Les principaux gisements d’uranium connus du Niger (Arlit, Akouta et Imouraren) sont tous localisés dans le bassin de Tim Mersoï, à l’Est de la faille d’Arlit. Les gisements d’Arlit et d’Akouta sont encaissés dans des formations Carbonifères et présentent une minéralisation à uranium essentiellement réduite, alors que le gisement d’Imouraren est contenu dans une formation d’âge Jurassique sous forme de minéralisation uranifère majoritairement oxydée avec quelques poches de minéralisation réduite. La découverte de nouvelles concentrations d’uranium à l’Ouest de la faille d’Arlit et les différences entre les gisements dans le Carbonifère et le Jurassique, ont encouragé une réévaluation des modèles métallogéniques antérieurs. L’objectif est de déterminer si les différentes minéralisations uranifères ont été formées durant un même évènement diagénétique/hydrothermal en lien avec un épisode géotectonique majeur, ou si celles-ci sont polyphasées dans le temps, afin de proposer un modèle métallogénique global. Une approche multi-technique regroupant une étude détaillée de la diagenèse, des fluides, de la minéralisation, de la géochronologie et de la géothermométrie, a été appliquée afin de retracer l’histoire d’enfouissement du bassin et d’appréhender les conditions de dépôt de l’uranium. Deux phases principales de minéralisation uranifère se distinguent: (i) un épisode diagénétique/hydrothermal principal entre 100 et 135 Ma au cours duquel les minéraux primaires d’uranium et de cuivre précipitent en milieu réduit dans des conditions proches de l’enfouissement maximal (P : 80-120 bars, T : 115-150 °C), en relation avec les périodes de rift atlantique au Crétacé. (ii) une série de remaniement des minéraux primaires en milieu oxydant pour former des minéraux secondaires d’uranium, de vanadium et de cuivre en conditions supergènes liée à l’exhumation des séries depuis 50 Ma, lors des grandes phases d’oxydation connues en Afrique de l’Ouest. / The main U-deposits of Niger (Arlit, Akouta, and Imouraren) are all located in the Tim Mersoï Basin, east of the Arlit Fault. The deposits of Arlit and Akouta are hosted in Carboniferous formations and have a substantially reduced uranium mineralization, while the Imouraren deposit is contained in a Jurassic formation in the form of predominantly oxidized uranium mineralization with some pockets of reduced mineralization. New ore bodies discoveries west of the Arlit Fault in the regions of Arlit and Akouta and the differences between the U-deposits in the Carboniferous and Jurassic, have encouraged a reevaluation of the previous metallogenic models. The objective is to determine whether the uranium mineralizations of Tim Mersoï Basin were formed during the same diagenetic/hydrothermal event in relation with a major geotectonic event, or if they are polyphase over time, in order to propose a general metallogenic model. A multi-technique approach involving a detailed study of diagenesis, fluid circulations, mineralization, geochronology and geothermometry was applied to trace the burial history of the basin and constrain the P-T conditions of uranium deposition. Two main phases of uranium mineralization are distinguished: (i) A diagenetic/hydrothermal episode between 100 and 135 Ma in which primary uranium and copper minerals precipitate in reduced environment under conditions close to maximum burial (P : 80-120 bars, T : 115-150 °C), in relation with Atlantic rift periods during Cretaceous. (ii) A serie of remobilizations of primary uranium minerals in oxidizing environment to form secondary uranium, vanadium and copper minerals under supergene conditions related to uplift since 50 Ma, during the major events of oxidation in western Africa.

Os arenitos fluviais e eólicos da Formação Sergi (Jurássico – Cretáceo) são os reservatórios mais importantes da Bacia do Recôncavo, nordeste do Brasil. Um estudo detalhado utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Ótica, Difração de Raios-X e Espectroscopia de Infravermelho revelou a ocorrência de dickita, um argilomineral indicativo de soterramento profundo (T >100oC), nos campos de óleo de Buracica (630 a 870 m) e Água Grande (1300 a 1530 m). A dickita ocorre distribuída irregularmente em arenitos com grande permeabilidade e porosidade intergranular da seqüência estratigráfica média da Formação Sergi, como agregados vermiculares e booklets substituindo grãos de feldspato e preenchendo poros gerados por dissolução de feldspatos e poros intergranulares adjacentes. O hábito vermicular da dickita é um produto da transformação pseudomórfica da caolinita durante o soterramento, provavelmente sob influência de condições ácidas relacionadas a ácidos orgânicos gerados da evolução térmica do querogênio nas rochas geradoras rift. A presença de dickita concorda com a intensidade de compactação, com a relativamente abundante cimentação pós-compactacional de quartzo, e com os valores de isótopos estáveis de oxigênio dos cimentos de calcita pós-compactacional, que correspondem a temperaturas de até 116oC. Essas evidências sugerem que os arenitos foram submetidos a temperaturas substancialmente mais altas que aquelas correspondentes a sua atual profundidade. Entretanto, um fluxo de calor ou de fluidos mais acentuado não pode ser invocado para a área para explicar as altas temperaturas. A ocorrência de dickita, associada a outras evidências petrológicas para condições de soterramento profundo, bem como análises de traços de fissão em apatitas de outras áreas na bacia, indicam que a área central da Bacia do Recôncavo sofreu soerguimento e erosão de pelo menos 1 km (provavelmente mais que 1500 m). Este evento não foi anteriormente detectado por modelos estruturais e estratigráficos convencionais. / Fluvial and aeolian sandstones of the Sergi Formation (Jurassic-Cretaceous) are the most important reservoirs of the Recôncavo Basin, northeastern Brazil. A detailed study through optical and electronic microscopy, X-ray diffraction and infra-red spectroscopy revealed the occurrence of dickite, a clay mineral indicative of deep burial conditions (T > 100oC), in the shallow Buracica (630 to 870 m) and Água Grande (1300 to 1530 m) oilfields. Dickite occurs irregularly distributed in sandstones with larger intergranular porosity and permeability of the middle, coarser stratigraphic sequence of Sergi Formation, as vermicular and booklet aggregates replacing feldspar grains, and filling pores generated by feldspars dissolution and adjacent intergranular pores. The vermicular habit of dickite is a product of pseudomorphic kaolinite transformation during burial, presumably under influence of acidic conditions related to organic acids generated from the thermal evolution of kerogen in the rift source rocks. The presence of dickite agrees with the intensity of compaction, relatively abundant post-compactional quartz cementation, and stable oxygen isotope values of the post-compactional calcite cements, corresponding to temperatures as high as 116ºC. This set of evidence suggests that the sandstones were subjected to temperatures substantially higher than those corresponding to their present burial depths. However, no enhanced thermal or hydrothermal fluid flow can be invoked in the area to be accounted for the interpreted high temperatures. The occurrence of dickite and other petrologic evidence for deep burial conditions, as well as apatite fission tracks analyses from other areas in the basin, indicate that an uplift and erosion of at least 1 km and probably more than 1500 m has affected the central part of Recôncavo Basin, and very likely the whole region, what was not previously detected by conventional structural and stratigraphic models.

Les interactions entre la fracturation, les circulations fluides et la chimie des fluides au sein de marges hyper-étendues sont encore peu décrites et sont pour la plupart localisées en mer, enfouies sous des sédiments post-rift. Le bassin sud Aquitain et la partie nord des Pyrénées constituent un cas d’étude approprié pour l’investigation de ces interactions dans un modèle de marge hyper-étendue avec exhumation du manteau durant le Crétacé inférieur puis inversée. Les données de terrain ont permis de décrire trois principaux sets de fractures. Ils ont été corrélés aux principaux événements de l’évolution géodynamique du bassin correspondant au rifting triasique, à l’hyper-extension datée Aptien-Cénomanien, et à la compression pyrénéenne. Les observations pétrographiques, les analyses Raman et microthermométriques sur les inclusions fluides, les données acquises par ICP-MS, et les analyses isotopiques ont permis de déterminer les chimies, les températures, les conditions rédox, les compositions des gaz, les signatures isotopiques de l’oxygène et du carbone, et les teneurs en terres rares des fluides parents pour les ciments précipités durant chaque épisode. Ces données ont permis le calage temporel des évènements diagénétiques majeurs. En particulier, la dolomie baroque et la chlorite ont précipité dans les fractures du set 2 durant l’hyper-extension correspondant au pic thermique à des températures supérieures à 300°C. La signature isotopique, la forte teneur en CO2, l’occurrence de H2S et les fortes salinités des fluides parents suggèrent la percolation de fluides mantelliques ascendants au travers des évaporites triasiques. La phase fin et post hyper-extension est caractérisée par de la bréchification hydraulique dans les formations les plus poreuses, une baisse des températures et des salinités, une baisse de la contribution mantellique dans les fluides parents, une fermeture du système diagénétique au cours de l’enfouissement et un passage à des conditions réductrices durant la précipitation du quartz, de la pyrite et de la calcite. La phase de compression pyrénéenne associée au troisième stade de fracturation a induit une réouverture du système diagénétique et favorisé le retour à des conditions oxydantes et à des infiltrations de fluides météoriques / Interactions between fracturing, fluid circulations and fluid chemistry on hyper-extended margins is still poorly described as most of them are located offshore, buried underneath post-rift sediments. The southern Aquitaine basin and the northern Pyrenees constitute an appropriate case study to investigate these interactions since a model of hyper extended margin with mantle exhumation during the Lower Cretaceous subsequently inverted was recently proposed. From a field study, we here describe three main sets of fractures (set 1 to set 3). They are correlated with main stages of the geodynamic evolution of the basin corresponding to the Liassic rifting, the Aptian-Cenomanian hyper-extension, and the Pyrenean compression. Petrographic observations, Raman and micro-thermometry analysis on fluid inclusions, ICP-MS, and isotope analysis permitted to determine chemistries, temperatures, redox conditions, gas compositions, oxygen and carbon isotopic signatures, and REE contents of parent fluids for cements precipitated during each episode. In particular saddle dolomite and chlorite precipitated in set 2 fractures during the hyper-extension corresponding to the thermal peak at temperatures higher than 300°C. The isotopic signature, the high CO2 content, the occurrence of H2S and the high salinity of parent fluids suggest ascending mantle fluids percolating across Triassic evaporites. The late and post hyper-extensional phase is characterized by hydraulic brecciation in porous formations, a decrease in temperature and salinity, a decrease in mantle contribution in parent fluids, a closing of the diagenetic system during burial and a switch to reducing conditions during the precipitation of quartz, pyrite and calcite. The Pyrenean compressive phase associated with the third fracturing stage induced a reopening of the diagenetic system and favored a return to oxidizing conditions and infiltrations of meteoric fluids

Une fois déposé, un sédiment est affecté au cours de son enfouissement par un ensemble de processus, regroupé sous le terme diagenèse, le transformant parfois légèrement ou bien suffisamment pour le rendre méconnaissable. Ces modifications ont des conséquences sur les propriétés pétrophysiques qui peuvent être positives ou négatives, c'est-à-dire les améliorer ou bien les détériorer. Une voie alternative de représentation numérique des processus, affranchie de l'utilisation des réactions physico-chimiques, a été adoptée et développée en mimant le déplacement du ou des fluides diagénétiques. Cette méthode s'appuie sur le principe d'un automate cellulaire et permet de simplifier les phénomènes sans sacrifier le résultat et permet de représenter les phénomènes diagénétiques à une échelle fine. Les paramètres sont essentiellement numériques ou mathématiques et nécessitent d'être mieux compris et renseignés à partir de données réelles issues d'études d'affleurements et du travail analytique effectué. La représentation des phénomènes de dolomitisation de faible profondeur suivie d'une phase de dédolomitisation a été dans un premier temps effectuée. Le secteur concerne une portion de la série carbonatée de l'Urgonien (Barrémien-Aptien), localisée dans le massif du Vercors en France. Ce travail a été réalisé à l'échelle de la section afin de reproduire les géométries complexes associées aux phénomènes diagénétiques et de respecter les proportions mesurées en dolomite. De plus, la dolomitisation a été simulée selon trois modèles d'écoulement. En effet, la dédolomitisation étant omniprésente, plusieurs hypothèses sur le mécanisme de dolomitisation ont été énoncées et testées. Plusieurs phases de dolomitisation per ascensum ont été également simulées sur des séries du Lias appartenant aux formations du groupe des Calcaire Gris, localisées au nord-est de l'Italie. Ces fluides diagénétiques empruntent le réseau de fracturation comme vecteur et affectent préférentiellement les lithologies les plus micritisées. Cette étude a permis de mettre en évidence la propagation des phénomènes à l'échelle de l'affleurement. / Once deposited, sediment is affected by diagenetic processes during their burial history. These diagenetic processes are able to affect the petrophysical properties of the sedimentary rocks and also improve as such their reservoir capacity. The modelling of diagenetic processes in carbonate reservoirs is still a challenge as far as neither stochastic nor physicochemical simulations can correctly reproduce the complexity of features and the reservoir heterogeneity generated by these processes. An alternative way to reach this objective deals with process-like methods, which simplify the algorithms while preserving all geological concepts in the modelling process. The aim of the methodology is to conceive a consistent and realistic 3D model of diagenetic overprints on initial facies resulting in petrophysical properties at a reservoir scale. The principle of the method used here is related to a lattice gas automata used to mimic diagenetic fluid flows and to reproduce the diagenetic effects through the evolution of mineralogical composition and petrophysical properties. This method developed in a research group is well adapted to handle dolomite reservoirs through the propagation of dolomitising fluids and has been applied on two case studies. The first study concerns a mid-Cretaceous rudist and granular platform of carbonate succession (Urgonian Fm., Les Gorges du Nan, Vercors, SE France), in which several main diagenetic stages have been identified. The modelling in 2D is focused on dolomitisation followed by a dedolomitisation stage. For the second study, data collected from outcrops on the Venetian platform (Lias, Mont Compomolon NE Italy), in which several diagenetic stages have been identified. The main one is related to per ascensum dolomitisation along fractures. In both examples, the evolution of the effects of the mimetic diagenetic fluid on mineralogical composition can be followed through space and numerical time and help to understand the heterogeneity in reservoir properties.

Os arenitos fluviais e eólicos da Formação Sergi (Jurássico – Cretáceo) são os reservatórios mais importantes da Bacia do Recôncavo, nordeste do Brasil. Um estudo detalhado utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Ótica, Difração de Raios-X e Espectroscopia de Infravermelho revelou a ocorrência de dickita, um argilomineral indicativo de soterramento profundo (T >100oC), nos campos de óleo de Buracica (630 a 870 m) e Água Grande (1300 a 1530 m). A dickita ocorre distribuída irregularmente em arenitos com grande permeabilidade e porosidade intergranular da seqüência estratigráfica média da Formação Sergi, como agregados vermiculares e booklets substituindo grãos de feldspato e preenchendo poros gerados por dissolução de feldspatos e poros intergranulares adjacentes. O hábito vermicular da dickita é um produto da transformação pseudomórfica da caolinita durante o soterramento, provavelmente sob influência de condições ácidas relacionadas a ácidos orgânicos gerados da evolução térmica do querogênio nas rochas geradoras rift. A presença de dickita concorda com a intensidade de compactação, com a relativamente abundante cimentação pós-compactacional de quartzo, e com os valores de isótopos estáveis de oxigênio dos cimentos de calcita pós-compactacional, que correspondem a temperaturas de até 116oC. Essas evidências sugerem que os arenitos foram submetidos a temperaturas substancialmente mais altas que aquelas correspondentes a sua atual profundidade. Entretanto, um fluxo de calor ou de fluidos mais acentuado não pode ser invocado para a área para explicar as altas temperaturas. A ocorrência de dickita, associada a outras evidências petrológicas para condições de soterramento profundo, bem como análises de traços de fissão em apatitas de outras áreas na bacia, indicam que a área central da Bacia do Recôncavo sofreu soerguimento e erosão de pelo menos 1 km (provavelmente mais que 1500 m). Este evento não foi anteriormente detectado por modelos estruturais e estratigráficos convencionais. / Fluvial and aeolian sandstones of the Sergi Formation (Jurassic-Cretaceous) are the most important reservoirs of the Recôncavo Basin, northeastern Brazil. A detailed study through optical and electronic microscopy, X-ray diffraction and infra-red spectroscopy revealed the occurrence of dickite, a clay mineral indicative of deep burial conditions (T > 100oC), in the shallow Buracica (630 to 870 m) and Água Grande (1300 to 1530 m) oilfields. Dickite occurs irregularly distributed in sandstones with larger intergranular porosity and permeability of the middle, coarser stratigraphic sequence of Sergi Formation, as vermicular and booklet aggregates replacing feldspar grains, and filling pores generated by feldspars dissolution and adjacent intergranular pores. The vermicular habit of dickite is a product of pseudomorphic kaolinite transformation during burial, presumably under influence of acidic conditions related to organic acids generated from the thermal evolution of kerogen in the rift source rocks. The presence of dickite agrees with the intensity of compaction, relatively abundant post-compactional quartz cementation, and stable oxygen isotope values of the post-compactional calcite cements, corresponding to temperatures as high as 116ºC. This set of evidence suggests that the sandstones were subjected to temperatures substantially higher than those corresponding to their present burial depths. However, no enhanced thermal or hydrothermal fluid flow can be invoked in the area to be accounted for the interpreted high temperatures. The occurrence of dickite and other petrologic evidence for deep burial conditions, as well as apatite fission tracks analyses from other areas in the basin, indicate that an uplift and erosion of at least 1 km and probably more than 1500 m has affected the central part of Recôncavo Basin, and very likely the whole region, what was not previously detected by conventional structural and stratigraphic models.

A investigação das rochas das formações Pirambóia e Botucatu em subsuperfície foi realizada através da revisão, coleta e análise de amostras de calha de poços de captação de água no interior do Estado de São Paulo, além de dados de poços de petróleo da Bacia do Paraná, com o objetivo de delinear a evolução diagenética destas unidades e identificar possíveis controles faciológicos do Sistema Aqüífero Guarani no estado. Segundo modelo genético definido na faixa de afloramentos destas unidades no centro-leste do Estado de São Paulo, as rochas da Formação Pirambóia são associadas ao desenvolvimento de sistema eólico úmido e a Formação Botucatu a sistema eólico seco. Através da análise petrográfica de amostras de calha e testemunhos de sondagem, foram definidos dois grupos de petrofácies, o de quartzo-arenitos (QA) e o de arenitos feldspáticos (FA), subdivididos nos tipos 1 e 2 devido, respectivamente, à presença ou ausência de cutícula argilo-ferruginosa. A Formação Pirambóia é caracterizada por petrofácies predominantemente feldspáticas e a Formação Botucatu por petrofácies essencialmente quartzosas. Ambas unidades apresentam arcabouço aberto e feições de compactação física e química pouco a moderadamente eficiente. A principal fase de geração de porosidade secundária das formações está associada à configuração do sistema aqüífero, com invasão profunda de águas meteóricas a partir da zona de afloramento das unidades. O Sistema Aqüífero Guarani (SAG) é caracterizado por três grupos de águas subterrâneas, divididas em cinco áreas hidroquímicas no Estado de São Paulo, segundo as condições de confinamento das rochas. A evolução química do SAG representa a interação da água com o substrato de rochas modificadas por eventos diagenéticos pretéritos. Devido às características faciológicas das unidades e ao histórico de soterramento relativamente pouco profundo, as modificações diagenéticas não foram eficientes a ponto de influenciar drasticamente as características permo-porosas originais das rochas. A Formação Pirambóia apresenta evolução diagenética mais complexa, devido ao histórico de soterramento mais longo, e constitui domínio com maior heterogeneidade no SAG. Nesta formação, são encontrados horizontes preferenciais de cimentação carbonática tardia, na interface de contato superior com a Formação Botucatu, e intercalações pelíticas no domínio inferior da unidade. A Formação Botucatu é preferencialmente porosa e suas modificações diagenéticas referem-se a neoformação incipiente de argilominerais e precipitação de cimentos de quartzo e feldspato nas porções de maior soterramento da bacia. / The purpose of this study consists of subsurface investigation of Pirambóia and Botucatu formations (Late Permian to Early Cretaceous of Paraná Basin) with revision, sampling and petrography of cutting samples from water and petroleum wells in São Paulo State. The main aim was delineate the diagenetic evolution of these formations and identify possible faciologic controls in Guarani Aquifer System. The depositional model of Pirambóia and Botucatu formations in outcrop domain of the São Paulo State is associated to, respectively, warm aeolian system and dry aeolian system. Sedimentary petrography was the basic analytical tool. Two main petrofacies was defined, the quartz sandstones (QA) and the feldspathic sandstones (FA). The presence or absence of thin clay coats demarks the 1 and 2 petrofacies subtypes, respectively. The Pirambóia Formation is mainly composed of feldspathic sandstones related to weak mechanical and chemical compaction and low packing indexes (<40%). The diagenetic components recognized were infiltrated clays, feldspathic cement and neoformed clays (smectite and mixed layer illite/smectite) during eodiagenesis; mesogenetic quartz and bitumen cements, neoformed clays (caolinite) and precipitation of calcite cement during telodiagenesis. The generation of secondary porosity is associated to aquifer system configuration, due to deep invasion of meteoric water from the outcrop belt (recharge zone). The Botucatu Formation consists of predominant porous quartz sandstones with late intersticial calcite and chalcedony cements restricted to aquifer margins. Sandstone framework is typically open (IP<35%) and displays some mechanical and chemical compaction preferentialy to deeper basin, in the western São Paulo State. The main diagenetic componets are: eogenetic vadose infiltrated clays; incipiently neoformed clayminerals and quartz cement during mesodiagenesis; secondary porosity features, with mineral dissolution and feldspar replacing by claymineral (caolinite) during telodiagenesis. The Guarani Aquifer System (GAS) is characterized by three main geochemical groups of groundwater, divided in five hydrogeochemical areas, according to confinement conditions of the rocks. The hydrochemical evolution of the Guarani Aquifer System represents the water interaction with rock modified by previous diagenetic alterations. However, the efficiency of the diagenetic transformations was not enough to hardly changed the original high porosity and permeability of the rocks. The more complex Pirambóia Formation diagenetic evolution relates to longer buried history and to more heterogeneous faciologic composition (fine grained beds in the lower unity). The upper Pirambóia Formation presents the main calcite cemented domain of the aquifer. The Botucatu Formation is porous in almost whole aquifer extension in São Paulo.

Os arenitos fluviais e eólicos da Formação Sergi (Jurássico – Cretáceo) são os reservatórios mais importantes da Bacia do Recôncavo, nordeste do Brasil. Um estudo detalhado utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Ótica, Difração de Raios-X e Espectroscopia de Infravermelho revelou a ocorrência de dickita, um argilomineral indicativo de soterramento profundo (T >100oC), nos campos de óleo de Buracica (630 a 870 m) e Água Grande (1300 a 1530 m). A dickita ocorre distribuída irregularmente em arenitos com grande permeabilidade e porosidade intergranular da seqüência estratigráfica média da Formação Sergi, como agregados vermiculares e booklets substituindo grãos de feldspato e preenchendo poros gerados por dissolução de feldspatos e poros intergranulares adjacentes. O hábito vermicular da dickita é um produto da transformação pseudomórfica da caolinita durante o soterramento, provavelmente sob influência de condições ácidas relacionadas a ácidos orgânicos gerados da evolução térmica do querogênio nas rochas geradoras rift. A presença de dickita concorda com a intensidade de compactação, com a relativamente abundante cimentação pós-compactacional de quartzo, e com os valores de isótopos estáveis de oxigênio dos cimentos de calcita pós-compactacional, que correspondem a temperaturas de até 116oC. Essas evidências sugerem que os arenitos foram submetidos a temperaturas substancialmente mais altas que aquelas correspondentes a sua atual profundidade. Entretanto, um fluxo de calor ou de fluidos mais acentuado não pode ser invocado para a área para explicar as altas temperaturas. A ocorrência de dickita, associada a outras evidências petrológicas para condições de soterramento profundo, bem como análises de traços de fissão em apatitas de outras áreas na bacia, indicam que a área central da Bacia do Recôncavo sofreu soerguimento e erosão de pelo menos 1 km (provavelmente mais que 1500 m). Este evento não foi anteriormente detectado por modelos estruturais e estratigráficos convencionais. / Fluvial and aeolian sandstones of the Sergi Formation (Jurassic-Cretaceous) are the most important reservoirs of the Recôncavo Basin, northeastern Brazil. A detailed study through optical and electronic microscopy, X-ray diffraction and infra-red spectroscopy revealed the occurrence of dickite, a clay mineral indicative of deep burial conditions (T > 100oC), in the shallow Buracica (630 to 870 m) and Água Grande (1300 to 1530 m) oilfields. Dickite occurs irregularly distributed in sandstones with larger intergranular porosity and permeability of the middle, coarser stratigraphic sequence of Sergi Formation, as vermicular and booklet aggregates replacing feldspar grains, and filling pores generated by feldspars dissolution and adjacent intergranular pores. The vermicular habit of dickite is a product of pseudomorphic kaolinite transformation during burial, presumably under influence of acidic conditions related to organic acids generated from the thermal evolution of kerogen in the rift source rocks. The presence of dickite agrees with the intensity of compaction, relatively abundant post-compactional quartz cementation, and stable oxygen isotope values of the post-compactional calcite cements, corresponding to temperatures as high as 116ºC. This set of evidence suggests that the sandstones were subjected to temperatures substantially higher than those corresponding to their present burial depths. However, no enhanced thermal or hydrothermal fluid flow can be invoked in the area to be accounted for the interpreted high temperatures. The occurrence of dickite and other petrologic evidence for deep burial conditions, as well as apatite fission tracks analyses from other areas in the basin, indicate that an uplift and erosion of at least 1 km and probably more than 1500 m has affected the central part of Recôncavo Basin, and very likely the whole region, what was not previously detected by conventional structural and stratigraphic models.

As coquinas de bivalves do Grupo Lagoa Feia (Eoaptiano) ocorrem na área sudoeste da Bacia de Campos e constituem reservatórios de hidrocarbonetos. Foram descritos 1030 metros de testemunhos e 368 lâminas delgadas para definir os controles estratigráficos dos eventos e produtos diagenéticos observados e propor um método de predição da paragênese diagenética. Inicialmente foram definidas 34 fácies sedimentares posteriormente agrupadas em 7 associações de fácies nas quais foram reconhecidos os conjuntos de processos geneticamente relacionados, que levaram à interpretação do paleosistema deposicional. Sete produtos eodiagenéticos foram observados na seção informalmente denominada Coquina Inferior e desses, quatro alteram bastante as características permoporosas primárias das rochas, sendo eles: cimentação por calcita blocosa em mosaico, cimentação por sílica microcristalina (quartzo), cimentação por calcedônia e dissolução. Interpreta-se um forte controle do(s) tipo(s) de produto(s) diagenético(s) com a variação do nível base do lago, conforme as seguintes premissas: o cimento de sílica microcristalina ocorre preferencialmente quando o nível base está alto e as rochas sob condições lacustre freáticas, pois, devido ao grande escoamento superficial, o lago neste momento encontra-se enriquecido em Si (proveniente do intemperismo e lixiviação das seções de rochas anteriores), porém ainda diluído (com um volume de água muito amplo), favorecendo a precipitação do quartzo e não da calcedônia. A partir do momento em que o nível do lago cai relativamente, a concentração de Si aumenta e a calcedônia passa a ser o cimento principal. Neste momento, as rochas estão sob condições de ambiente de zona de mistura, pois o nível do lago estaria mais baixo, porém ainda não totalmente em condições de domínio meteórico. A seguir, com nível do lago mais baixo ainda, as rochas passam para o ambiente meteórico e ocorre a precipitação de calcita blocosa (provavelmente necessitando de um tempo de residência baixo, pois o mineral ocorre em todo o intervalo da Coquina Inferior) no meteórico freático, e dissolução no meteórico vadoso. Quando o nível do lago volta a subir, as condições favorecem novamente a precipitação de calcedônia, e, em um nível posterior, mais alto ainda, de sílica microcristalina, iniciando assim um novo ciclo de alterações diagenéticas. A correlação entre a paleobatimetria deposicional da associação de fácies sedimentar e o nível base requerido para determinado(s) tipo(s) de produto(s) diagenético(s) encontrado(s) levou à criação de uma curva de \"velocidade relativa de variação do nível base\", que pôde também ser construída sinteticamente a partir das fácies sedimentares e dos perfis de raios gama e sônico. Tendo em mãos essa curva sintética, foi possível fazer o \"caminho inverso\" e criar um modelo preditivo (ou seja, sem descrição da diagênese em lâminas delgadas) da paragênese diagenética a partir da associação de fácies sedimentar e da \"velocidade relativa de variação do nível base\" em escala de poço (1D) e também em um grid geocelular (3D). A seção Coquina Inferior dos reservatórios da Bacia de Campos apresenta elevado grau de heterogeneidade vertical, gerada pela ciclicidade estratigráfica e pela intensa modificação eodiagenética. O entendimento dos fatores controladores da diagênese levou à criação de um método preditivo da paragênese diagenética em escala de poço (1D) e também em um grid geocelular (3D) que poderá ser usado para a caracterização e gerenciamento de outros campos petrolíferos em carbonatos. / The bivalve coquina from Lagoa Feia Group (Eoaptian), occurs in southwestern part of Campos Basin and consists petroleum reservoirs. 1030 meters of core and 368 thin sections were described to define the stratigraphic controls of the diagenetic events and then create a diagenetic paragenesis predictive method. Firstly, 34 sedimentary facies were defined and then grouped in seven facies associations. These associations have the same genetically depositional process relationship and they were used to define the depositional paleosystem. Seven eodiagenetic products were observed in the informally called Lower Coquina section and four from these products cause an important primary rock permeability and porosity alteration: block calcite cementation, microcrystaline silica (quartz) cementation, chalcedony cementation and dissolution. There is a strong control of the diagentic(s) product(s) type(s) and the base level variation. Microcrystaline silica occurs when the base level is high and the conditions are under lacustrine phreatic environment. Under these conditions, the lake has a Si enrichment due to run off great rates but still diluted, because the huge volume of water. This situation favors the precipitation of quartz instead of chalcedony. When the lake level falls, Si concentration rises, and chalcedony becomes the main cement phase. At this time, the conditions are mostly under mixing zone. When the lake falls again, meteoric environment becomes predominant. At the meteoric phreatic environment blocky calcite occurs as cement and at the meteoric vadose zone environment dissolution is the main process. When the lake level raises again, the conditions favor the precipitation of chalcedony and, in the next level, (higher base level than previous) the conditions are good to microcrystaline silica precipitation. At this moment, a new diagenetic cycle is started. The correlation between depositional paleobathymetry of sedimentary facies association and the lake level required for different types of diagenetic paragenesis led to the creation of a curve called \"relative velocity of base level variation\". This curve may also be calculated synthetically from sedimentary facies, gamma ray and velocity logs. With this synthetic curve it was possible to do a \"reverse path\" procedure and generated a diagenetic paragenesis predictive method. The coquina reservoir has a high level of heterogeneity due to stratigraphic cyclicality and due to eodiagenetic transformations. The understanding of diagenetic controls led to a diagenetic predictive method creation on 1D (well) and 3D (geocell grid). This knowledge can be used for the characterization and management of others carbonates associated oil fields.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-02-09T16:54:27Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoJonatãBarbosaTeixeira.pdf: 5990535 bytes, checksum: 8add030cb936a2464b4cf4e4276b8dc6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T16:54:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertaçãoJonatãBarbosaTeixeira.pdf: 5990535 bytes, checksum: 8add030cb936a2464b4cf4e4276b8dc6 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / O conhecimento da petrografia sedimentar de rochas reservatório areníticas fornece informações importantes para a indústria do petróleo no sentido de viabilizar a exploração de um poço. Para o presente estudo foi avaliado o potencial de técnicas para estimativas petrofísicas e a influência de fatores diagenéticos e petrográficos nessas estimativas. Com este objetivo foram selecionadas sete amostras de arenitos (Berea – BE; Briarhill – BR; Buff Berea – BU; Crab Orchad – CO; Boise Idaho Brown – IB; Leapord – LE; e Parker – PA) de análogos de rochas reservatório, consideradas padrão (benchmarks) da indústria do petróleo, e por isso alvo de estudos petrofísicos. Foram considerados na caracterização aspectos mineralógicos, grau de empacotamento, aspectos granulométricos, seleção, aspecto textural, maturidade textural e processos diagenéticos. Essas análises foram feitas com auxílio da difração de raios X (DRX), microtomografia de raios X (μ-CT), susceptibilidade magnética e lâminas petrográficas. Os testes de petrofísica foram feitos pela ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo e comparados/complementados pelo μ-CT, cujas amostras foram imageadas nas resoluções espaciais de 5 μm e 40-42 μm. Os resultados encontrados permitiram classifica-los em: quartzoarenitos, subarcósios, sublitoarenito e arcósio. Quanto à mineralogia, os arenitos são compostos por quartzo, feldspatos, fragmentos líticos, biotita, muscovita, caulinita, zeólita (clinoptilolita), clorita, illita e opacos. A dissolução de feldspatos, micas e infiltração de illita foram responsáveis pela formação de epimatriz, provendo também a porosidade intragranular vista nas amostras. Estes processos explicam a microporosidade obtida por RMN. A macroporosidade vista nos espectros de RMN teve relação direta com a morfologia dos grãos e a intensidade dos processos diagenéticos tardios. A resolução de 5 μm do μ-CT apresentou-se como a melhor para o processamento e segmentação das imagens em relação a resolução de 40 μm, para análise de aspectos petrofísicos e diagenéticos em amostras heterogêneas ou com range de tamanho de poros alto a resolução de 40 μm se mostrou melhor. O μ-CT tendeu a subestimar os resultados de porosidade gerados pelo porosímetro (rotina). O RMN foi a técnica com maior acurácia na estimativa de porosidade. Entretanto, na estimativa de permeabilidade o μ-CT se mostrou muito mais confiável que a RMN. Quanto à distribuição de poros, foi possível estabelecer relação direta entre as técnicas de RMN e μ-CT. O arenito com mesoporosidade alta teve caráter unimodal (distribuição contínua) nos espectros de RMN. Os arenitos com baixa mesoporosidade tiveram distribuição de T2 com caráter bimodal / The knowledge of sandstone sedimentary petrography reservoir rocks provides important information for the oil industry to enable the operation of a well. Techniques for making petrophysical estimates and the influences of petrographic and diagenetic factors were evaluated. With this objective, seven sandstones samples were selected (Berea – BE; Briarhill – BR; Buff Berea – BU; Crab Orchad – CO; Boise Idaho Brown – IB; Leapord – LE; e Parker – PA). These samples are reservoir rocks analogues, considered benchmarks of the oil industry, and so that used in petrophysical studies. Packing, granulometric aspects, selection, textural appearance, textural maturity and diagenetic processes were considered in characterizing mineralogical aspects. These analyses were performed using the X-ray diffraction (XRD), X-ray microtomography (μ-CT), magnetic susceptibility and petrographic thin sections. The petrophysical tests were made by nuclear magnetic resonance (NMR) in downfield and compared/complemented with μ-CT analysis, imaging the samples in two different spatial resolutions (5 μm and 40-42 μm). The results made it possible to classifies the sandstones as: quartz sandstones, subarkoses, sublithic sandstone and arkoses. Their mineralogy included quartz, feldspar, lithic fragments, biotite, muscovite, kaolinite, zeolite (clinoptilolite), chlorite, illite and opaques. The dissolution of feldspar and mica, and illite infiltration were responsible for epimatriz formation also providing intragranular porosity seen in samples. These processes explain microporosity obtained by NMR. The macroporosity seen in the NMR spectra was directly related to the morphology of the grains and the intensity of the late diagenetic processes. The 5 μm resolution was better than 40 μm for the properties estimation. However for heterogeneous sandstones or large pore size range, the resolution of 40 μm was better. μ-CT tended to subestimate the porosimeter porosity results. NMR showed greater accuracy in estimating porosity compared to μ-CT. For permeability estimative, μ-CT showed better results. The porous size distribution viewed through μ-CT agreed with NMR results. The sandstone sample with high mesoporosity had unimodal character (continuous distribution) in the NMR spectra. The sandstone samples with low mesoporosity had T2 distribution with bimodal character

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-03-10T17:22:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado de Jailson Cardoso Dias.pdf: 553277 bytes, checksum: af95fa35c04dc5ae3bf926bab31028af (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T17:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado de Jailson Cardoso Dias.pdf: 553277 bytes, checksum: af95fa35c04dc5ae3bf926bab31028af (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências- Geoquímica Ambiental. Niterói, RJ / O presente trabalho investigou a diagênese recente do fósforo em sedimentos costeiros de duas áreas com características biogeoquímicas distintas na baía de Sepetiba. A área identificada como P1 está localizada próximo ao vilarejo de Pedra de Guaratiba, apresentando um forte input de efluentes domésticos, enquanto que a área identificada como P2 está localizada no estuário do rio Mazomba, próximo ao porto de Sepetiba. Sedimentos permanentemente inundados foram coletados em frente a florestas de manguezal. Para a identificação e quantificação das diferentes formas de fósforo (trocável, ligado a ferro, autigênico, detrítico e orgânico) foi utilizado o método de extração seqüencial SEDEX. Foram determinados parâmetros físicos (frações de areia, silte e argila, umidade, porosidade e densidade aparente seca) e os conteúdos de matéria orgânica, carbono orgânico, nitrogênio total e enxofre total. Também foram medidas as atividades de chumbo-210 para os cálculos das taxas de sedimentação. De maneira geral, os parâmetros físicos indicam diferenças na composição dos dois testemunhos, sendo as camadas com sedimentos mais finos, menos densos e com maior conteúdo de água, duas vezes mais profundas no testemunho P2. O estudo da razão C/S caracteriza os testemunhos P1 e P2 como sedimentos de origem predominantemente marinha. Nas camadas superiores do testemunho P1, as razões C/Porg mais elevadas são um efeito do crescimento urbano no litoral de Enseada das Garças durante o período correspondente, implicando em um maior input de matéria orgânica, proveniente de esgotos domésticos. Na área P2, estas razões refletem os efeitos da urbanização contínua, crescendo até o ano de 1998, aproximadamente (como indicado pela taxa de sedimentação calculada para este ponto, em torno de 0,7 cm ano-1). Os esgotos presentes na área P1 são a principal fonte de matéria orgânica, que constitui a principal fonte de fósforo orgânico. Na área P2, a principal fonte de fósforo são as fases de ferro férrico, transportadas pelos rios adjacentes. As diversas formas de fósforo possuem comportamentos distintos nas duas áreas. Porém, em ambas a fração de fósforo predominante é aquela associada com fases de óxihidróxidos de ferro, seguida pela fração associada à matéria orgânica. As concentrações de fósforo total nas camadas mais superficiais do testemunho P1 são cerca de 1,6 vezes maiores em relação àquelas encontradas para o testemunho P2. Isto é explicado pela maior influência de esgotos domésticos em P1, enquanto que na área P2 o fósforo transportado pelas águas costeiras é diluído pelas águas do estuário do rio Mazomba. Conseqüentemente, os processos diagenéticos envolvendo o fósforo sedimentar são diferentes nas duas áreas, sendo mais intensos em P1. Nas duas áreas, a contaminação por fósforo foi evidenciada. Porém, a precipitação autigênica de apatita foi observada, implicando na retirada do fósforo da ciclagem do sistema. / This study investigated the phosphorus early diagenesis in coastal sediments from two areas with distinct biogeochemical characteristics in Sepetiba Bay. The area identified as P1 is located near Pedra de Guaratiba village, presenting a strong domestic effluent input, while the area identified as P2 is located in Mazomba River estuary, near Sepetiba harbour. Subtidal sediments were sampled, located in front of mangrove forests. In order to identify and quantify different phosphorus forms (exchangeable, bound to iron, authigenic, detritic and organic) the SEDEX method was used. Physical parameters (sand, silt and clay fractions, umidity, porosity and dry bulk density) and contents of organic matter, organic carbon, total nitrogen and sulfur were determined. Lead-210 activities were also measured to calculate sedimentation rates. Physical parameters generally indicated differences in core compositions. Surface sediments layers with fines, less-dense and higher water contents are two-fold deeper in core P2. The evaluation of C/S rations characterizes cores P1 and P2 as sediments of origin predominantly marine. In upper layers of core P1, more elevated C/Porg ratios are an effect of urban development in Enseada das Garças, implying in a greater organic matter input derived from domestic sewage. In P2 area, these ratios reflect effects of continuous urbanization, growing until approximately 1998 (as indicated by a sedimentation rate calculated as about 0.7 cm yr-1). Sewage is the main organic matter sources in P1 area, which constitutes the major organic phosphorus source. In P2 area, the main sources of phosphorus are the ferric iron phases transported by adjacent rivers. The diverse forms of phosphorus have distinct behaviors between study areas. However, in both areas the predominant phosphorus fraction is that associated with iron oxyhydroxides, followed by the fraction associated with organic matter. Total phosphorus concentrations in surface layers of core P1 are 1.6 fold greater than in core P2. This is explained by a greater sewage influence in P1, whereas in P2 area phosphorus transported by coastal waters is diluted by Mazomba River waters. Consequently, diagenetic processes involving sedimentary phosphorus are different in the two areas, having a greater intensity in P1. There was evidence of phosphorus contamination in the two areas. However, the authigenic apatite precipitation was observed, implying in a phosphorus removal from cycling in the system.