Caracterização geoquímica e isotópica de óleos de bacias brasileiras
DOI:
https://doi.org/10.11606/issn.2316-9095.v22-188786Palavras-chave:
Geoquímica orgânica, Análises isotópicas em compostos específicos, Petróleo, Biomarcadores, Identificação de petróleosResumo
Na geoquímica orgânica, a definição da origem do petróleo muitas vezes pode ser acessada por meio do estudo de suas moléculas orgânicas fósseis. Tais moléculas, os biomarcadores, permitem inferir condições ambientais da rocha geradora, possibilitando a correlação entre óleo gerado e sua rocha. Apesar da ampla aplicabilidade dos biomarcadores, métodos geoquímicos moleculares nem sempre permitem diferenciar com efetividade óleos gerados em condições paleoambientais similares. Contudo, a análise isotópica de compostos individuais em óleos pode auxiliar na diferenciação de fontes estabelecendo identidades mais exatas dos óleos. Com o objetivo de testar a ferramenta δ13C em compostos individuais na análise biogeoquímica, o presente estudo apresenta a avaliação integrada de biomarcadores, análise isotópica de óleo total e de compostos individuais em óleos oriundos de cinco bacias brasileiras: Bacia do Recôncavo, Bacia do Paraná, Bacia de Santos, Bacia do Solimões e Bacia de Sergipe-Alagoas. Os dados isotópicos e geoquímicos obtidos corroboram a interpretação atual proposta para seus ambientes geradores. As análises dos compostos individuais pristano e fitano, cuja razão é amplamente utilizada como uma ferramenta de paleoredox, mostrou que esses compostos apresentaram valores isotópicos diferenciados. Tal resultado demonstra que, na maioria dos casos, esses compostos tiveram fontes distintas, o que impõe certa cautela na aplicabilidade da razão P/F como uma ferramenta paleoredox. Adicionalmente, óleos associados a rochas geradoras com ambientes deposicionais semelhantes apresentaram valores isotópicos distintos tanto para composição total quanto para compostos individuais. Tal resultado sugere que a técnica é promissora na definição de identidades de óleos que podem ser utilizadas em estudos de correlação e identificação da origem de petróleo, quando esses são poluentes em desastres ambientais.
Downloads
Referências
Abeed, Q., Leythaeuser, D., Littke, R. (2012). Geochemistry, origin and correlation of crude oils in Lower Cretaceous sedimentary sequences of the southern Mesopotamian Basin, southern Iraq. Organic Geochemistry, 46, 113-126. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2012.02.007
ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2015a). Bacia do Recôncavo. Agência Nacional do Petróleo. Disponível em: https://www.gov.br/anp/pt-br/rodadas-anp/rodadas-concluidas/concessao-deblocos-exploratorios/13a-rodada-licitacoes-blocos/arquivos/areas-oferecidas/sumario_geologico_bacia_reconcavo_r13.pdf. Acesso em: 18 maio 2022.
ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2015b). Sumário Geológico Bacia Seal. Agência Nacional do Petróleo. Disponível em: https://www.gov.br/anp/pt-br/rodadas-anp/rodadas-concluidas/concessaode-blocos-exploratorios/13a-rodada-licitacoes-blocos/arquivos/areas-oferecidas/sumario_geologico_bacia_seal_r13.pdf/view. Acesso em: 18 maio 2022.
ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2017a). Bacia de Santos. Disponível em: https://www.gov.br/anp/pt-br/rodadas-anp/oferta-permanente/opc/arquivos/sg/santos.pdf. Acesso em: 27 out. 2022.
ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2017b). Bacia do Paraná. Disponível em: https://www.gov.br/anp/pt-br/rodadas-anp/oferta-permanente/opc/arquivos/sg/parana.pdf. Acesso em: 27 out. 2022.
Albrecht, M., Vandenbroucke, M., Mandengué, M. (1976). Geochemical studies on the organic matter from the Douala Basin (Cameroon) I. Evolution of the extractable organic matter and the formation of petroleum. Geochimica et Cosmochimica Acta, 40(7), 791-799. https://doi.org/10.1016/0016-7037(76)90031-4
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(1), 47-54. https://doi.org/10.21715/gb.v25i1.331
Araújo, L. M. (2001). Análise da expressão estratigráfica dos parâmetros de geoquímica orgânica e inorgânica nas sequências Irati. Tese (Doutorado). Porto Alegre: Instituto de Geociências – UFRGS.
Bastos, L. P. H., Pereira, E., Cavalcante, D. C., Alferes, C. L. F., Menezes, C. J., Rodrigues, R. (2020). Expression of early cretaceous global anoxic events in Northeastern Brazilian basins. Cretaceous Research, 110, 104390. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2020.104390
Bastos, L. P. H., Pereira, E., Cavalcante, D. C., Rodrigues, R. (2014). Estratigrafia química aplicada à Formação Codó nos furos de sondagem UN-24-PI e UN-37-PI (Aptiano/Albiano da Bacia do Parnaíba). Boletim de Geociências da Petrobras, 22(2), 289-312.
Bastos, L. P. H., Rodrigues, R., Pereira, E., Bergamaschi, S., Alferes, C. L. F., Augland, L.E., Domeier, M., Planke, S., Svensen, H. H. (2021). The birth and demise of the vast epicontinental Permian Irati-Whitehill Sea: Evidence from organic geochemistry, geochronology, and paleogeography. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeocology, 562, 110103. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.110103
Bissada, K. K., Tan, T., Szymczyk, E., Darnell, M., Mei, M. (2016). Group-type characterization of crude oil and bitumen. Part I: Enhanced separation and quantification of saturates, aromatic, resins and asphaltenes (SARA). Organic Geochemistry, 95, 21-28. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2016.02.007
Buchardt, B., Christiansen, F. G., Nohr-Hansen, H., Larsen, N. H., Ostfeldt, P. (1989). Composition of organic matter in source rocks. In: F. G. Christiansen (Org.). Petroleum Geology of North Greenland. Gronlands Geologiske Undersogelse Bulletin, (158), 32-39. https://doi.org/10.34194/bullggu.v158.6704
Campos Neto, O. P. A., Lima, W. S., Cruz, F. E. G. (2007). Bacia de Sergipe-Alagoas. Boletim de Geociências Petrobras, 15(2), 405-415.
Cavalcante, D. C. (2021). Caracterização isotópica δ13C de indicadores moleculares de óleos de bacias brasileiras como uma ferramenta de análise biogeoquímica e de impacto ambiental. Dissertação (Mestrado). Rio de Janeiro: UERJ.
Cioccari, G. M., Mizusaki, A. M. P. (2019). Sistemas petrolíferos atípicos nas bacias paleozóicas brasileiras – uma revisão. Revista Geociências, 38(2), 367-390. https://doi.org/10.5016/geociencias.v38i2.13173
Dawson, K. S., Freeman, K. H., Macalady, J. L. (2012). Molecular characterization of core lipids from halophilic archaea grown under different salinity conditions. Organic Geochemistry, 48, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2012.04.003
De Rosa, M., Gambacorta, A., Nicolaus, B., Ross, H. N. M., Grant, W. D., Bu’lock, J. D. (1982). Na asymmetric archaebacter-ial diether from alkaliphilic halophiles. Journal of General Microbiology, 128(2), 343-348. https://doi.org/10.1099/00221287-128-2-343
Derenne, S., Largeau, C., Casadevall, E., Connan, J. (1988). Comparison of torbanites of various origins and evolutionary stages. Bacterial contribution to their formation. Cause of the lack of botryococcane in bitumens. Organic Geochemistry, 12(1), 43-59. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90114-3
Faure, K., Cole, D. (1999). Geochemical evidence for lacustrine microbial blooms in the vast Permian Main Karoo, Paraná, Falkland Islands and Huab basins of southwestern Gondwana. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 152(3-4), 189-213. https://doi.org/10.1016/S0031-0182(99)00062-0
Gelpi, E., Schineider, H., Mann, J., Oró, J. (1970). Hydrocarbons of geochemical significance in microscopic algae. Phytochemistry, 9(3), 603-612. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)85700-3
Grice, K., Schouten, S., Peters, K., Sinninghe Damsté, J. S. (1998). Molecular isotopic characterisation of hydrocarbon biomarkers in Palaeocene-Eocene evaporitic, lacustrine source rocks from the Jianghan Basin, China. Organic Geochemistry, 29(5-7), 1745-1764. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(98)00075-8
Harvey, H. R., Mcmanus, G. B. (1991). Marine ciliates as a widespread source of tetrahymanol and hopan-3β-ol in sediments. Geochimica et Cosmochimica Acta, 55(11), 3387-3390. https://doi.org/10.1016/0016-7037(91)90496-R
Hayes, J. M., Freeman, K. H., Popp, B. N., Hoham, C. H. (1990). Compound-specific isotopic analyses: a novel tool for reconstruction of ancient biogeochemical processes. Organic Geochemistry, 16(4-6), 1115-1128. https://doi.org/10.1016/0146-6380(90)90147-R
Hayes, J. M., Popp, B. N., Takigiku, R., Johnson, M. W. (1989). An isotopic study of biogeochemical relatonshios between carbonates and organic carbono in the Greenhorn Formation. Geochimica et Cosmochimica Acta, 53(11), 2961-2972. https://doi.org/10.1016/0016-7037(89)90172-5
Heckmann, J. R., Landau, L., Gonçalves, F. T. T., Pereira, R., Azevedo, D. A. (2011). Avaliação geoquímica de óleos brasileiros com ênfase nos hidrocarbonetos aromáticos. Química Nova, 34(8), 1328-1333. https://doi.org/10.1590/S0100-40422011000800006
Holba, A. G., Tegelaar, E., Ellis, L., Singletary, M. S., Albrecht, P. (2000). Tetracyclic polyprenoids: Indicators of freshwater (lacustrine) algal input. Geology, 28(3), 251-254. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2000)28<251:TPIOFL>2.0.CO;2
Kodner, R. B., Pearson, A., Summons, R. E., Knoll, A. H. (2008). Sterols in red and green algae: quantification, phylogeny, and relevance for the interpretation of geologic steranes. Geobiology, 6(4), 411-420. https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2008.00167.x
Li, M., Osadetz, K. G., Yao, H., Obermajer, M., Fowler, M. G., Snowdon, L. R., Christensen, R. (1998). Unusual crude oils in the Canadian Williston Basin, southeastern Saskatchewan. Organic Geochemistry, 28(7-8), 477-488. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(98)00017-5
Luo, G., Yang, H., Algeo, T. J., Hallmann, C., Xie, S. (2019). Lipid biomarkers for the reconstruction of deep-time environmental conditions. Earth-Science Reviews, 189, 99-124. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2018.03.005
Mallory, F. B., Gordon, J. T., Conner, R. L. (1963). The isolation of a pentacyclic triterpenoid alcohol from a protozoan. Journal of the American Chemical Society, 85(9), 1362-1363. https://doi.org/10.1021/ja00892a042
Matsuda, H., Koyama, T. (1977). Early diagenesis of fatty acids in lacustrine sediments – I. Identification and distribution of fatty acids in recent sediment from a freshwater lake. Geochimica et Cosmochimica Acta, 41(6), 777-783. https://doi.org/10.1016/0016-7037(77)90048-5
Mello, M. R., Maxwell, J. R. (1990). Organic Geochemical and Biological Marker Characterization of Source Rocks and Oils Derived from Lacustrine Environments in the Brazilian Continental Margin. In: Katz, Barry J. (Eds.). Lacustrine Basin Exploration: Case Studies and Modern Analogs. Tulsa: AAPG. https://doi.org/10.1306/M50523C5
Mello, M. R., Telnaes, N., Gaglianone, P. C., Chicarelli, M. I., Brassell, S. C., Maxwell, J. R. (1988). Organic geochemical characterisation of depositional palaeoenvironments of source rocks and oils in Brazilian marginal basins. In: L. Mattavelli, L. Novelli (Eds.). Organic Geochemistry In Petroleum Exploration, 31-45. Amsterdam: Pergamon Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-037236-5.50009-9
Milani, E. J., Melo, J. H. G., Souza, P. A., Fernandes, L. A., França, A. B. (2007). Bacia do Paraná. Boletim de Geociências, 15(2), 183-205.
Moldowan, J. M., Seifert, W. K., Gallegos, E. J. (1985). Relationship between petroleum composition and depositional environment of petroleum source rocks. The American Association of Petroleum Geologists Bullettin, 69, 1255-1268. https://doi.org/10.1306/AD462BC8-16F7-11D7-8645000102C1865D
Moreira, J. L. P., Madeira, C. V., Gil, J. A., Machado, M. A. P. (2007). Bacia de Santos. Boletim de Geociências Petrobras, 15(2), 531-549.
Pereira, E., Rodrigues, R., Bergamaschi, S., Souza, M. S. P. (2010). Caracterização Químioestratigráfica do Devoniano Inferior da Bacia do Paraná. Memórias, 14, 349-353.
Peters, K. E., Walters, C. C., Moldowan, J. M. (2005). The Biomarker Guide. Cambridge.
Philp, R. P. (1985). Fossil Fuel Biomarkers: applications and spectra. Elsevier Science Publishers B.V.
Powell, T. G., McKirdy, D. M. (1973). Relationship between Ratio of Pristane to Phytane, Crude Oil Composition and Geological Environment in Australia. Nature Physical Science, 243, 37-39. https://doi.org/10.1038/physci243037a0
Rau, G. H., Takahashi, T., Des Marais, D. J., Repeta, D. J., Martin, J. H. (1992). The relationship between δ13C of organic matter and [CO2(aq)] in ocean surface water: Data from a JGOFS site in the Northeast Atlantic Ocean and a model. Geochimica et Cosmochimica Acta, 56(3), 1413-1419. https://doi.org/10.1016/0016-7037(92)90073-R
Reis, D. E. S. (2012). Aplicação da Geoquímica Orgânica na Formação Irati- Bacia do Paraná. Área de Pinheiro Machado – RS. Dissertação (Mestrado). Rio de Janeiro: UFRJ.
Rodrigues, R., Pereira, E., Bergamaschi, S., Bastos, L. P. H., (2019). Stable isotopes as a tool for stratigraphic studies: insights from the Brazilian sedimentary record. Stratigraphy & Timescales, 4, 133-164. https://doi.org/10.1016/bs.sats.2019.08.007
Rodrigues, R., Pereira, E., Bergamachi, S., Lúcia, C., Alferes, F. (2010). Carbon isotope stratigraphy of organic matter: Irati Formation, Lower Permian of Paraná Basin. In: VII SSAGI-South American Symposium on Isotope Geology. Brasília, 522-525.
Rodrigues, R., Trindade, L. A., Cardoso, J. N., Aquino Neto, F. R. (1988). Biomarker stratigraphy of the lower Cretaceous of Espírito Santo basin, Brazil. Organic Geochemistry, 13(4-6), 707-714. https://doi.org/10.1016/0146-6380(88)90092-7
Rudyk, S. (2018). Relationships between SARA fractions of conventional oil, heavy oil, natural bitumen and residues. Fuel, 216, 330-340. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.12.001
Schidlowski, M., Matzigkeit, U., Krumbein, W. E. (1984). Superheavy organic carbon from hypersaline microbial mats. Naturwissenschaften, 71, 303-308. https://doi.org/10.1007/bf00396613
Seifert, W. K., Moldowan, J. M. (1980). The effect of thermal stress on source-rock quality as measured by hopane stereochemistry. Physics and Chemistry of the Earth, 12, 229-237. https://doi.org/10.1016/0079-1946(79)90107-1
Silva, O. B., Caixeta, J. M., Milhomen, P. S., Kosin, M. D. (2007). Bacia do Recôncavo. Boletim de Geociências da Petrobras, 15(2), 423-431.
Sinninghe Damsté, J. S., Kenig, F., Koopmans, M. P., Koster, J., Schouten, S., Hayes, J. M., Leeuw, J. W. (1995). Evidence for gammacerane as an indicator of water column stratification. Geochimica et Cosmochimica Acta, 59(9), 1895-1900. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00073-9
Teixidor, P., Grimait, J. O., Pueyo, J. J., Rodriguez-Valera, F. (1993). Isopranylglycerol diethers in nonalkaline evaporitic environments. Geochemica et Cosmochimica Acta, 57(18), 4479-4489. https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90497-K
Ten Haven, H. L., Leeuw, J. W., Sinninghe Damsté, J. S., Schenck, P. A., Palmer, S. E., Zumberge, J. E. (1988). Application of biological markers in the recognition of palaeohypersaline environments. Geological Society, London, Special Publications, 40, 123-130. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1988.040.01.11
Tissot, B. P., Welte, D. H. (1984). Petroleum Formation and Occurrence. 2ª ed. Berlin Heilderberg: Springer Verlag.
Volkman, J. K., Maxwell, J. R. (1986). Acyclic isoprenoids as biological markers. Methods in geochemistry and geophysics, 24, 1-42.
Wagener, A., Carreira, R. S., Hamacher, C., Scofield, A. D. L., Farias, C. O., Cordeiro, L. G., Kalas, F. A. (2011). Hydrocarbon composition and distribution in a coastal region under influence of oil production in northeast Brazil. Marine Pollution Bulletin, 62(8), 1877-1882. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.06.006
Wanderley Filho, J. R., Eiras, J. F., Vaz, P. T. (2007). Bacia do Solimões. Boletim de Geociências Petrobras, 15(2), 217-225.
Waples, D. W., Machihara, T. (1991). Application of sterane and triterpane biomarkers in petroleum exploration. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, 38(3), 357-380. Disponível em: http://pubs.geoscienceworld.org/cspg/bcpg/article-pdf/38/3/357/4949179/cspg_1990_0038_0003_0357.pdf. Acesso em: 26 ago. 2022.
Witkowski, C. R., Weijers, J. W., Blais, B., Schouten, S., Damsté, J. S. S. (2018). Molecular fossils from phytoplankton reveal secular Pco2 trend over the Phanerozoic. Science Advances, 4(11). https://doi.org/10.1126/sciadv.aat4556
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Danielle da Costa Cavalcante, Lucas Pinto Heckert Bastos, Egberto Pereira
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
- Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista Geologia USP. Série Científica, o direito de primeira publicação, com o trabalho sob a licença Creative Commons BY-NC-SA (resumo da Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 | texto completo da licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/legalcode) que permite o compartilhamento do trabalho de forma não comercial e conferindo os devidos créditos autorais da primeira publicação nesta revista.
- Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), conferindo os devidos créditos autorais da primeira publicação nesta revista.
- Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, uma vez que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado (Veja O efeito do Acesso Aberto e downloads no impacto das citações).
Como Citar
Dados de financiamento
-
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Números do Financiamento 304928/2020- 8 -
Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro
Números do Financiamento 201.094/2022