Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/88857
Title: Espectrometria de raios gama em unidades potencialmente geradoras de hidrocarbonetos e implicações ambientais. O caso do Jurássico Inferior e Médio carbonatado da Bacia Lusitânica, Portugal
Other Titles: Gamma-ray spectrometry in potential hydrocarbon source rocks and environmental implications. The case of the carbonated Lower and Middle Jurassic of the Lusitanian Basin, Portugal
Authors: Sêco, Sérgio Luis Rodrigues
Orientador: Duarte, Luís Vítor da Fonseca Pinto
Pereira, Alcides José Sousa Castilho
Keywords: Radiação gama; Espectrometria; Radão; Diagrafias; Rochas carbonatadas; Jurássico Inferior e Médio; Bacia Lusitânica; Gamma radiation; Spectrometry; Radon; Well-log; Carbonated rocks; Lower and Middle Jurassic; Lusitanian Basin
Issue Date: 10-Jan-2020
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Baseado no conhecimento prévio de alta resolução estratigráfica da Bacia Lusitânica (Portugal), pretendeu-se, na presente dissertação, avaliar a contribuição dos elementos radioativos nas séries carbonatadas do Jurássico Inferior e Médio, em particular nas unidades potencialmente geradoras de hidrocarbonetos que caracterizam o Sinemuriano–Pliensbaquiano. Neste trabalho, e de acordo com os vários objetivos traçados, são apresentados os padrões de variação da radiação gama (vertical e lateral) das unidades do Jurássico Inferior e Médio, para promover uma discussão em termos da análise litostratigráfica, sequencial e de correlação intra-bacinal. Por outro lado, os mesmos padrões serviram como base para a reinterpretação de várias sondagens offshore da Bacia Lusitânica, com o objetivo de reconhecer os intervalos ricos em matéria orgânica e melhorar a definição estratigráfica do Jurássico Inferior. A partir da sondagem mais completa e considerada como referência no offshore, a investigação focou-se na determinação semiquantitativa do carbono orgânico total através da aplicação de métodos petrofísicos. Com suporte nos dados dos emissores gama, procurou-se responder a um outro objetivo e que respeita à estimativa do potencial de produção de radão nas unidades do Jurássico Inferior e Médio. Os resultados obtidos mostram a existência de uma ampla variabilidade de assinaturas radiométricas, correlacionáveis com as diferentes litologias integradas nas unidades carbonatadas estudadas e coincidente com a variabilidade do ambiente deposicional. A maior diversidade de padrões de radiação gama é observada no setor ocidental (distal) da bacia, estando associada à acumulação margosa, sendo mais evidente nas unidades ricas em matéria orgânica do Sinemuriano e Pliensbaquiano. Por outro lado, a resposta radiométrica correlaciona-se com os limites de sequência (ou ciclos) de 2ª ordem, sendo mais evidente essa correlação com os intervalos de máxima inundação. Através da correlação exibida entre os dados de radiação gama obtidos em afloramento e nas várias sondagens do offshore da bacia (Do-1C, 13E-1, Mo-1, 14A-1, Fa-1, 16A-1 e 17C-1), foram reconhecidos e reinterpretados os limites das unidades litostratigráficas e destacado a boa correspondência com as sequências (ciclos) de 2ª e 3ª ordem. Da mesma forma, foram identificados os intervalos ricos em matéria orgânica [Unidade F da Formação de Coimbra, Membro de Polvoeira da Formação de Água de Madeiros e Membro Margo-calcários com níveis betuminosos (MCNB) da Formação de Vale das Fontes], sendo os maiores picos de radiação gama correlacionados com as fácies ricas em matéria orgânica e consequentemente com os altos teores de carbono orgânico total. O método petrofísico para o cálculo do carbono orgânico total mostra a estreita similaridade entre as curvas de carbono orgânico total calculadas para as medições na sondagem 14A-1 e carbono orgânico total no setor de referência de São Pedro de Moel. Esta comparação destaca a natureza dos intervalos ricos em matéria orgânica da Unidade F e membros de Polvoeira e MCNB nas áreas offshore e o seu potencial de geração de hidrocarbonetos. As variações do potencial de produção do gás radão mostram que estão amplamente correlacionadas com o ambiente deposicional. Os valores são mais elevadas em litologias arenosas e lutíticas (incluindo margas e black shales, ou seja, ambientes de transição e hemipelágico), mas também, ainda que a nível local, com a estrutura geológica. Estes fatores deverão ser tomados em consideração em mapas de risco futuros.
Based on the high-resolution stratigraphy knowledge of the Lusitanian Basin (Portugal), this study intends to evaluate the contribution of radioactive elements in the Lower and Middle Jurassic carbonate series, with particular emphasis on the potential hydrocarbon source rocks of Sinemurian–Pliensbachian age. In line with the main objectives, this dissertation presents the gamma-ray variation patterns (vertical and lateral) across the Lower and Middle Jurassic units promoting a discussion in terms of lithostratigraphic, sequential and intra-basin correlation analysis. Through detailed gamma-ray profiles from onshore outcrops, several offshore wells in the Lusitanian Basin were reinterpreted in order to recognize the main organic-rich intervals and improve the stratigraphy of the Lower Jurassic deposits. From the most complete and reference offshore well, petrophysical methods were applied to semi-quantitatively estimate total organic carbon. Based on data from gamma emitters, an attempt was made to answer another research question, namely estimating the radon production potential in the Lower and Middle Jurassic units. The results show there is a wide variability of radiometric signatures, correlated with the different lithologies in the carbonated units, which coincide with the variability of the depositional environment. The greatest diversity of gamma-ray patterns can be seen in the western (distal) sector of the basin, associated with marly increase and being more evident in organic-rich Sinemurian and Pliensbachian units. On the other hand, the radiometric response is correlated with 2nd-order sequence (or cycle) boundaries. This correlation is particularly more evident with the maximum flooding intervals of these sequences. Using the correlation between gamma-ray data obtained from outcrops and several offshore wells of the basin (Do-1C, 13E-1, Mo-1, 14A-1, Fa-1, 16A-1 and 17C-1), the boundaries of the lithostratigraphic units were identified and reinterpreted, and a good correspondence with the 2nd and 3rd-order sequences (cycles) was highlighted. Similarly, organic-rich intervals were identified [Unit F of the Coimbra Formation, the Polvoeira Member of the Água de Madeiros Formation and Marly Limestones with Organic-rich Facies (MLOF) Member of the Vale das Fontes Formation] and the highest gamma-ray peaks were correlated with organic-rich facies and, consequently, with the high total organic carbon content. The petrophysical-based method for total organic carbon calculation shows the close similarity between total organic carbon curves calculated for well 14A-1 and total organic carbon measurements from the São Pedro de Moel outcrops. This comparison highlights the organic-rich nature of Unit F, the Polvoeira Member and the MLOF Member in the offshore areas and their potential as hydrocarbons source intervals. Variations in radon gas production potential show that they are largely correlated with lithologies and the depositional environment. Values are higher in sandstones and fine-grained siliciclastic lithologies (including marls and black shales, i.e. transitional and hemipelagic environments), but also, although at a local level, with the geological structure. These factors should be considered in future risk maps.
Description: Tese no âmbito do Doutoramento em Geologia, área de especialização em Processos Geológicos e apresentada ao Departamento de Ciências da Terra da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/88857
Rights: openAccess
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