedimentological studies were done in cores and allowed the establishment of a high-resolution stratigraphic framework of this unit. Deltaic and fluvial successions are found as productive intervals, each of them compounded by subdomains or genetic units that may be recognized by typical log patterns. Due to a complex tectonic setting (forearc basin close to a subduction zone with intense transcurrent movements and associated vulcanism), the reservoir quality is strongly affected by diagenetic processes that were constrained by the lithic composition of these sandstones. The concept of genetic flow unit, as proposed in this work, represents intervals that may or may not have stratigraphic meaning and are defined to the level of architectural elements association (sub-environments of deposition). The genetic flow units present particular petrophysical properties that determine their storage and productive capacity. They define volumes that are bounded by surfaces generated by depositional or post-depositional changes that are reflected in structures, textures and architecture of the unit, and/or in the distribution of their main diagenetic processes and products. These processes may cause intense modification in porosity and permeability relationships and, as a consequence, may substantially control the quality distribution of the productive intervals. The diagenetic impact on the quality and heterogeneity is appropriate approached by using the reservoir petrofacies concept. These petrofacies are defined by the superposition of structural, textural and compositional aspects and the types, habits, volumes and diagenetic phases. In the Echinocyamus example, the diagenesis is influenced by the depositional framework and its impact on the quality and heterogeneity can be understood and predictable considering the sequence stratigraphy. Detailed petrologic analysis determined the main controls on diagenesis and allowed the characterization of twelve reservoir petrofacies. These petrofacies are found associated in different proportions in each sub-environment of deposition, what made possible the statistic characterization of representative values of quality indicators for each unit. This methodology has created a predictable model for diagenetic patterns and reservoir quality for Echinocyamus Formation. This study also presents a proposal for re-definition of heterogeneity hieararchy in siliciclastic reservoirs considering the perspective of a secondary recovery project. The depositional heterogeneities were hierarchized accordingly to their probable influence in fluid movement within reservoir.

Um estudo petrográfico foi conduzido na seção rifte do Grupo Lagoa Feia, Cretáceo Inferior da Bacia de Campos, margem leste brasileira, como parte de um projeto regional integrado. Os principais constituintes das rochas analisadas são grãos siliciclásticos e vulcanoclásticos, oóides e pelóides estevensíticos, e bioclastos de bivalves e ostracodes. Este estudo foi focado nas rochas clásticas, estevensíticas e híbridas, desde que os estudos precedentes ficaram limitados às rochas carbonáticas que constituem os reservatórios produtores. A maior parte da sedimentação rifte foi intrabacial, com concentração da contribuição extrabacial na proximidade das falhas de borda dos blocos rifteados. Nos arenitos e conglomerados clásticos, a mistura de fragmentos vulcânicos arredondados com grãos de quartzo e feldspatos e fragmentos plutônicos angulosos indica a reciclagem de depósitos epiclásticos do início do rifte, combinada com sedimentos de primeiro ciclo erodidos de blocos soerguidos do embasamento granítico-gnáissico. Os oóides e pelóides estevensíticos foram formados em ambientes lacustres alcalinos rasos, levemente agitados por ondas ou correntes. Eles foram misturados com bioclastos de bivalves e ostracodes e com sedimentos clásticos em toda seção rifte. Esta re-deposição gravitacional foi promovida por movimentos tectônicos ao longo das margens dos blocos estruturais falhados. Os principais processos diagenéticos nos arenitos e conglomerados clásticos e nos arenitos híbridos são a cimentação e substituição de grãos por esmectita, zeolitas, calcita e dolomita, compactação limitada e dissolução de feldspatos, fragmentos vulcânicos e bioclastos. Os arenitos estevensíticos sofreram cimentação precoce e substituição dos oóides e pelóides por quartzo, calcita e dolomita, ou intensa compactação dos grãos estevensíticos dúcteis nas áreas não cimentadas. Arenitos e conglomerados vulcanoclásticos com porosidade intergranular parcialmente reduzida por franjas de esmectita e com alguma dissolução de grãos podem constituir reservatórios de qualidade regular. Arenitos estevensíticos e híbridos com dissolução de grãos estevensíticos, bioclastos e de cimento de calcita podem também constituir reservatórios, com qualidade potencial limitada pela conexão restrita de tais sistemas porosos. A compreensão dos controles espaciais e temporais sobre a evolução deposicional e diagenética das litologias rifte carbonáticas e não-carbonáticas, gravitacionalmente re-depositadas, irá contribuir para o estabelecimento de novas estratégias de exploração para a Bacia de Campos. / A petrographic study was conducted on the rift section of the Lagoa Feia Group, Lower Cretaceous of the Campos Basin, eastern Brazilian margin, as part of a regional, integrated project. The main primary constituents of the analyzed rocks are siliciclastic and volcaniclastic grains, stevensitic ooids and peloids, and bivalve and ostracod bioclasts. This study focused in the clastic, stevensitic and hybrid rocks, as previous studies were limited to the bioclastic rudstones and grainstones that constitute the producing reservoirs. Most rift sedimentation was intrabasinal, with extrabasinal contribution concentrated at the proximity of border faults along rifted blocks. In the clastic sandstones and conglomerates, the mixture of rounded volcanic fragments with angular quartz, feldspars and plutonic fragments indicates the recycling of early rift epiclastic deposits, combined with first-cycle sediments eroded from uplifted granitic-gneissic basement blocks. Stevensitic ooids and peloids were formed in shallow, alkaline lacustrine environments, slightly agitated by waves or currents. They were mixed throughout the rift section with bivalve and ostracod bioclasts, and with clastic sediments. This gravitational re-deposition was promoted by intense and recurrent tectonic movements along the margins of rifted structural blocks. The main diagenetic processes in clastic sandstones and conglomerates and hybrid arenites are cementation and grain replacement by smectite, zeolites, calcite and dolomite, limited compaction and dissolution of feldspars, volcanic fragments and bioclasts. Stevensitic arenites experienced early cementation and replacement of ooids and peloids by quartz, calcite and dolomite, or intense compaction of the ductile stevensitic grains in uncemented areas. Volcaniclastic sandstones and conglomerates with intergranular porosity partially reduced by smectite rims and some grain dissolution may constitute fair hydrocarbon reservoirs. Stevensitic and hybrid arenites with dissolution of stevensitic grains, bioclasts and calcite cement may also constitute reservoirs, with potential quality limited by the poor connection of such pore systems. The understanding of the space and time controls on the depositional and diagenetic evolution of the dominantly intrabasinal, gravitationally re-deposited rift carbonate and non-carbonate rocks will contribute to new exploration strategies for the Campos Basin.

Foi desenvolvida a caracterização integrada de heterogeneidades deposicionais e diagenéticas da Formação Echinocyamus, Eoceno de Bacia de Talara, Peru, visando a definição de um modelo geologicamente significativo e coerente de unidades de fluxo de reservatório. Estudos sedimentológicos realizados em testemunhos permitiram o estabelecimento do arcabouço estratigráfico de alta resolução dessa unidade. Sucessões deltaicas e fluviais se intercalam como unidades produtoras, cada qual composta por sub-domínios ou unidades genéticas reconhecíveis por padrões de perfil característicos. Devido ao contexto tectônico complexo (bacia de ante-arco em zona de subducção sujeita a intensa movimentação transcorrente e vulcanismo associado), a qualidade dos reservatórios estudados está fortemente influenciada por processos diagenéticos condicionados pela composição lítica dos arenitos. O conceito de unidades de fluxo genéticas, como proposto nesse trabalho, representa intervalos que podem ou não ter conotação estratigráfica, definidos ao nível das associações de elementos arquiteturais (sub-ambientes de deposição). As unidades de fluxo genéticas apresentam características petrofísicas particulares que determinam sua capacidade de armazenamento e seu potencial para escoar fluidos. Essas unidades definem volumes que são limitados por superfícies geradas por significativas mudanças deposicionais ou pós-deposicionais, refletidas nas estruturas, texturas e arquitetura das unidades, e/ou na distribuição dos principais processos e produtos diagenéticos. Esses processos podem causar modificações intensas nas relações entre a porosidade e permeabilidade deposicionais e, portanto, controlar substancialmente a distribuição da qualidade dos intervalos produtores. O impacto da diagênese sobre a qualidade e heterogeneidade dos reservatórios é adequadamente caracterizado através do conceito de petrofácies de reservatório. As petrofácies são definidas pela superposição dos aspectos de estruturas, texturas e composições primárias e dos tipos, hábitos, volumes e distribuição de fases diagenéticas. No caso da Formação Echinocyamus, a diagênese é influenciada pelo arcabouço deposicional e seu impacto sobre qualidade e heterogeneidade pode ser compreeendido e previsto considerando o paradigma da estratigrafia de seqüências. Análises petrológicas de detalhe determinaram os principais controles sobre a diagênese e permitiram a caracterização de doze petrofácies de reservatório. Estas petrofácies encontram-se associadas em diferentes proporções em cada sub-ambiente deposicional, o que possibilitou a caracterização estatística de valores representativos de indicadores de qualidade para cada unidade de fluxo genética. Desta forma, foi gerado um modelo de estimativa de padrões diagenéticos e qualidade de reservatório para a unidade Echinocyamus. Este estudo também apresenta uma proposta de redefinição da hierarquia de heterogeneidades em reservatórios siliciclásticos dentro da perspectiva de um projeto de recuperação avançada de hidrocarbonetos. As heterogeneidades deposicionais foram hierarquizadas de acordo com sua provável influência na movimentação dos fluidos dentro dos reservatórios. / An integrated characterization of depositional and diagenetic heterogeneities for the Echinocyamus Formation, Eocene, Talara Basin, Peru, has been developed. The objective of this work is to define a significant and geologically based flow unit model for these reservoirs. Sedimentological studies were done in cores and allowed the establishment of a high-resolution stratigraphic framework of this unit. Deltaic and fluvial successions are found as productive intervals, each of them compounded by subdomains or genetic units that may be recognized by typical log patterns. Due to a complex tectonic setting (forearc basin close to a subduction zone with intense transcurrent movements and associated vulcanism), the reservoir quality is strongly affected by diagenetic processes that were constrained by the lithic composition of these sandstones. The concept of genetic flow unit, as proposed in this work, represents intervals that may or may not have stratigraphic meaning and are defined to the level of architectural elements association (sub-environments of deposition). The genetic flow units present particular petrophysical properties that determine their storage and productive capacity. They define volumes that are bounded by surfaces generated by depositional or post-depositional changes that are reflected in structures, textures and architecture of the unit, and/or in the distribution of their main diagenetic processes and products. These processes may cause intense modification in porosity and permeability relationships and, as a consequence, may substantially control the quality distribution of the productive intervals. The diagenetic impact on the quality and heterogeneity is appropriate approached by using the reservoir petrofacies concept. These petrofacies are defined by the superposition of structural, textural and compositional aspects and the types, habits, volumes and diagenetic phases. In the Echinocyamus example, the diagenesis is influenced by the depositional framework and its impact on the quality and heterogeneity can be understood and predictable considering the sequence stratigraphy. Detailed petrologic analysis determined the main controls on diagenesis and allowed the characterization of twelve reservoir petrofacies. These petrofacies are found associated in different proportions in each sub-environment of deposition, what made possible the statistic characterization of representative values of quality indicators for each unit. This methodology has created a predictable model for diagenetic patterns and reservoir quality for Echinocyamus Formation. This study also presents a proposal for re-definition of heterogeneity hieararchy in siliciclastic reservoirs considering the perspective of a secondary recovery project. The depositional heterogeneities were hierarchized accordingly to their probable influence in fluid movement within reservoir.

Um estudo petrográfico foi conduzido na seção rifte do Grupo Lagoa Feia, Cretáceo Inferior da Bacia de Campos, margem leste brasileira, como parte de um projeto regional integrado. Os principais constituintes das rochas analisadas são grãos siliciclásticos e vulcanoclásticos, oóides e pelóides estevensíticos, e bioclastos de bivalves e ostracodes. Este estudo foi focado nas rochas clásticas, estevensíticas e híbridas, desde que os estudos precedentes ficaram limitados às rochas carbonáticas que constituem os reservatórios produtores. A maior parte da sedimentação rifte foi intrabacial, com concentração da contribuição extrabacial na proximidade das falhas de borda dos blocos rifteados. Nos arenitos e conglomerados clásticos, a mistura de fragmentos vulcânicos arredondados com grãos de quartzo e feldspatos e fragmentos plutônicos angulosos indica a reciclagem de depósitos epiclásticos do início do rifte, combinada com sedimentos de primeiro ciclo erodidos de blocos soerguidos do embasamento granítico-gnáissico. Os oóides e pelóides estevensíticos foram formados em ambientes lacustres alcalinos rasos, levemente agitados por ondas ou correntes. Eles foram misturados com bioclastos de bivalves e ostracodes e com sedimentos clásticos em toda seção rifte. Esta re-deposição gravitacional foi promovida por movimentos tectônicos ao longo das margens dos blocos estruturais falhados. Os principais processos diagenéticos nos arenitos e conglomerados clásticos e nos arenitos híbridos são a cimentação e substituição de grãos por esmectita, zeolitas, calcita e dolomita, compactação limitada e dissolução de feldspatos, fragmentos vulcânicos e bioclastos. Os arenitos estevensíticos sofreram cimentação precoce e substituição dos oóides e pelóides por quartzo, calcita e dolomita, ou intensa compactação dos grãos estevensíticos dúcteis nas áreas não cimentadas. Arenitos e conglomerados vulcanoclásticos com porosidade intergranular parcialmente reduzida por franjas de esmectita e com alguma dissolução de grãos podem constituir reservatórios de qualidade regular. Arenitos estevensíticos e híbridos com dissolução de grãos estevensíticos, bioclastos e de cimento de calcita podem também constituir reservatórios, com qualidade potencial limitada pela conexão restrita de tais sistemas porosos. A compreensão dos controles espaciais e temporais sobre a evolução deposicional e diagenética das litologias rifte carbonáticas e não-carbonáticas, gravitacionalmente re-depositadas, irá contribuir para o estabelecimento de novas estratégias de exploração para a Bacia de Campos. / A petrographic study was conducted on the rift section of the Lagoa Feia Group, Lower Cretaceous of the Campos Basin, eastern Brazilian margin, as part of a regional, integrated project. The main primary constituents of the analyzed rocks are siliciclastic and volcaniclastic grains, stevensitic ooids and peloids, and bivalve and ostracod bioclasts. This study focused in the clastic, stevensitic and hybrid rocks, as previous studies were limited to the bioclastic rudstones and grainstones that constitute the producing reservoirs. Most rift sedimentation was intrabasinal, with extrabasinal contribution concentrated at the proximity of border faults along rifted blocks. In the clastic sandstones and conglomerates, the mixture of rounded volcanic fragments with angular quartz, feldspars and plutonic fragments indicates the recycling of early rift epiclastic deposits, combined with first-cycle sediments eroded from uplifted granitic-gneissic basement blocks. Stevensitic ooids and peloids were formed in shallow, alkaline lacustrine environments, slightly agitated by waves or currents. They were mixed throughout the rift section with bivalve and ostracod bioclasts, and with clastic sediments. This gravitational re-deposition was promoted by intense and recurrent tectonic movements along the margins of rifted structural blocks. The main diagenetic processes in clastic sandstones and conglomerates and hybrid arenites are cementation and grain replacement by smectite, zeolites, calcite and dolomite, limited compaction and dissolution of feldspars, volcanic fragments and bioclasts. Stevensitic arenites experienced early cementation and replacement of ooids and peloids by quartz, calcite and dolomite, or intense compaction of the ductile stevensitic grains in uncemented areas. Volcaniclastic sandstones and conglomerates with intergranular porosity partially reduced by smectite rims and some grain dissolution may constitute fair hydrocarbon reservoirs. Stevensitic and hybrid arenites with dissolution of stevensitic grains, bioclasts and calcite cement may also constitute reservoirs, with potential quality limited by the poor connection of such pore systems. The understanding of the space and time controls on the depositional and diagenetic evolution of the dominantly intrabasinal, gravitationally re-deposited rift carbonate and non-carbonate rocks will contribute to new exploration strategies for the Campos Basin.

In der vorliegenden Arbeit werden Dämme und Deiche als geologische Körper betrachtet, die in einen natürlichen geologischen Rahmen eingebettet sind, einer Diagenese unterliegen und mit geowissenschaftlichen Methoden zu erkunden sind. Dem gemäß werden alle geologischen Prozesse und umweltbedingte Einflussfaktoren erörtert, die für die Alterung von Dämmen und die Entwicklung von Schwachstellen von Bedeutung sind. Entscheidende Einflussgrößen sind geogene, aber auch biogene, anthropogene und klimatische Faktoren. Aus der Erkenntnis diesbezüglicher Zusammenhänge wird ein konzeptioneller Ansatz zu einer rein zerstörungsfreien Erkundung von Erddämmen bezogen, die neben visuellen Erkundungen und hydrogeologischen Methoden vor allem geophysikalische Verfahren, insbesondere die Widerstandsgeoelektrik nutzt. Der große Nutzen solcher Widerstandsmessungen ist vielfach belegt worden, wobei die Anwendungen aber selten den akademischen Rahmen verlassen haben. Ungeeignete apparative Ausstattungen und fehlende Messkonzepte für die speziellen Anforderungen einer wirtschaftlich sinnvollen Dammerkundung sind als Hauptgründe für die geringe Praxisnähe anzusehen. Um die zwischen theoretischer Eignung und tatsächlicher Anwendbarkeit klaffende Lücke zu schließen, wurde sowohl für die großräumige als auch zur detaillierten Erkundung von Dämmen optimiertes Zubehör entwickelt, mit dessen Hilfe zerstörungsfreie Untersuchungen mit hoher Wirtschaftlichkeit möglich sind. Von dieser Entwicklung betroffen sind mechanisch belastbare Multielektrodenkabel, verschiedene Erderkonstruktionen, Zubehör für die Aufnahme geoelektrischer Profile und für die Widerstandskartierung, sowie insbesondere auch geoelektrische Messsysteme für Untersuchungen zu Wasser. Neue Messkonzepte und Ausrüstungsbestandteile für die Eigenpotentialmethode und die Adaption der Mise-à-la-masse-Methode an die Dammerkundung vervollständigen den instrumentell/ methodischen Komplex. Als Fallbeispiele für die Umsetzung dieser neuen Konzeption dienen geophysikalische Komplex-Messungen in Verbindung mit der Aufnahme visueller Befunde. Die Untersuchungen wurden, exemplarisch für Stauhaltungsdämme, am östlichen Rheinseitendamm sowie, exemplarisch für Deiche, an einem Kanaldeich im nordöstlichen Ruhrgebiet durchgeführt.

Universiẗat, Diss., 2003--Tübingen.

A composição das águas aprisionadas nos poros dos sedimentos passa por sistemáticas mudanças durante o soterramento inicial, profundamente relacionadas à diagênese da matéria orgânica e à ação de específicos grupos de bactérias. Isso leva a uma sucessão de processos da decomposição da matéria orgânica por meio da oxidação, redução do nitrato, Mn, Fe e sulfato, e fermentação metanogênica em diferentes ambientes geoquímicos. Os principais produtos dessas reações são carbonatos, sulfetos e fosfatos diagenéticos. As composições elementares e isotópicas da siderita eodiagenética (FeCO3) podem ser usadas para identificar a composição original das águas contidas nos poros, como também para discriminar ambientes marinhos e não marinhos. O objetivo desse estudo foi identificar a composição precoce das águas contidas nos poros e suas implicações para os ambientes deposicionais do Complexo Deltaico do Rio Paraíba do Sul (RJ) com base nas composições elementares e isotópicas, hábitos e relações paragenéticas das sideritas dos testemunhos do poço UFRJ-2-MU-1-RJ. As rochas estudadas foram separadas composicionalmente em siliciclásticas, híbridas e carbonáticas, com base na proporção relativa do total de constituintes carbonáticos intrabaciais contemporâneos (TCIc), total de constituintes não-carbonáticos extrabaciais não-contemporâneos (TNCEnc) e o total de constituintes não-carbonáticos intrabaciais contemporâneos (TNCIc). As rochas siliciclásticas sofreram processos pedogenéticos que atuaram logo após a deposição, incluindo: iluviação de argilas, bioturbação por plantas, dissolução de feldspatos e precipitação de óxidos/hidróxidos de ferro. Os principais produtos diagenéticos são sideritas e piritas em diversos hábitos. Outros produtos diagenéticos incluem caulinita, esmectita, pseudomatriz carbonática e argilosa, crescimentos de quartzo, mineral de titânio diagenético, jarosita e óxidos/hidróxidos de ferro. Quatro grupos de sideritas foram reconhecidos. As sideritas esferulíticas a macrocristalinas do grupo 1 são quase puras (94.69%FeCO3; 1.19%MgCO3; 2.27%CaCO3; 1.85%MnCO3). Foram precipitadas por águas meteóricas em condições subóxicas, em rochas siliciclásticas continentais (δ18O de -10.28 a -5.57 ‰ e δ13C de -12.68 a -4.33‰.). As sideritas romboédricas do grupo 2, ocorrentes em packstones e wackestones, são zonadas e apresentam grande substituição por Ca e Mg (média de 78.51%FeCO3; 4.22%MgCO3; 15.72%CaCO3; 1.56%MnCO3 no centro e 74.06%FeCO3; 9.19%MgCO3; 15.63%CaCO3; 1.12%MnCO3 nas bordas), além de valores relativamente positivos de δ13Cvpdb (+0.17‰) e δ18Ovpdb (-1.96‰). Esses dados sugerem que as sideritas formaram-se em condições subóxicas e a partir de águas marinhas. O grupo 3 consiste em sideritas esferulíticas com moderada substituição por Ca e Mg (composição média 80.16%FeCO3; 7.91%MgCO3; 11.34%CaCO3; 0.59%MnCO3) e valores de δ18Ovpdb variando de -5.96 a -7.61‰ e δ13Cvpdb variando de -5.15 a -10.41‰. O grupo 4 é representado por sideritas microcristalinas, ricas em magnésio (pistomesitas média 57.31%FeCO3; 31.40%MgCO3; 9.58%CaCO3; 1.71%MnCO3, δ13Cvpdb +1.43‰ e δ18Ovpdb -14.09‰). As sideritas do grupo 3 e 4 formaram-se de águas salobras e em condições subóxicas, em rochas híbridas e em siliciclásticas. As variações nas composições elementares e isotópicas das sideritas estão relacionadas a dinâmica do Rio Paraíba do Sul, variações no nível do mar, mudanças climáticas e tectônicas. / The composition of porewaters in the sediments undergo to systematic changes during the initial burial, deeply related to organic matter diagenesis and to action of specific bacteria groups. This leads to a succession of decomposition processes of organic matter by oxidation, reduction of nitrate, Mn, Fe and sulphate and methanogenic fermentation in different geochemical environments. The main diagenetics products of these reactions are carbonates, sulphides and phosphates. The elemental and isotopic compositions of eodiagenetic siderite (FeCO3) can be used to identify the original porewaters composition, as well as to discriminate marine and non-marine environments. The aim of this study was to identify the early porewaters composition and their implications to depositional environments of Deltaic Complex of Paraíba do Sul (RJ), based in elementary and isotopic compositions, habits and siderites paragenetic relationships of cores from UFRJ-2-MU-1-RJ. The rocks studied were compositionally separated in siliciclastics, hybrids and carbonatics, based on the relative proportion of total carbonate intrabasinal coeval constituents (TCIc), total non-carbonate extrabasinal non-coeval constituents (TNCEnc) and total non-carbonate intrabasinal coeval constituents (TNCIc). The siliciclastic rocks underwent pedogenetic processes that acted after the deposition, including clay illuviation, plant bioturbation, and feldspar dissolution and iron oxides/hydroxides precipitation. The main diagenetic products are siderites and pyrites in several habits. Other diagenetic products include kaolinite, smectite, carbonate and argillaceous pseudomatrix, quartz overgrowths, diagenetic titatium mineral, jarosite and iron oxides/hydroxides. Four siderites groups were recognized. The spherulitic to macrocrystalline siderites from group 1 are almost pures (94.69%FeCO3; 1.19%MgCO3; 2.27%CaCO3; 1.85%MnCO3). They were precipitated from meteoric porewaters under suboxic conditions, in continental siliciclastic rocks (δ18O of -10.28 to -5.57 ‰ and δ13C of -12.68 to -4.33‰.). The rhombohedral siderites from group 2, occurring in packstones and wackestones, are zoned and presented wide substitution by Ca and Mg (average composition 78.51%FeCO3; 4.22%MgCO3; 15.72%CaCO3; 1.56%MnCO3 in the cores and 74.06%FeCO3; 9.19%MgCO3; 15.63%CaCO3; 1.12%MnCO3 in the edges), and relatively positive values of δ13Cvpdb (+0.17‰) and δ18Ovpdb (-1.96‰). These data suggest siderites were formed in suboxic conditions from marine waters. The group 3 consist in spherulitic siderites with moderate substitution by Ca and Mg (average composition 80.16%FeCO3; 7.91%MgCO3; 11.34%CaCO3; 0.59%MnCO3) and δ18Ovpdb values of -5.96 to -7.61‰ and δ13Cvpdb of -5.15 to -10.41‰. The group 4 is represented by microcrystalline siderites, rich in magnesium (pistomesites, average composition 57.31%FeCO3; 31.40%MgCO3; 9.58%CaCO3; 1.71%MnCO3, δ13Cvpdb +1.43‰ and δ18Ovpdb -14.09‰). Siderites from group 3 and 4 formed from brackish porewaters and under suboxic conditions, in hybrid and siliciclastic rocks. The variation of elemental and isotopic siderites compositions are related to Paraíba do Sul dynamic, sea level chances, and climatic and tectonic changes.

A composição das águas aprisionadas nos poros dos sedimentos passa por sistemáticas mudanças durante o soterramento inicial, profundamente relacionadas à diagênese da matéria orgânica e à ação de específicos grupos de bactérias. Isso leva a uma sucessão de processos da decomposição da matéria orgânica por meio da oxidação, redução do nitrato, Mn, Fe e sulfato, e fermentação metanogênica em diferentes ambientes geoquímicos. Os principais produtos dessas reações são carbonatos, sulfetos e fosfatos diagenéticos. As composições elementares e isotópicas da siderita eodiagenética (FeCO3) podem ser usadas para identificar a composição original das águas contidas nos poros, como também para discriminar ambientes marinhos e não marinhos. O objetivo desse estudo foi identificar a composição precoce das águas contidas nos poros e suas implicações para os ambientes deposicionais do Complexo Deltaico do Rio Paraíba do Sul (RJ) com base nas composições elementares e isotópicas, hábitos e relações paragenéticas das sideritas dos testemunhos do poço UFRJ-2-MU-1-RJ. As rochas estudadas foram separadas composicionalmente em siliciclásticas, híbridas e carbonáticas, com base na proporção relativa do total de constituintes carbonáticos intrabaciais contemporâneos (TCIc), total de constituintes não-carbonáticos extrabaciais não-contemporâneos (TNCEnc) e o total de constituintes não-carbonáticos intrabaciais contemporâneos (TNCIc). As rochas siliciclásticas sofreram processos pedogenéticos que atuaram logo após a deposição, incluindo: iluviação de argilas, bioturbação por plantas, dissolução de feldspatos e precipitação de óxidos/hidróxidos de ferro. Os principais produtos diagenéticos são sideritas e piritas em diversos hábitos. Outros produtos diagenéticos incluem caulinita, esmectita, pseudomatriz carbonática e argilosa, crescimentos de quartzo, mineral de titânio diagenético, jarosita e óxidos/hidróxidos de ferro. Quatro grupos de sideritas foram reconhecidos. As sideritas esferulíticas a macrocristalinas do grupo 1 são quase puras (94.69%FeCO3; 1.19%MgCO3; 2.27%CaCO3; 1.85%MnCO3). Foram precipitadas por águas meteóricas em condições subóxicas, em rochas siliciclásticas continentais (δ18O de -10.28 a -5.57 ‰ e δ13C de -12.68 a -4.33‰.). As sideritas romboédricas do grupo 2, ocorrentes em packstones e wackestones, são zonadas e apresentam grande substituição por Ca e Mg (média de 78.51%FeCO3; 4.22%MgCO3; 15.72%CaCO3; 1.56%MnCO3 no centro e 74.06%FeCO3; 9.19%MgCO3; 15.63%CaCO3; 1.12%MnCO3 nas bordas), além de valores relativamente positivos de δ13Cvpdb (+0.17‰) e δ18Ovpdb (-1.96‰). Esses dados sugerem que as sideritas formaram-se em condições subóxicas e a partir de águas marinhas. O grupo 3 consiste em sideritas esferulíticas com moderada substituição por Ca e Mg (composição média 80.16%FeCO3; 7.91%MgCO3; 11.34%CaCO3; 0.59%MnCO3) e valores de δ18Ovpdb variando de -5.96 a -7.61‰ e δ13Cvpdb variando de -5.15 a -10.41‰. O grupo 4 é representado por sideritas microcristalinas, ricas em magnésio (pistomesitas média 57.31%FeCO3; 31.40%MgCO3; 9.58%CaCO3; 1.71%MnCO3, δ13Cvpdb +1.43‰ e δ18Ovpdb -14.09‰). As sideritas do grupo 3 e 4 formaram-se de águas salobras e em condições subóxicas, em rochas híbridas e em siliciclásticas. As variações nas composições elementares e isotópicas das sideritas estão relacionadas a dinâmica do Rio Paraíba do Sul, variações no nível do mar, mudanças climáticas e tectônicas. / The composition of porewaters in the sediments undergo to systematic changes during the initial burial, deeply related to organic matter diagenesis and to action of specific bacteria groups. This leads to a succession of decomposition processes of organic matter by oxidation, reduction of nitrate, Mn, Fe and sulphate and methanogenic fermentation in different geochemical environments. The main diagenetics products of these reactions are carbonates, sulphides and phosphates. The elemental and isotopic compositions of eodiagenetic siderite (FeCO3) can be used to identify the original porewaters composition, as well as to discriminate marine and non-marine environments. The aim of this study was to identify the early porewaters composition and their implications to depositional environments of Deltaic Complex of Paraíba do Sul (RJ), based in elementary and isotopic compositions, habits and siderites paragenetic relationships of cores from UFRJ-2-MU-1-RJ. The rocks studied were compositionally separated in siliciclastics, hybrids and carbonatics, based on the relative proportion of total carbonate intrabasinal coeval constituents (TCIc), total non-carbonate extrabasinal non-coeval constituents (TNCEnc) and total non-carbonate intrabasinal coeval constituents (TNCIc). The siliciclastic rocks underwent pedogenetic processes that acted after the deposition, including clay illuviation, plant bioturbation, and feldspar dissolution and iron oxides/hydroxides precipitation. The main diagenetic products are siderites and pyrites in several habits. Other diagenetic products include kaolinite, smectite, carbonate and argillaceous pseudomatrix, quartz overgrowths, diagenetic titatium mineral, jarosite and iron oxides/hydroxides. Four siderites groups were recognized. The spherulitic to macrocrystalline siderites from group 1 are almost pures (94.69%FeCO3; 1.19%MgCO3; 2.27%CaCO3; 1.85%MnCO3). They were precipitated from meteoric porewaters under suboxic conditions, in continental siliciclastic rocks (δ18O of -10.28 to -5.57 ‰ and δ13C of -12.68 to -4.33‰.). The rhombohedral siderites from group 2, occurring in packstones and wackestones, are zoned and presented wide substitution by Ca and Mg (average composition 78.51%FeCO3; 4.22%MgCO3; 15.72%CaCO3; 1.56%MnCO3 in the cores and 74.06%FeCO3; 9.19%MgCO3; 15.63%CaCO3; 1.12%MnCO3 in the edges), and relatively positive values of δ13Cvpdb (+0.17‰) and δ18Ovpdb (-1.96‰). These data suggest siderites were formed in suboxic conditions from marine waters. The group 3 consist in spherulitic siderites with moderate substitution by Ca and Mg (average composition 80.16%FeCO3; 7.91%MgCO3; 11.34%CaCO3; 0.59%MnCO3) and δ18Ovpdb values of -5.96 to -7.61‰ and δ13Cvpdb of -5.15 to -10.41‰. The group 4 is represented by microcrystalline siderites, rich in magnesium (pistomesites, average composition 57.31%FeCO3; 31.40%MgCO3; 9.58%CaCO3; 1.71%MnCO3, δ13Cvpdb +1.43‰ and δ18Ovpdb -14.09‰). Siderites from group 3 and 4 formed from brackish porewaters and under suboxic conditions, in hybrid and siliciclastic rocks. The variation of elemental and isotopic siderites compositions are related to Paraíba do Sul dynamic, sea level chances, and climatic and tectonic changes.