Climate change is predicted to be the most pronounced in high latitude ecosystems, however very little is known about their vulnerability to the projected warmer temperatures. In particular, natural organic matter (NOM) in the high latitude cryosphere which includes dissolved organic matter (DOM) and cryoconite organic matter (COM) from glaciers and soil organic matter (SOM) in permafrost, is highly susceptible to climate change which may lead to severe consequences on both local and global carbon biogeochemical cycles. Examination of DOM in glacier ice by a novel 1H nuclear magnetic resonance (NMR) water suppression pulse sequence at its natural abundance revealed and quantified the composition and the organic constituents in ice samples from Antarctica. 1H NMR spectra of samples from several glaciers were acquired and compared to the dominant fluorescent DOM fraction. This comprehensive approach showed that glacier ice DOM was mainly composed of small, labile biomolecules associated with microbes. Examination of the organic debris found on glacier surfaces (COM) from both Arctic and Antarctic glaciers were determined to be derived from microbes. Samples from Arctic glaciers were more chemically heterogeneous with small inputs of plant-derived material detected after targeted extractions. Therefore the COM carbon composition was determined to be dependent on the local glacier environment, suggesting a site specific contribution to the carbon cycle. Finally, the distribution of extracted branched glycerol dialkyl glycerol tetraether (GDGT)microbial membrane lipids and the deuterium incorporation of plant-wax n-alkane biomarkers extracted from dated permafrost SOM (paleosols) were independently applied for Canadian Arctic climate reconstruction during the last glacial maximum. Overall, the branched GDGT based temperature reconstructions from the Arctic paleosols reconstruct higher temperatures, likely when bacterial activity was optimal. The deuterium composition of the C29 n-alkane plant lipids appears to integrate an average annual signal. Further analysis by both non-selective NMR spectroscopic and targeted biomarker techniques on these paleosol samples revealed that the major vegetative sources from this paleoecosystem originated from woody and non-woody angiosperms. This thesis demonstrates several novel analytical characterization techniques, along with the major sources and composition of NOM in the cryosphere while demonstrating its use in paleoclimate applications.

Climate change is predicted to be the most pronounced in high latitude ecosystems, however very little is known about their vulnerability to the projected warmer temperatures. In particular, natural organic matter (NOM) in the high latitude cryosphere which includes dissolved organic matter (DOM) and cryoconite organic matter (COM) from glaciers and soil organic matter (SOM) in permafrost, is highly susceptible to climate change which may lead to severe consequences on both local and global carbon biogeochemical cycles. Examination of DOM in glacier ice by a novel 1H nuclear magnetic resonance (NMR) water suppression pulse sequence at its natural abundance revealed and quantified the composition and the organic constituents in ice samples from Antarctica. 1H NMR spectra of samples from several glaciers were acquired and compared to the dominant fluorescent DOM fraction. This comprehensive approach showed that glacier ice DOM was mainly composed of small, labile biomolecules associated with microbes. Examination of the organic debris found on glacier surfaces (COM) from both Arctic and Antarctic glaciers were determined to be derived from microbes. Samples from Arctic glaciers were more chemically heterogeneous with small inputs of plant-derived material detected after targeted extractions. Therefore the COM carbon composition was determined to be dependent on the local glacier environment, suggesting a site specific contribution to the carbon cycle. Finally, the distribution of extracted branched glycerol dialkyl glycerol tetraether (GDGT)microbial membrane lipids and the deuterium incorporation of plant-wax n-alkane biomarkers extracted from dated permafrost SOM (paleosols) were independently applied for Canadian Arctic climate reconstruction during the last glacial maximum. Overall, the branched GDGT based temperature reconstructions from the Arctic paleosols reconstruct higher temperatures, likely when bacterial activity was optimal. The deuterium composition of the C29 n-alkane plant lipids appears to integrate an average annual signal. Further analysis by both non-selective NMR spectroscopic and targeted biomarker techniques on these paleosol samples revealed that the major vegetative sources from this paleoecosystem originated from woody and non-woody angiosperms. This thesis demonstrates several novel analytical characterization techniques, along with the major sources and composition of NOM in the cryosphere while demonstrating its use in paleoclimate applications.

A Bacia de Santos é uma das principais bacias brasileiras para exploração e produção de hidrocarbonetos, e vem recebendo grandes investimentos em pesquisa nos últimos anos. O estudo das rochas geradoras serve como importante ferramenta para o estudo de modelos de geração, explusão e migração de hidrocarbonetos e na identificação de sistemas petrolíferos. O principal objetivo deste trabalho é a identificação de intervalos e áreas com maior potential para a geração de hidrocarbonetos dentro do pacote sedimentar estudado (Cretáceo-Terciário). As amostras de calha de 6 poços exploratórios, obtidas junto à Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), foram analisadas através da geoquímica orgânica (Carbono Orgânico Total (COT), Pirólise Rock Eval e análise de Biomarcadores) e da petrologia orgânica (Reflectância da Vitrinita e Palinofácies) e foram interpretadas juntamente com os resultados do estudo de outros 10 poços exploratórios, obtidos pela Geochemical Solutions International cedidos para este trabalho. Esses 16 poços formam um perfil strike SW-NE que recobre praticamente toda a extensão da bacia. Amostras das formações Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá e Florianópolis foram analisadas, apresentando resultados semelhantes para o tipo de matéria orgânica, sua origem e ambiente deposicional (querogênio tipo II e III, originado pela mistura de material de origem terrestre e marinha depositado em ambiente transicional levemente oxidante). Os perfis analisados identificaram dois intervalos de maior conteúdo de carbono orgânico, maturação e potencial de geração de petróleo, um entre 2500 e 3000 metros de profundidade, que pode estar relacionado a eventos transgressivos do Terciário, e outro entre 4000 a 5000 metros de profundidade, possivelmente relacionado a um importante evento transgressivo de caráter regional ocorrido durante o Turoniano. A matéria orgânica encontrada nos poços situados na região sudoeste do perfil foi a que apresentou as melhores condições para a geração de hidrocarbonetos, tornando-se mais empobrecida na direção nordeste. Com base nos resultados geoquímicos e petrográficos obtidos, a matéria orgânica presente na Formação Itajaí-Açu possui o melhor potencial para geração de hidrocarbonetos, principalmente na porção basal do intervalo, na região sudoeste da bacia. / The Santos Basin is one of the main Brazilian sedimentary basin for hydrocarbon exploration and production and has been the focus of major geological research on hydrocarbon occurrences in recent years. Source rock studies are important tools for construction of hydrocarbon generation, expulsion and migration models of the basin and for identifying petroleum systems. The main objective of the present study is to identify areas and intervals with hydrocarbon generation potential inside the sedimentary sequence studied (Cretaceous-Tertiary). Cutting samples from 6 petroleum exploration wells obtained from the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) were analysed by organic geochemical methods (Total Organic Carbon (TOC), Rock Eval Pyrolysis and Biomarkers analysis) and organic petrography (Vitrinite Reflectance and Palynofacies) and were interpreted together with results from organic geochemical studies on samples from 10 addictional petroleum exploratory wells obtained from Geochemical Solution International (GSI), provided for this study. These 16 wells form a SW-NE strike section, that covers the basin almost completely in this direction. The samples from Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá and Florianópolis formations show similar results in regard to organic matter type, its origin and depositional paleoenvironment (type II-III kerogen, indicating a contribution of terrestrial and marine material, deposited in a transitional and slightly oxic environment). The stratigraphic profiles analysed identify two intervals with relatively high organic matter content, maturation and hydrocarbon generation potential, one between 2500 and 3000 meters depth, perhaps related to a Tertiary transgressive event and the other one between 4000 and 5000 meters depth, possibly related to an important regional transgressive event, which occurred during the Turonian. The organic matter encountered in the well samples located in the southwest of the SW-NE section has the best potential for hydrocarbon generation, whereas the organic matter of well samples located in the northwest direction has less potential to form hydrocarbons. Based on the results of the present study, the organic matter present in the Itajaí-Açu Formation has the best potential for hydrocarbon generation, in particular in the basal part of the formation in the southwest region of the basin.

Agência Nacional do Petróleo / O estudo visou à caracterização geoquímica orgânica detalhada (carbono orgânico total, resíduo insolúvel, enxofre, pirólise Rock-Eval e biomarcadores) da Formação Irati através do furo pioneiro FP-12-SP localizado próximo da região de Anhembi (SP), e à análise das alterações destes parâmetros devido ao efeito térmico de intrusões de diabásio. A partir destes dados definiu-se 8 (oito) unidades quimioestratigráficas, determinou se o potencial gerador de cada unidade, o tipo de querogênio e a assinatura geoquímica através de parâmetros dos biomarcadores saturados e, por último, indicou-se as alterações causadas pelo efeito térmico de intrusivas nos sedimentos. O Membro Taquaral possui baixo teor de carbono orgânico total, querogênio tipo III/IV, com alta proporção de alcanos lineares e cicloalcanos, predominância dos esteranos C27 em relação ao C29, com indicações de ambiente marinho com salinidade normal. O Membro Assistência é caracterizado por apresentar valores de carbono orgânico total relativamente alto com aumento para o topo, intercalação de níveis siliciclásticos com carbonáticos, potencial gerador que chega a excelente e índice de hidrogênio predominante para óleo e condensado, baixa proporção de n-alcanos em relação aos cicloalcanos e alcanos ramificados, aparecimento do gamacerano, indicando ambiente marinho hipersalino com afogamento para o topo. O efeito térmico é visto a partir de 3 metros abaixo e 10 metros acima da soleira com maturação da matéria orgânica nos 9,5m mais próximos da soleira. A propagação de calor acima da soleira foi maior do que abaixo devido à diferença de condutividade térmica entre o carbonato e o folhelho, onde a máxima restrição com o aumento da salinidade na Unidade Quimioestratigráfica E, indicada pela presença de gamacerano, pode ter amplificado a passagem de calor para o topo. / The study aimed to detailed organic geochemistry characterization (total organic carbon, insoluble residue, sulfur , Rock-Eval pyrolysis and biomarkers) of the Irati Formation through pioneering well FP-12-SP located near the region of Anhembi (SP), and to analysis of changes in these parameters due to the thermal effect of diabase intrusions. From these data it was defined eight (8) chemostratigraphic units, as well as the potential generator of each unit, the type of kerogen and geochemical parameters through the saturated biomarkers, and, finally, it was indicated the changes caused by thermal effect of intrusives on sediments. The Taquaral Member has low content of total organic carbon, kerogen type III/IV, with a high proportion of linear alkanes and cycloalkanes, predominance of C27 steranes compared to C29, with indications of marine environment with normal salinity. The Member Assistência is characterized by relatively high levels of total organic carbon increasing to the top, interleaving siliciclastic levels with carbonate, generation potential reaching excellent and hydrogen index predominant to oil and condensate, low proportion of n-alkanes relative to cycloalkanes and branched alkanes and gammacerane indicating hypersaline marine environment with drowning to the top. The thermal effect is seen from 3 meters below and 10 meters above the sill with maturation of the organic matter at 9.5 m from the nearest sill. The propagation of heat above the threshold was higher than below due to difference in thermal conductivity between the shale and carbonate, where the maximum constraint with increasing salinity in Chemostratigraphic Unit E, indicated by the presence of gammacerane, may have amplified the passage of heat to the top.

Nos depósitos cenozóicos da Bacia de Taubaté são encontrados depósitos de folhelhos betuminosos (oleígenos) pertencentes à Formação Tremembé, de idade oligocênica, que durante alguns anos na década de 50 foram investigados com relação ao seu aproveitamento econômico através da extração industrial do óleo nele contido. Entretanto, em face de aspectos tecnológicos e conjunturais da época, esse aproveitamento industrial foi considerado inviável do ponto de vista econômico. Nesta dissertação é proposta uma aplicação da perfilagem geofísica para a caracterização da faciologia dos folhelhos betuminosos da Formação Tremembé, tendo como objetivo principal a identificação das eletrofácies nos perfis elétricos, através de uma metodologia robusta e consistente. A identificação de eletrofácies é importante para ajudar na determinação da caracterização de uma reserva não convencional e na análise da viabilidade econômica. Neste estudo foram utilizados os perfis convencionais de poço: Raio gama, resitividade, potencial espontâneo e sônico. Os dados de perfis de poços foram integrados com os testemunhos e dados geoquímicos, mais precisamente os dados de COT, S, IH, S2 para uma caracterização realística das eletrofácies. Os dados foram obtidos a partir de três sondagens rotativas realizadas na Bacia de Taubaté, resultantes de testemunhagem contínua e perfilagem a cabo ao longo do intervalo de folhelhos da Formação Tremembé. A partir disto, obtém-se como resposta um modelo específico para cada litologia, onde cada pico corresponde a uma eletrofácies, permitindo o estabelecimento de alguns padrões ou assinaturas geofísicas para as principais fácies ocorrentes. Como resultado deste trabalho, foi possível correlacionar as eletrofácies entre os poços numa seção modelo, a partir de similaridade lateral das eletrofácies entre os marcos estratigráficos representado, foi possível observar a continuidade de duas sequências de folhelhos betuminoso com alto teores de COT, S, IH, S2, considerados os mais importantes do ponto de vista econômico e gerado um modelo faciológico 2D e 3D dessas camadas. Os resultados obtidos neste trabalho são bastante promissores, apontando para a possibilidade de aplicação desta técnica a outros poços da Bacia de Taubaté, fornecendo subsídios relevantes à determinação da evolução sedimentar. / At the Cenozoic deposits in the Taubaté Basin are found deposits of bituminous shale (oil Shale) belonging to Tremembé Formation, Oligocene, which for some years in the 50s were investigated with respect to its economic exploitation by the industrial extraction of oil contained therein. However, in the face of technological issues and conjuncture of this time, the industrial use was considered unfeasible economically. This dissertation proposed an application of geophysical Well Log for the faciology characterization of bituminous shale in Tremembé Formation, having as main objective the identification of electrofacies on electric logs, through a robust and consistent methodology. The identification of electrofacies is important to help determine the characterization of an unconventional reserves and economic viability analysis. In this study we used the conventional Well Logs: Gama Ray, resistivity, spontaneous potential and sonic. Data from well logs were integrated with the core and geochemical data, specifically data from TOC, S, IH, S2 for a realistic characterization of electrofacies. Data were obtained from three Wells in Taubaté Basin, resulting from continuous coring and wireline log along the Tremembé Formation shales. From this response is obtained as a model for each lithology, where each peak corresponds to an electrofacies, allowing the establishment of some patterns geophysical for the main facies occurring. As a result of this study, it was possible to correlate the electrofacies between wells in a section model, from sideways similarity of electrofacies between the represented marks stratigraphic , It was possible to observe the continuity of two sequences of bituminous shales with high TOC, S, IH , S2, which are considered the most important of point of economic view, and generated a 2D and 3D facies model of these layers. The present results are very promising, pointing to the possibility of applying this technique to other wells in the Basin Taubaté, providing subsidies relevant to the determination of sedimentary evolution.

Nos depósitos cenozóicos da Bacia de Taubaté são encontrados depósitos de folhelhos betuminosos (oleígenos) pertencentes à Formação Tremembé, de idade oligocênica, que durante alguns anos na década de 50 foram investigados com relação ao seu aproveitamento econômico através da extração industrial do óleo nele contido. Entretanto, em face de aspectos tecnológicos e conjunturais da época, esse aproveitamento industrial foi considerado inviável do ponto de vista econômico. Nesta dissertação é proposta uma aplicação da perfilagem geofísica para a caracterização da faciologia dos folhelhos betuminosos da Formação Tremembé, tendo como objetivo principal a identificação das eletrofácies nos perfis elétricos, através de uma metodologia robusta e consistente. A identificação de eletrofácies é importante para ajudar na determinação da caracterização de uma reserva não convencional e na análise da viabilidade econômica. Neste estudo foram utilizados os perfis convencionais de poço: Raio gama, resitividade, potencial espontâneo e sônico. Os dados de perfis de poços foram integrados com os testemunhos e dados geoquímicos, mais precisamente os dados de COT, S, IH, S2 para uma caracterização realística das eletrofácies. Os dados foram obtidos a partir de três sondagens rotativas realizadas na Bacia de Taubaté, resultantes de testemunhagem contínua e perfilagem a cabo ao longo do intervalo de folhelhos da Formação Tremembé. A partir disto, obtém-se como resposta um modelo específico para cada litologia, onde cada pico corresponde a uma eletrofácies, permitindo o estabelecimento de alguns padrões ou assinaturas geofísicas para as principais fácies ocorrentes. Como resultado deste trabalho, foi possível correlacionar as eletrofácies entre os poços numa seção modelo, a partir de similaridade lateral das eletrofácies entre os marcos estratigráficos representado, foi possível observar a continuidade de duas sequências de folhelhos betuminoso com alto teores de COT, S, IH, S2, considerados os mais importantes do ponto de vista econômico e gerado um modelo faciológico 2D e 3D dessas camadas. Os resultados obtidos neste trabalho são bastante promissores, apontando para a possibilidade de aplicação desta técnica a outros poços da Bacia de Taubaté, fornecendo subsídios relevantes à determinação da evolução sedimentar. / At the Cenozoic deposits in the Taubaté Basin are found deposits of bituminous shale (oil Shale) belonging to Tremembé Formation, Oligocene, which for some years in the 50s were investigated with respect to its economic exploitation by the industrial extraction of oil contained therein. However, in the face of technological issues and conjuncture of this time, the industrial use was considered unfeasible economically. This dissertation proposed an application of geophysical Well Log for the faciology characterization of bituminous shale in Tremembé Formation, having as main objective the identification of electrofacies on electric logs, through a robust and consistent methodology. The identification of electrofacies is important to help determine the characterization of an unconventional reserves and economic viability analysis. In this study we used the conventional Well Logs: Gama Ray, resistivity, spontaneous potential and sonic. Data from well logs were integrated with the core and geochemical data, specifically data from TOC, S, IH, S2 for a realistic characterization of electrofacies. Data were obtained from three Wells in Taubaté Basin, resulting from continuous coring and wireline log along the Tremembé Formation shales. From this response is obtained as a model for each lithology, where each peak corresponds to an electrofacies, allowing the establishment of some patterns geophysical for the main facies occurring. As a result of this study, it was possible to correlate the electrofacies between wells in a section model, from sideways similarity of electrofacies between the represented marks stratigraphic , It was possible to observe the continuity of two sequences of bituminous shales with high TOC, S, IH , S2, which are considered the most important of point of economic view, and generated a 2D and 3D facies model of these layers. The present results are very promising, pointing to the possibility of applying this technique to other wells in the Basin Taubaté, providing subsidies relevant to the determination of sedimentary evolution.

Agência Nacional do Petróleo / O estudo visou à caracterização geoquímica orgânica detalhada (carbono orgânico total, resíduo insolúvel, enxofre, pirólise Rock-Eval e biomarcadores) da Formação Irati através do furo pioneiro FP-12-SP localizado próximo da região de Anhembi (SP), e à análise das alterações destes parâmetros devido ao efeito térmico de intrusões de diabásio. A partir destes dados definiu-se 8 (oito) unidades quimioestratigráficas, determinou se o potencial gerador de cada unidade, o tipo de querogênio e a assinatura geoquímica através de parâmetros dos biomarcadores saturados e, por último, indicou-se as alterações causadas pelo efeito térmico de intrusivas nos sedimentos. O Membro Taquaral possui baixo teor de carbono orgânico total, querogênio tipo III/IV, com alta proporção de alcanos lineares e cicloalcanos, predominância dos esteranos C27 em relação ao C29, com indicações de ambiente marinho com salinidade normal. O Membro Assistência é caracterizado por apresentar valores de carbono orgânico total relativamente alto com aumento para o topo, intercalação de níveis siliciclásticos com carbonáticos, potencial gerador que chega a excelente e índice de hidrogênio predominante para óleo e condensado, baixa proporção de n-alcanos em relação aos cicloalcanos e alcanos ramificados, aparecimento do gamacerano, indicando ambiente marinho hipersalino com afogamento para o topo. O efeito térmico é visto a partir de 3 metros abaixo e 10 metros acima da soleira com maturação da matéria orgânica nos 9,5m mais próximos da soleira. A propagação de calor acima da soleira foi maior do que abaixo devido à diferença de condutividade térmica entre o carbonato e o folhelho, onde a máxima restrição com o aumento da salinidade na Unidade Quimioestratigráfica E, indicada pela presença de gamacerano, pode ter amplificado a passagem de calor para o topo. / The study aimed to detailed organic geochemistry characterization (total organic carbon, insoluble residue, sulfur , Rock-Eval pyrolysis and biomarkers) of the Irati Formation through pioneering well FP-12-SP located near the region of Anhembi (SP), and to analysis of changes in these parameters due to the thermal effect of diabase intrusions. From these data it was defined eight (8) chemostratigraphic units, as well as the potential generator of each unit, the type of kerogen and geochemical parameters through the saturated biomarkers, and, finally, it was indicated the changes caused by thermal effect of intrusives on sediments. The Taquaral Member has low content of total organic carbon, kerogen type III/IV, with a high proportion of linear alkanes and cycloalkanes, predominance of C27 steranes compared to C29, with indications of marine environment with normal salinity. The Member Assistência is characterized by relatively high levels of total organic carbon increasing to the top, interleaving siliciclastic levels with carbonate, generation potential reaching excellent and hydrogen index predominant to oil and condensate, low proportion of n-alkanes relative to cycloalkanes and branched alkanes and gammacerane indicating hypersaline marine environment with drowning to the top. The thermal effect is seen from 3 meters below and 10 meters above the sill with maturation of the organic matter at 9.5 m from the nearest sill. The propagation of heat above the threshold was higher than below due to difference in thermal conductivity between the shale and carbonate, where the maximum constraint with increasing salinity in Chemostratigraphic Unit E, indicated by the presence of gammacerane, may have amplified the passage of heat to the top.

A Bacia de Santos é uma das principais bacias brasileiras para exploração e produção de hidrocarbonetos, e vem recebendo grandes investimentos em pesquisa nos últimos anos. O estudo das rochas geradoras serve como importante ferramenta para o estudo de modelos de geração, explusão e migração de hidrocarbonetos e na identificação de sistemas petrolíferos. O principal objetivo deste trabalho é a identificação de intervalos e áreas com maior potential para a geração de hidrocarbonetos dentro do pacote sedimentar estudado (Cretáceo-Terciário). As amostras de calha de 6 poços exploratórios, obtidas junto à Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), foram analisadas através da geoquímica orgânica (Carbono Orgânico Total (COT), Pirólise Rock Eval e análise de Biomarcadores) e da petrologia orgânica (Reflectância da Vitrinita e Palinofácies) e foram interpretadas juntamente com os resultados do estudo de outros 10 poços exploratórios, obtidos pela Geochemical Solutions International cedidos para este trabalho. Esses 16 poços formam um perfil strike SW-NE que recobre praticamente toda a extensão da bacia. Amostras das formações Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá e Florianópolis foram analisadas, apresentando resultados semelhantes para o tipo de matéria orgânica, sua origem e ambiente deposicional (querogênio tipo II e III, originado pela mistura de material de origem terrestre e marinha depositado em ambiente transicional levemente oxidante). Os perfis analisados identificaram dois intervalos de maior conteúdo de carbono orgânico, maturação e potencial de geração de petróleo, um entre 2500 e 3000 metros de profundidade, que pode estar relacionado a eventos transgressivos do Terciário, e outro entre 4000 a 5000 metros de profundidade, possivelmente relacionado a um importante evento transgressivo de caráter regional ocorrido durante o Turoniano. A matéria orgânica encontrada nos poços situados na região sudoeste do perfil foi a que apresentou as melhores condições para a geração de hidrocarbonetos, tornando-se mais empobrecida na direção nordeste. Com base nos resultados geoquímicos e petrográficos obtidos, a matéria orgânica presente na Formação Itajaí-Açu possui o melhor potencial para geração de hidrocarbonetos, principalmente na porção basal do intervalo, na região sudoeste da bacia. / The Santos Basin is one of the main Brazilian sedimentary basin for hydrocarbon exploration and production and has been the focus of major geological research on hydrocarbon occurrences in recent years. Source rock studies are important tools for construction of hydrocarbon generation, expulsion and migration models of the basin and for identifying petroleum systems. The main objective of the present study is to identify areas and intervals with hydrocarbon generation potential inside the sedimentary sequence studied (Cretaceous-Tertiary). Cutting samples from 6 petroleum exploration wells obtained from the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) were analysed by organic geochemical methods (Total Organic Carbon (TOC), Rock Eval Pyrolysis and Biomarkers analysis) and organic petrography (Vitrinite Reflectance and Palynofacies) and were interpreted together with results from organic geochemical studies on samples from 10 addictional petroleum exploratory wells obtained from Geochemical Solution International (GSI), provided for this study. These 16 wells form a SW-NE strike section, that covers the basin almost completely in this direction. The samples from Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá and Florianópolis formations show similar results in regard to organic matter type, its origin and depositional paleoenvironment (type II-III kerogen, indicating a contribution of terrestrial and marine material, deposited in a transitional and slightly oxic environment). The stratigraphic profiles analysed identify two intervals with relatively high organic matter content, maturation and hydrocarbon generation potential, one between 2500 and 3000 meters depth, perhaps related to a Tertiary transgressive event and the other one between 4000 and 5000 meters depth, possibly related to an important regional transgressive event, which occurred during the Turonian. The organic matter encountered in the well samples located in the southwest of the SW-NE section has the best potential for hydrocarbon generation, whereas the organic matter of well samples located in the northwest direction has less potential to form hydrocarbons. Based on the results of the present study, the organic matter present in the Itajaí-Açu Formation has the best potential for hydrocarbon generation, in particular in the basal part of the formation in the southwest region of the basin.

A Bacia de Santos é uma das principais bacias brasileiras para exploração e produção de hidrocarbonetos, e vem recebendo grandes investimentos em pesquisa nos últimos anos. O estudo das rochas geradoras serve como importante ferramenta para o estudo de modelos de geração, explusão e migração de hidrocarbonetos e na identificação de sistemas petrolíferos. O principal objetivo deste trabalho é a identificação de intervalos e áreas com maior potential para a geração de hidrocarbonetos dentro do pacote sedimentar estudado (Cretáceo-Terciário). As amostras de calha de 6 poços exploratórios, obtidas junto à Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), foram analisadas através da geoquímica orgânica (Carbono Orgânico Total (COT), Pirólise Rock Eval e análise de Biomarcadores) e da petrologia orgânica (Reflectância da Vitrinita e Palinofácies) e foram interpretadas juntamente com os resultados do estudo de outros 10 poços exploratórios, obtidos pela Geochemical Solutions International cedidos para este trabalho. Esses 16 poços formam um perfil strike SW-NE que recobre praticamente toda a extensão da bacia. Amostras das formações Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá e Florianópolis foram analisadas, apresentando resultados semelhantes para o tipo de matéria orgânica, sua origem e ambiente deposicional (querogênio tipo II e III, originado pela mistura de material de origem terrestre e marinha depositado em ambiente transicional levemente oxidante). Os perfis analisados identificaram dois intervalos de maior conteúdo de carbono orgânico, maturação e potencial de geração de petróleo, um entre 2500 e 3000 metros de profundidade, que pode estar relacionado a eventos transgressivos do Terciário, e outro entre 4000 a 5000 metros de profundidade, possivelmente relacionado a um importante evento transgressivo de caráter regional ocorrido durante o Turoniano. A matéria orgânica encontrada nos poços situados na região sudoeste do perfil foi a que apresentou as melhores condições para a geração de hidrocarbonetos, tornando-se mais empobrecida na direção nordeste. Com base nos resultados geoquímicos e petrográficos obtidos, a matéria orgânica presente na Formação Itajaí-Açu possui o melhor potencial para geração de hidrocarbonetos, principalmente na porção basal do intervalo, na região sudoeste da bacia. / The Santos Basin is one of the main Brazilian sedimentary basin for hydrocarbon exploration and production and has been the focus of major geological research on hydrocarbon occurrences in recent years. Source rock studies are important tools for construction of hydrocarbon generation, expulsion and migration models of the basin and for identifying petroleum systems. The main objective of the present study is to identify areas and intervals with hydrocarbon generation potential inside the sedimentary sequence studied (Cretaceous-Tertiary). Cutting samples from 6 petroleum exploration wells obtained from the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) were analysed by organic geochemical methods (Total Organic Carbon (TOC), Rock Eval Pyrolysis and Biomarkers analysis) and organic petrography (Vitrinite Reflectance and Palynofacies) and were interpreted together with results from organic geochemical studies on samples from 10 addictional petroleum exploratory wells obtained from Geochemical Solution International (GSI), provided for this study. These 16 wells form a SW-NE strike section, that covers the basin almost completely in this direction. The samples from Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá and Florianópolis formations show similar results in regard to organic matter type, its origin and depositional paleoenvironment (type II-III kerogen, indicating a contribution of terrestrial and marine material, deposited in a transitional and slightly oxic environment). The stratigraphic profiles analysed identify two intervals with relatively high organic matter content, maturation and hydrocarbon generation potential, one between 2500 and 3000 meters depth, perhaps related to a Tertiary transgressive event and the other one between 4000 and 5000 meters depth, possibly related to an important regional transgressive event, which occurred during the Turonian. The organic matter encountered in the well samples located in the southwest of the SW-NE section has the best potential for hydrocarbon generation, whereas the organic matter of well samples located in the northwest direction has less potential to form hydrocarbons. Based on the results of the present study, the organic matter present in the Itajaí-Açu Formation has the best potential for hydrocarbon generation, in particular in the basal part of the formation in the southwest region of the basin.

The Suwannee River natural organic matter (SRNOM) was fractionated by preparative size-exclusion chromatography (SEC) into seven molecular weight (MW) fractions. The SRNOM and its MW fractions were subsequently analyzed for their concentrations of acidic functional groups by direct titrations, average MWs and MW distributions by semi-analytical SEC, and charge-to-MW distributions by capillary electrophoresis. Carboxyl concentrations in the MW fractions were inversely proportional to their average MWs. Conversely, the phenolic concentrations, though smaller than the carboxyl concentrations, were proportional to average MWs. Hysteresisthe non-overlap between sequential forward and reverse titrationswas observed for the SRNOM and its MW fractions, where the reverse titrations predicted a greater concentration of carboxylic acid groups than the forward titration. Because hysteresis is thought to be caused by the base-catalyzed hydrolysis of esters, this suggests that ester groups in the SRNOM are distributed over all MWs. Data for direct titrations, MW distributions, and capillary electrophoresis were evaluated by a computational scheme that solves for the most probable distribution of acidic functional groups and charges on solutes in the SRNOM and the MW fractions as a function of pH. Depending on the MW ranges of the samples, solutes in the SRNOM and the MW fractions are predicted to have from one to a maximum of 25 carboxyl groups per solute. Most phenolic groups are predicted to be on solutes that have a minimum of two carboxyl groups. At low pH, all samples have high relative abundances of solutes with the lowest charges. The charges of solutes are predicted to increase with increasing pH due to the sequential ionization of acidic functional groups. Depending on the MW ranges of the samples, the maximum probable charges of solutes in the SRNOM and the fractions at high pH are -12 to -30. By knowing the most probable distribution of charge and abundances of acidic functional groups, researchers will make better estimates of thermodynamic parameters and models that describe equilibria between metals and natural organic matter in the environment.