Geoquímica do enxofre na caracterização de rochas geradoras do Brasil

Abstract

A avaliação dos compostos de enxofre (S) nas rochas geradoras é relevante no estudo dos sistemas petrolíferos, já que, durante a produção do óleo, é possível a geração de sulfeto de hidrogênio (H2S), que, mesmo em baixas concentrações, é associado a inúmeros problemas operacionais, riscos à saúde dos trabalhadores, danos ao meio ambiente e redução da qualidade do petróleo produzido. Neste sentido, foram estudadas 26 amostras de rochas geradoras de diferentes formações, distribuídas em onze bacias sedimentares do Brasil. As amostras foram caraterizadas por Difração de Raios X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Análises Elementar (COT e ST), pirólise Rock-Eval, extração de sulfetos (AVS-CRS), e composição isotópica de enxofre na pirita (δ34SCRS) e no resíduo orgânico (δ34SOrg), com a finalidade de entender o ciclo do enxofre no ambiente sedimentar, assim como fontes e processos de incorporação na fração inorgânica e orgânica presente nas rochas. Os resultados revelaram que a mineralogia é composta principalmente por quartzo, calcita, argilominerais, secundariamente por feldspatos, micas e pirita, e em menor proporção gipsita e anidrita. Foram detectados 12 elementos majoritários, onde Si, Ca, Fe, Al e S apresentaram as maiores concentrações, consistente com a composição mineral determinada por DRX. Os valores de COT variaram entre 1,32% e 30,40%, mostrando de moderada a elevada riqueza orgânica. A partir da pirolise Rock Eval, 4 amostras foram classificadas como querogênio tipo I (matéria orgânica algal), 11 como tipo II (matéria orgânica marinha), 9 como tipo III (matéria orgânica terrestre) e 1 como tipo IV (matéria orgânica oxidada e degradada), mas com um Tmáx de 491°C (estágio sobrematuro). Os valores de Tmáx indicaram um estágio imaturo de 17 amostras (416°C - 432°C) e 8 atingiram a janela de geração de óleo (437°C a 445°C). A geoquímica do enxofre mostrou que os valores de ST (0,15% a 5,93%) apresentaram uma correlação positiva com COT, refletindo excelentes condições de preservação de matéria orgânica no ambiente de sedimentação. O SOrg (0,003% a 1,22%) também mostrou dependência pelo COT, provavelmente como consequência do processo de sulfurização da matéria orgânica. A presença de CRS (0,03% a 4,06%) permitiu inferir condições redutoras no ambiente de sedimentação que deram origem às rochas geradoras. As menores concentrações de CRS podem ser produto de uma incorporação preferencial do sulfeto na matéria orgânica, já que as concentrações de SOrg foram elevadas em comparação com o CRS nestas rochas. Através da composição isotópica do enxofre, 15 amostras apresentaram empobrecimento em 34SCRS (-36,75‰ a -14,61‰) e no 34SOrg (-16,18‰ a +6,75‰) em comparação com o sulfato da água de mar (+21‰), sugerindo a redução bacteriana de sulfato (do inglês Bacterial Sulfate Reduction, BSR) como fonte de sulfeto. Por outro lado, as amostras da Formação Codó, não apresentaram um fraccionamento isotópico significativo do 34S tanto no CRS (+15,30‰ e +20,89‰) como na fração orgânica (+13,54‰ e +15,83‰) o que sugere uma fonte de sulfeto por redução termoquímica de sulfato (do inglês Thermochemical Sulfate Reduction, TSR).