História Térmica da Bacia Meso-Cenozóica do Algarve: Implicações para a Prospecção de Hidrocarbonetos

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1 História Térmica da Bacia Meso-Cenozóica do Algarve: Implicações para a Prospecção de Hidrocarbonetos Paulo Fernandes 1 *, Vasco Matos 1, Bruno Rodrigues 1 & Marisa Borges 1 1. Universidade do Algarve, CIMA, Campus de Gambelas, Faro * pfernandes@ualg.pt Introdução A Bacia Algarvia é a província geológica meridional de Portugal continental. Estende-se ao longo de toda a área da costa sul e prolonga-se para a plataforma continental onde é reconhecida por perfis sísmicos e sondagens de prospecção de hidrocarbonetos. Esta é formada por duas sequências sedimentares principais separadas por uma importante discordância regional. A sequência inicial consiste em sedimentos de idade Triásico Superior - Cretácico Inferior, formada essencialmente em calcários, margas e arenitos com cerca de 3 km de espessura. A sequência mais recente é constituída por calcários, arenitos e siltitos datados do Miocénico - Holocénico com uma espessura máxima de aproximadamente 1 km. Esta bacia sedimentar pertence a um conjunto de bacias que se formaram por processos de rifting associados à formação do Oceano Atlântico norte e central, que se seguiram a fragmentação do Pangea. Contudo, devido a sua única posição geográfica no contexto destas bacias sedimentares, a Bacia do Algarve também foi influenciada pelo desenvolvimento do Oceano Neo-Tétis. As evidencias de afinidades tetsianas são fornecidas pela composição das faunas e palinofloras encontradas na sucessão mesozóica. As faunas de amonites do Pliensbaquiano ao Titoniano são dominadas por taxa pertencente a província Sub-Mediterrânea (Rocha, 1976; Marques and Rocha, 1988a,b; Dommergues et al., 2011). Foraminíferos bentónicos (Azerêdo et al., 2003) e dinoflagelados (Borges et al., 2011; Borges et al., 2012) também suportam esta forte afinidade com o ambiente tetsiano durante o Mesozóico. A sedimentação na Bacia Algarvia começou no Triásico Superior com a deposição de camadas vermelhas continentais (arenitos e argilitos) e evaporitos (halite e gesso), em discordância angular sobre os estratos do Carbonífero Superior pertencentes a Zona Sul Portuguesa. Os sedimentos do Triásico Superior estão sobrepostos por rochas vulcânicas do Jurássico Inferior (Hetangiano) associadas com a Província Magmática do Atlântico Central (CAMP) (Martins et al., 2008). Após este importante episódio vulcânico, sedimentação carbonatada dominou os processos deposicionais na Bacia Algarvia desde o Sinemuriano até ao Titoniano. Durante este período de tempo, variações laterais de fácies observadas nas sucessões carbonatas ao longo de toda a bacia permitiram a sua divisão nas sub-bacias de Oeste (Sagres), Budens-Lagoa e Este (Faro) (Mannupella et al., 1988). Estas sub-bacias estão separadas por importantes falhas regionais com uma direcção norte-sul, que muito provavelmente estiveram activas durante a deposição carbonatada. I

2 Três ciclos sedimentares separados por discordâncias regionais podem ser reconhecidos nas sucessões sedimentares carbonatadas do Sinemuriano Titoniano. Estes ciclos consistem, principalmente, em carbonatos bioclásticos de águas pouco profundas, por vezes com fácies recifais, na base dos ciclos, sobrepostos por alternâncias de margas e calcários margosos, associadas a flutuações do nível do mar ou eventos tectónicos regionais (Mouterde, 1971; Mannupella et al., 1988; Terrinha et al., 2002). O primeiro ciclo sedimentar teve lugar desde o Sinemuriano até ao Toarciano, o segundo do Aaleniano ao Caloviano e o terceiro do Oxfordiano médio ao Titoniano. O ultimo ciclo sedimentar do Mesozóico da Bacia Algarvia pertence aos sedimentos do Cretácico Inferior e consistem em rochas carbonatadas e siliciclásticas depositadas em ambientes marinhos litorais e continentais (Rey, 2006). Durante o Cretácico terminal ocorreu um importante episódio de levantamento tectónico, relacionado com a tectónia Alpina e a intrusão do sienito de Monchique (Campaniano, ca. 72 m.a.) (Terrinha et al., 2002; Miranda et al., 2009). Portanto, devido a este episódio tectónico magmático não são encontrados na Bacia Algarvia sedimentos do Cretácico Superior e do Paleogénico. Se estratos destas idades foram depositados na bacia, estes foram erodidos. A sedimentação na Bacia Algarvia foi retomada apenas durante o Miocénico com a deposição de calcários bioclásticos e siltitos discordantes sobre as sucessões do Jurássico e do Cretácico Inferior. Os sedimentos mais recentes da Bacia Algarvia consistem em arenitos, siltitos e argilitos depositados em ambientes marinhos litorais a continentais com influência fluvial de idade Pliocénico Quaternário. História Térmica A história térmica e o potencial da Bacia Algarvia em rochas mãe de hidrocarbonetos foram estudados recorrendo a técnicas de determinação da maturação orgânica das rochas ou sedimentos. As técnicas utilizadas foram: o Poder Reflector da Vitrinite (%Rr), Fluorescência UV da Esporinite e Cor dos Esporos (TAI e SCI). Para a avaliação da maturação orgânica foram estudadas 162 amostras de margas, calcários margosos e argilitos pertencentes à sucessão estratigráfica da Bacia Algarvia. As amostras distribuem-se da seguinte: 10 do Triásico Superior, 10 do Jurássico Inferior, 29 do Jurássico Médio, 72 do Jurássico Superior, 40 do Cretácico e 1 do Miocénico. A compilação dos dados obtidos relativos à maturação orgânica indicam que toda a sucessão Mesozóica está dentro da janela do petróleo (figura 1). Os poderes reflectores da vitrinite variam em média entre 1-1,2%Rr para o topo do Triásico - Hetangiano, 0,8-0,9%Rr no Jurássico Médio (Caloviano), 0,7-0,9%Rr no Jurássico Superior (Oxfordiano-Kimmeridgiano) e 0,5-0,6%Rr para os sedimentos do Cretácico Inferior. Os resultados obtidos indicam que a sucessão mesozóica da Bacia Algarvia atingiu o óptimo da geração de petróleo. O poder reflector da vitrinite aumenta com a idade dos sedimentos sugerindo que o principal mecanismo relacionado com a maturação orgânica dos sedimentos está associado com a subsidência dos sedimentos na bacia de deposição. II

3 Figura 1. Variação média do poder reflector da vitrinite (%Rr) ao longo da sucessão estratigráfica do Mesozóico da Bacia Algarvia para a zona de Faro. Os rectângulos horizontais ilustram os valores máximos, mínimos e médios medidos. Com o intuito de melhor compreender a história térmica da Bacia Algarvia foram, também, estabelecidos 4 perfis de maturação para zonas diferentes da bacia, de forma a reflectirem quer as variações na estratigrafia das sub-bacias quer variações de carácter local. Assim os 4 perfis representam a sucessão estratigrafia das seguintes regiões: Sagres Lagos para a sub-bacia de Oeste, e Albufeira, Faro e Tavira para a sub-bacia Este. III

4 Os 3 perfis de maturação (%Rr vs. profundidade) da sub-bacia Este são lineares, com factores de correlação R 2 entre os 0,70 0,83. A conversão dos valores do %Rr em paleotemperaturas para estes perfis indicam gradientes paleogeotérmicos entre os 23,5 39 º C/km (figura 2). Para a sub-bacia de Oeste também foi encontrado um perfil linear com um factor de correlação R 2 de 0,80, mas com um gradiente paleogeotérmico superior com cerca de 62 º C/km (figura 2). Figura 2. Perfis paleotemperatura vs. profundidade para as regiões de Sagres-Lagos, Albufeira, Faro e Tavira. Os valores da paleotemperatura foram calculados pelos valores do %Rr de acordo com a equação empírica de Barker (1988). Com base nos perfis lineares do poder reflector (paleotemperatura vs. profundidade é possível estimar a cobertura sedimentar total necessária para justificar os valores do poder reflector da vitrinite medidos nas sucessões estratigráficas dos 4 locais estudados. Os mesmos gráficos indicam que na sub-bacia de Este entre 2200 e 2700 metros de uma cobertura sedimentar pós-aptiano é necessária para justificar os valores de %Rr medidos. Já na sub-bacia de Oeste, devido ao maior gradiente paleogeotérmico, a cobertura sedimentar terá tido uma espessura inferior, com cerca de 1220 metros formada por rochas de idade pós-aptiano. A idade da cobertura sedimentar erodida deve ser pois, do Cretácico Superior Paleogénico, sugerindo que a sedimentação na Bacia Algarvia não terminou no Cretácico Inferior. Nas sondagens Ruivo e Corvina efectuadas na parte emersa da Bacia Algarvia, o poder reflector da vitrinite medido, indica que as sucessões sedimentares do IV

5 Mesozóico penetradas estão dentro da janela do petróleo (Fernandes et al., 2010). Contudo, devido a não ter sido possível efectuar uma amostragem detalhada de toda a extensão das duas sondagens, também, não foi possível determinar os seus gradientes paleogeotérmicos.. O valor do poder reflector da amostra do Miocénico estudada na região de Tavira (Cacela), indica que os sedimentos desta idade e mais recentes, estão imaturos em relação a janela do petróleo. Este último dado, sugere que as temperaturas máximas atingidas pelos sedimentos do Mesozóico (idade da maturação) deve ter ocorrido durante o Cretácico Superior - Paleogénico(?). Outro dado que suporta esta hipótese é o facto de, nas amostras das sondagem da plataforma, as amostras do Miocénico estudadas possuem partículas de vitrinite e palinomorfos do Mesozóico remobilizados. Os resultados da maturação orgânica apresentados têm implicações evidentes para a prospecção de hidrocarbonetos na plataforma do Algarve. As sucessões do Mesozóico atingiram o óptimo da geração de petróleo, possivelmente durante o Cretácico Superior. Nas amostras da parte emersa e nas sondagens da plataforma estudadas não foram encontrados valores que indicam imaturidade para as sucessões do Mesozóico. Na região de Loulé em amostras de argilitos intercalados com halite do diapiro de Loulé (Triásico Superior Hetangiano) foram medidos poderes reflectores da vitrinite com uma média de 1,1%Rr. As Margas do Oxfordiano médio superior, adjacentes e no mesmo nível topográfico das amostras do diapiro, tem valores de maturação menores ca. 0.8%Rr. Isto sugere que os movimentos de halocinése são posteriores ao Oxfordiano e, também, posteriores à maturação das camadas de halite. Esta situação pode ser favorável para a formação de reservatórios e armadilhas impermeabilizantes associados com este tipo de movimentos. A movimentação do sal pode ter promovido o aumento da subsidência nos locais de onde foi removido (salt withdrawal) durante o Cretácico Superior, dado este que é sugerido pelo estudo dos perfis do poder reflector da vitrinite da bacia Algarvia. Referências: Azerêdo, A.C., Manuppella, G., Ramalho, M., The Late Sinemurian carbonate platform and microfossils with Tethyan affinities of the Algarve Basin (south Portugal). Facies, 48, Barker, C.E., 1988, Geothermics of petroleum systems Implications of the stabilization of kerogen thermal maturation after a geologically brief heating duration at peak temperature, in Magoon, L.B., ed., Petroleum systems of the United States: U.S.Geological Survey Bulletin, 1870, p Borges, M.E.N., Riding, J.B., Fernandes, P., Pereira, Z., The Jurassic (Pliensbachian to Kimmeridgian) palynology of the Algarve Basin and the Carrapateira outlier, southern Portugal. Review of Palaeobotany and Palynology, 163, V

6 Borges, M.E.N., Riding, J. B., Fernandes, P., Matos, V., Zélia Pereira., Callovian (Middle Jurassic) dinoflagellate cysts from the Algarve Basin, southern Portugal. Review of Palaeobotany and Palynology, 170, Dommergues, J. L., Meister, C., Rocha, R. B., The Pliensbachian ammonites of the Algarve Basin (Portugal) and their palaeobiogeographical significance for the Iberia-Newfoundland conjugate margins. Swiss J. Geosci., 104, Fernandes, P., Borges, M.E.N., Rodrigues, B., Matos, V., A re-assessment of the organic maturation and palynostratigraphy of the wells Ruivo-1 and Corvina, offshore Algarve Basin, Portugal. II Central & North Atlantic Conjugate Margins Conference, Book of Abstracts, pp. 41. Mannupella, G., Marques, B., Rocha, R.B., Evolution tectono-sédimentaire du basin de l'algarve pendant le Jurassique. 2nd International Symposium on Jurassic Stratigraphy. Lisboa 1988, pp Marques, B., Rocha, R.B., 1988a. O Caloviano do flanco norte do Guilhim(Algarve oriental): biostratigrafia e paleobiogeografia. Ciências da Terra, 9, Marques, B., Rocha, R.B., 1988b. Evolução paleogeográfica e paleobiogeográfica do Caloviano-Kimeridgiano do Algarve. Ciências da Terra, 9, Martins, L.T., Madeira, J., Youbi, N., Munhá, J., Mata, J., Kerrich, R., Riftrelated magmatism of the Central Atlantic magmatic province in Algarve, southern Portugal. Lithos 101, Miranda, R., Valadares, V., Terrinha, P., Mata, J., Azevedo, M.R., Gaspar, M., Kullberg, J.C., Ribeiro, C., Age constraints on the Late Cretaceous alkaline magmatism on the West Iberian Margin. Cretaceous Research, 30, Mouterde, R., Esquisse de l évolution biostratigraphique de la Péninsule Ibérique au Jurassique. Cuadernos de Geologia Iberica, 2, Palain, C., Une série détritique terrígene, les Grés de Silves : Trias et Lias inférieur du Portugal. Memórias Serviços Geológicos Portugal, N.S., pp. Rey, J., Les Formations Crétacées de l'algarve Occidental et Central. Comunicações dos Serviços Geológicos de Portugal, 93, Rocha, R.B., Estudo estratigráfico e paleontológico do Jurássico do Algarve ocidental. Ciências da Terra, pp. Terrinha, P., Ribeiro, C., Kullberg, J.C., Lopes, C., Rocha, R.B., Ribeiro, A., Compressive episodes and faunal isolation during rifting, southwest Iberia. Journal of Geology, 110, VI