Effects of Igneous Intrusion on the Organic Content of Irati Formation, Paraná Basin, in Sapopema (PR)

Authors

  • Werlem Holanda UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Anderson Costa dos Santos UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Camila Cardoso Nogueira UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Sérgio Bergamaschi UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • René Rodrigues UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Cleveland Jones UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Diego Felipe da Costa UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Lucas Heckert Bastos Universidade do Estado do Rio de Janeiro
  • Luiz Carlos Bertolino Universidade do Estado do Rio de Janeiro

DOI:

https://doi.org/10.11137/2020_4_293_301

Keywords:

Formação Irati, Carbono orgânico, Intrusão ígnea

Abstract

The thermal effects of an igneous intrusion on organic-rich sedimentary rocks can be considering an important source of maturation of organic matter. The Permian Irati Formation of Paraná Basin (Brazil) is a carbonatic and organic-rich shale sequence intruded by Jurassic-Cretaceous basic rocks. This study reports possible effects of igneous intrusion on the organic matter content of Irati Formation, in Sapopema region (Paraná State). Total organic carbon (TOC), total sulfur (S) and insoluble residue (IR) data were combined with scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The relatively low TOC values recorded in well where Irati Formation is in contact with 60 m of diabase sill (SP-58-PR) are residuals, associated with the depletion of organic carbon, caused by the thermal effect from the overlying intrusive rock. It was responsible to promote the cracking of the organic matter and reduced those values in relation to the original ones, observed in SP-32-PR (without thermal influence). When comparing the TOC peaks of the Assisting Member in both wells, it was observed that there was a decrease between 80.7 and 84% in the SP-58-PR. SEM images reveal that organic matter in Taquaral Member is sub-rounded and regular shape, while the organic matter in Assistência Member presents a characteristic pattern of thermally evolved organic matter.

Author Biographies

Werlem Holanda, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Professor Adjunto, lotado no Departamento de Mineralogia e Petrologia Ígnea, da Faculdade de Geologia, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Anderson Costa dos Santos, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Professor Adjunto, lotado no Departamento de Mineralogia e Petrologia Ígnea, da Faculdade de Geologia, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Camila Cardoso Nogueira, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Professor Adjunto, lotado no Departamento de Mineralogia e Petrologia Ígnea, da Faculdade de Geologia, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Sérgio Bergamaschi, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Professor Associado, lotado no Departamento de Estratigrafia e Paleontologia, da Faculdade de Geologia, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

René Rodrigues, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Professor Visitante, lotado no Departamento de Estratigrafia e Paleontologia, da Faculdade de Geologia, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro.

Cleveland Jones, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Doutor em Geologia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Diego Felipe da Costa, UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Mestre em Geologia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Lucas Heckert Bastos, Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Mestre em Geologia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Luiz Carlos Bertolino, Universidade do Estado do Rio de Janeiro

Professor Adjunto da Faculdade de Geologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Geólogo especializado em caracterização mineralógica do Centro de Tecnologia Mineral (CETEM)

References

Alferes, C.L.F.; Rodrigues, R. & Pereira, E. 2011. Geoquímica orgânica aplicada à Formação Irati, na área de São Mateus do Sul (PR), Brasil. Geochimica Brasiliensis, 25: 47-54.

Araújo, L.A.; Triguis, J.A.; Cerqueira, J.R. & Freitas, L.C.S. 2000. The atypical Permian petroleum system of the Paraná Basin, Brazil. In: MELLO, M.R. & KATZ, B.J. (eds.) Petroleum systems of South Atlantic margins. AAPG Memoir, p. 377-402.

Araújo, L.M. 2001. Análise da expressão estratigráfica dos parâmetros de geoquímica orgânica e inorgânica nas seqüências Irati. Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Tese de Doutorado, 301p.

Barker, C.E.; Boney, Y. & Lewan, M.D. 1998. Fluid inclusion and vitrinite-reflectance geothermometry compared to heat-flow models of maximum paleotemperature next to dikes, western onshore Gippsland Basin, Australia, International Journal Coal Geology, 37: 73–111.

Bernard, S.; Brown, L.; Schreiber, A.; Bowen, L.; Aplin, A.C.; Mathia, E.J.; Schulz, H. & Horsfiels, B. 2013. FIB-SEM and TEM Investigations of an Organic-rich Shale Maturation Series from the Lower Toarcian Posidonia Shale, Germany: Nanoscale Pore System and Fluid-rock Interactions. In: CAMP, W.K.; DIAZ, E. & WAWAK, B. (eds.). Electron microscopy of shale hydrocarbon reservoirs. AAPG Memoir, p. 53–66.

Berner, R.A. & Raiswell, R. 1984. C/S method for distinguishing freshwater from marine sedimentary rocks. Geology, 12: 365-368.

Camp, W. 2016. Strategies for Identifiyng Organic Matter Types in SEM. In:HEDBERG RESEARCH CONFERENCE, Santa Fe, New Mexico, 2016. Extended Abstract, Santa Fé, p. 16-19.

Cooper, J.R.; John, C.C.; Rimmer, S.M. & Whittington, A.G. 2007. Coal metamorphism by igneous intrusion in the Raton Basin, CO and MN: implications for generation of volatiles. Coal Gology, 71: 15–27.

Correa, L.M.S.A. & Pereira, E. 2005. Estudo da distribuição das intrusões mesozóicas e sua relação com os sistemas petrolíferos da Bacia do Paraná. In: SIMPÓSIO DE VULCANISMO E AMBIENTES ASSOCIADOS, Cabo Frio, 2005. Resumos expandidos, Cabo Frio, p. 21-26.

Costa, D.F.B. 2014. O papel das intrusões de soleiras e diques de diabásio na gênese de rotas de migração e armadilhas de hidrocarbonetos, em área de ocorrências de arenitos asfálticos da Formação Piramboia, região de Guareí-SP, Bacia do Paraná. Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Dissertação de Mestrado, 142 p.

Costa, D.F.B.; Santos, W.H.; Bergamaschi, S. & Pereira, E. 2016. Análise da geometria de soleiras de diabásio do magmatismo Serra Geral, por interpretação sísmica 2D, na região de Guareí, São Paulo, Bacia do Paraná, Brasil. Brazilian. Journal of Geology, 46: 605-615.

Dos Anjos, C.W. & Guimarães, E.M. 2008. Metamorfismo de contato nas rochas da Formação Irati (Permiano), norte da Bacia do Paraná. Revista Brasileira de Geociências, 38: 629- 641.

Dos Anjos, C.W.D.; Meunier, A.; Guimarães, E.M. & Albani, A. 2010. Saponite-rich black shales and nontronite beds of the Permian Irati Formation: sediment sources and thermal metamorphism (Paraná Basin, Brazil). Clays and Clay Minerals, 58: 606-626.

Dos Santos, R.O.R. 2017. A Geoquímica orgânica na Formação Irati, com ênfase na influências das intrusões de diabásio na geração de óleo e gás: área de Forquilinha (SC). Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Dissertação de Mestrado, 130 p.

Galushikin, Y.I. 1997. Thermal effects of igneous intrusions on maturity of organic matter: a possible mechanism of intrusion. Organic Chemistry, 27: 645-658.

Gama, R.M.A. 2011. Geoquímica orgânica na Formação Irati, área de Herval, Rio Grande do Sul (RS). Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Dissertação de Mestrado, 151 p.

Gurba, L.W. & Weber, C.R. 2001. Effects of igneous intrusions on coal bed methane potential, Gunnedah Basin, Australia. International Journal of Coal Geology, 46: 113–131.

Hachiro, J. 1996. O Subgrupo Irati (Neopermiano) da Bacia do Paraná. Pós Graduação em Geociências, Universidade de São Paulo, Tese de Doutorado, 196 p.

Holanda, W.; Bergamaschi, S.; Santos, A.C. & Rodrigues, R. 2018. Characterization of the Assistência Member, Irati Formation, Paraná Basin, Brazil: Organic Matter and Mineralogy. Journal of sedimentary environment, 3: 36-45.

Holanda,W.; Santos, A.C.; Bertolino, L.C.; Bergamaschi, S.; Rodrigues, R.; Costa, D.F. & Jones, C.M. 2019a. Paleoenvironmental, paleoclimatic and stratigraphic implications of the mineralogical content of the Irati Formation, Paraná Basin, Brazil. Journal of South American Earth Science, 94: 101-114.

Holanda, W.; Santos, A.C.; Nogueira, C.C.; Bertolino, L.C.; Bergamaschi, S.; Rodrigues, R. & Costa, D.F. 2019b. Effects of igneous intrusion on the mineralogical content of Irati Formation, Paraná Basin, in Sapopema (PR), Southern Brazil. Journal of sedimentary environments, 4(3): 350-360.

Holz, M.; França, A.B.; Souza, P.A.; Ianuzi, R. & Rohn, R. 2010. A stratigraphic chart of the Late Carboniferous/Permian succession of the eastern border of the Paraná Basin, Brazil. South America: Journal of South American Earth Sciences, 29: 381-399.

Jahn, F.; Cook, M. & Graham, M. 1998. Hidrocarbon Exploration and Production. Amsterdam, Elsevier, 375p.

Leventhal, J.S. 1983. An interpretation of carbon and sulfur relationships in Black Sea sediments as indicators of environments of deposition. Geochemica et Cosmochimica Acta, 47: 133-137.

Leventhal, J.S. 1995. Carbon-sulfur plots to show diagenetic and epigenetic sulfidation in sediments. Geochemica et Cosmochimica Acta, 59: 1207-1211.

Loutfi, I.S. 2011. Caracterização geológica da ocorrência de óleo na Formação Rio Bonito associada a um modelo não convencional de geração. Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Dissertação de Mestrado, 207 p.

Meyers, P.A. & Simoneit, B.R.T. 1999. Effects of extreme heating on the elemental and isotopic compositions of an Upper Cretaceous Coal. Organic Geochemistry 30: 299–305.

Milani, E.J.1997. Evolução tectono-estratigráfica da Bacia do Paraná e o seu relacionamento com a geodinâmica fanerozóica do Gondwana sulocidental. Programa de Pós-Graduação em Geciências, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Tese de Doutorado, 255 p.

Milani, E.J. & Zalán, P.V. 1999. An outline of the geology and petroleum systems of the Paleozoic interior basins of South America. Episodes, 22(3): 199-205.

Milani, E.J.; Melo, J.H.G.; Sousa, P.A.; Fernandes, L.A. & França, A.B. 2007. Bacia do Paraná. Boletim de Geociências da Petrobrás,15: 265-287.

Milani, E.J.; França, A.B. & Medeiros, R.A. 2006. Rochas geradoras e rochas reservatório da Bacia do Paraná, faixa oriental de afloramentos, Estado do Paraná. Boletim de Geociências da Petrobras, 15: 135-162.

Mizusaki, A.M.P. & Thomaz-Filho, A. 2004. O magmatismo pós paleozóico no Brasil. In: NETO, V.M.; BARTORELLI, A.; CARNEIRO, J.C. & BRITO-NEVES, B.B. (eds.). Geologia do Continente Sul-Americano: Evolução da Obra de Fernando Flávio Marques de Almeida. Editora Beca, p. 254-281.

Quaderer, A.; Mastalerz, M.; Schimmelmann, A.; Drobniak, A.; Bish, D.L. & Wintsch, R.P. 2016. Dike-induced thermal alteration of the Springfield Coal Member (Pennsylvanian) and adjacent clastic rocks, Illinois Basin, USA. International Journal of Coal Geology, 166: 108-117.

Reis, D.E.S.; Rodrigues, R.; Moldowan, J.; Jones, C.M.; Brito, M.; Cavalcante, D.C. & Portela, H.A. 2018. Biomarker stratigraphy of Irati Formation (Lower Permian) in the southern portion of Paraná Basin (Brazil). Marine and Petroleum Geology, 98: 110-138.

Rodrigues, R.; Pereira, E.; Bergamaschi, S. & Alferes, C. 2010. Carbon isotope stratigraphy of organic matter: Irati Formation, lower Permian of Paraná Basin. In: PROCEEDINGS OF VII SSAGI-SOUTH AMERICAN SYMPOSIUM ON ISOTOPE GEOLOGY, Brasília, 2010. Resumos expandidos, Brasília, UNB, p. 522-525.

Rodrigues, R.; Pereira, E.; Bergamaschi, S. & Bastos, L.P.H. 2019. Stable isotopes as a tool for stratigraphic studies: Insights from the Brazilian rudimentary record. In: MONTENARI, M. (ed.). Stratigraphy and Timescale. Elsevier, p. 133-164.

Santos, R.V.; Dantas, E.L.; Oliveira, C.G.; Alvarenga, C.J.S.; Dos Anjos, C.W.D.; Guimarães, E.M. & Oliveira, F.B. 2009. Geochemical and thermal effects of a basic sill on black shales and limestones of the Permian Irati Formation. Journal of South American Earth Sciences, 28: 14-24.

Santos Neto, E.V. 1993. Caracterização geoquímica e paleoambiente deposicional da sequência carbonato-pelítica superior do Membro Assistência, Formação Irati no Estado de São Paulo, Bacia do Paraná. Programa de Pós Graduação em Geologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Dissertação de Mestrado, 203 p.

Suchy, V.; Frey, M. & Wolf, M. 1997. Vitrinite reflectance and shear-induced graphitization in orogenic belts: a case study from the Kandersteg area, Helvetic Alps, Switzerland. International Journal Coal Geology,34: 15-31.

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Published

2020-12-18

Issue

Section

Article