Padrões da autigênese de clorita e sua influência sobre a qualidade de reservatório dos arenitos cretácicos da Bacia de Santos

Abstract

Arenitos do Cretáceo Superior da Bacia de Santos correspondem aos principais reservatórios clásticos de hidrocarbonetos da bacia, localizada na margem leste brasileira. Alguns desses arenitos exibem porosidades anormalmente altas, considerando suas atuais profundidades maiores que 4000 m. A preservação da porosidade nesses arenitos, assim como em diversos outros reservatórios clásticos profundos vem sendo atribuída à inibição da cimentação por crescimentos de quartzo e da dissolução por pressão exercida por franjas e cutículas de clorita autigênica. Por esse motivo, o estudo da distribuição espacial e temporal das cloritas, assim como de seus hábitos, relações paragenéticas e condições genéticas, é de grande importância. Os arenitos cretácicos de Santos são arcósios e arcósios líticos, ricos em fragmentos de rochas vulcânicas (FRV). Clorita é o constituinte diagenético mais abundante, ocorrendo principalmente como franjas e cutículas cobrindo os grãos (pore-lining), rosetas preenchendo parcialmente os poros e agregados microcristalinos substituindo grãos. A precipitação de clorita foi favorecida pela presença de cutículas eogenéticas de argila esmectítica, que foram parcialmente preservadas ao longo de contatos intergranulares apertados. Além disso, a composição primária dos arenitos exerceu um controle fundamental na autigênese das cloritas. O enriquecimento de clorita nos arenitos arcósios líticos, ricos em FRV, sugere que esses grãos são uma significativa fonte de íons de Fe e Mg para a precipitação de clorita nesses arenitos. Além dos FRV, minerais pesados instáveis, biotita e intraclastos lamosos atuaram como fonte e/ou substrato para a autigênese da clorita. Adicionalmente à composição primária, a história térmica e de soterramento, assim como o padrão de fluxo de fluidos, certamente tiveram um papel importante na distribuição da diagênese da clorita e na evolução da qualidade dos reservatórios. Prováveis fontes externas de íons devem ter envolvido as reações de transformações de argilominerais esmectíticos em lutitos associados, e a espessa seção de evaporitos Aptianos. Os diferentes hábitos das cloritas exerceram impacto distinto na qualidade dos reservatórios. Cloritas pore-lining inibiram a cimentação por quartzo, isolando as superfícies dos grãos de quartzo e reduzindo a nucleação de crescimentos secundários, contribuindo assim para a preservação da porosidade. No entanto, franjas e cutículas finas e descontínuas não foram capazes de inibir efetivamente a cimentação por quartzo, enquanto que as muito espessas reduziram severamente a permeabilidade dos reservatórios. Rosetas de clorita, por sua vez, não inibiram a cimentação de quartzo e ainda reduziram a porosidade intergranular. Estudos específicos são necessários para um melhor entendimento dos diferentes processos diagenéticos nos arenitos da Bacia de Santos, assim como de sua distribuição temporal, estratigráfica e espacial, de modo a basear o desenvolvimento de modelos que possam efetivamente contribuir para a redução dos riscos durante a exploração por esses reservatórios.

Upper Cretaceous sandstones from the Santos Basin, eastern Brazilian Margin, correspond to the main clastic hydrocarbon reservoirs of the basin. Some of these sandstones show abnormally high porosities, considering their present depths larger than 4000 m. The preservation of porosity in these sandstones, as in other deep clastic reservoirs, has been ascribed to the inhibition of quartz overgrowth cementation and pressure dissolution by rims and coatings of authigenic chlorite. Therefore, the study of the space and time distribution of the chlorites, as well as of their habits, paragenetic relations and genetic conditions, is of great importance. Santos cretaceous sandstones are arkoses and lithic arkoses, rich in volcanic rock fragments (VRF). Chlorite is the most abundant diagenetic constituent, occurring mostly as rims and coatings covering the grains (pore-lining), as rosettes partially filling the pores, and as grain-replacive microcrystalline aggregates. Chlorite precipitation was favored by the presence of eogenetic coatings of smectitic clays, which were partially preserved along tight intergranular contacts. Besides these, the primary composition of the sandstones exerted a key control in chlorite authigenesis. Chlorite enrichment in the lithic arkoses, rich in VRF, suggests that these grains are significant source of Fe and Mg ions for chlorite precipitation in these sandstones. Besides VRF, unstable heavy minerals, biotite and mud intraclasts acted as source or substrate for chlorite authigenesis. In addition to the primary composition, thermal and burial histories, as also the fluid flow patterns, certainly played an important role in chlorite diagenesis and in the evolution of reservoir quality. Probable external ionic sources must have involved the transformation of smectitic clays in associated mudrocks, and the thick section of Aptian evaporites. The diverse chlorite habits exerted distinct impact on the quality of the reservoirs. Pore-lining chlorites inhibited quartz cementation isolating quartz grains surfaces, reducing the nucleation of overgrowths, thus contributing to porosity preservation. However, thin and discontinuous rims and coatings were not able to effectively inhibit quartz cementation, while those very thick severely decreased the permeability of the reservoirs. In turn, chlorite rosettes have not inhibited quartz cementation, but have reduced intergranular porosity nonetheless. Specific studies are required for a better understanding of the diverse diagenetic processes wthin Santos Basin sandstones, as also of their time, stratigraphic and space distribution, in order to support the development of models that may effectively contribute to the reduction of risks during the exploration for these reservoirs.