Análise multiescalar de afloramento digital análogo de reservatório carbonático na formação salitre

Abstract

O presente estudo investiga a influência de fraturas subsísmicas na interconectividade e fluxo de fluidos associados a rochas carbonáticas dobradas e seu papel nas fases de evolução do processo cárstico no Sistema Brejões, Bacia de Irecê, Nordeste do Brasil. Procuramos também promover a caracterização geofísica (Electrical Resistivity Tomography – ERT) de Brejões I e do sistema cárstico associado. Realizamos levantamentos de sensoriamento remoto 3D na superfície com um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) e subsuperfície com Terrestrial Laser Scanning (TLS). Com base nos afloramentos digitais, nós realizamos análises de atributos de fratura e medição de estratificação, distribuições de comprimento de fratura, estimativas de persistência, topológica, morfométrica e investigação geofísica. A análise multiescalar mostra que corredores de fraturas, cavernas e cânions ocorreram ao longo do eixo de uma anticlinal orientada N-S ou paralelo a ele. Os dados de fraturas superficiais e subsuperficiais estão relacionados e com dois eventos de compressão relacionados à orogênese Brasiliana (740-560 Ma). Os expoentes da lei de potência superiores a 2,5 sugerem a influência de todos os comprimentos de fratura na conectividade do Sistema Brejões, enfatizando fraturas menores que 50 m. A análise topológica demonstrou uma rede de fraturas altamente conectada, acima do limite de percolação, com agrupamentos extensos e vários níveis de interações. Esses resultados são suportados pela ampla distribuição de valores de persistência nos mapas de intensidade de fratura (P21) e densidade (P20). Os atributos morfológicos aplicados na prospecção geofísica permitiram a otimização de suas etapas e correlação direta com a assinatura da caverna. O método ERT apresentou uma ampla faixa de resistividade elétrica (100 - 10.000 Ohm.m), refletindo assim diferentes níveis de intemperismo e carstificação no Sistema de Brejões. Com base no cenário geomorfológico e estrutural descrito, os reservatórios do tipo I e II foram associados ao Sistema Brejões. Sua marcada anisotropia pode implicar em rotas preferenciais de migração de fluidos, o que pode impactar todas as fases de exploração. Nossos resultados revelam que o mapeamento de zonas de dano relacionadas a dobras pode ser uma abordagem alternativa para identificar corredores de fraturas em escala sub-sísmica. A utilização do LiDAR como metodologia auxiliar nas etapas de prospecção geofísica com ERT fornece uma nova perspectiva à análise dos efeitos 3D em ambientes cársticos.

The present study investigates the influence of sub-seismic fractures on the interconnectivity and flow of fluids associated with folded carbonate rocks and their role in the stages of evolution of the karst process in the Brejões System, Irecê Basin, Northeastern Brazil. We also seek to promote the geophysical characterization (Electrical Resistivity Tomography – ERT) of the Brejões I and the associated karst system. We carried out 3D remote sensing surveys on the surface with an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) and subsurface with Terrestrial Laser Scanning (TLS). Based on the digital outcrops, we analyzed fracture attributes and bedding measurement, fracture length distributions, persistence estimations, topological, morphometric, and geophysical investigation. Multiscale analysis shows that fracture corridors, caves, and canyons occurred along a hinge of an N-S-oriented anticline or parallel to it. The fracture dataset from the surface and subsurface are related and two compression events related to the Brasiliano Orogeny (740-560 Ma). Power-law exponents greater than 2.5 suggest the influence of all fracture lengths on the connectivity of the Brejões System, emphasizing fractures smaller than 50 m. The topological analysis demonstrated a highly connected fracture network, above the percolation limit, with extensive clusters and several levels of interactions. These results are supported by the wide distribution of persistence values in the fracture intensity (P21) and density (P20) maps. The morphological attributes applied in geophysical prospection allowed the optimization of its stages and direct correlation with the signature of the cave. The ERT method showed a wide range of electrical resistivity (100 - 10,000 Ohm.m), thus reflecting different levels of weathering and karstification in the Brejões System. Based on the geomorphological and structural scenario described, type I and II reservoirs were associated with the Brejões System. Their marked anisotropy may imply preferential fluid migration routes, which may impact all phases of exploration. Our results reveal that mapping fold-related damage zones can be an alternative approach for identifying sub-seismic scale fracture corridors. The application of LiDAR as an auxiliary methodology in the stages of geophysical prospecting with ERT gives a new perspective to the analysis of the 3D effects in karst environments.