Restauration structurale de la tectonique salif?re de la partie centrale du bassin de Santos et des implications pour les syst?mes p?troliers

par Savio francis De melo garcia

Thèse de doctorat en Sciences de la terre et de l'univers - Cergy

Le jury était composé de Andr? Danderfer Filho, Jean-Luc Rudkiewicz.

Les rapporteurs étaient Christian Gorini.


  • Résumé

    The present thesis consists in a real complex case study of halotectonic deformation in the central portion of the Santos Basin passive margin, investigating the complex interactions between deformation and sedimentation and evaluating its impacts on the petroleum systems.Seismic data set and exploration wells were input to the study, which cover an area where halokinetics affect the active petroleum systems. The thickest depocenter of the Santos basin is partially in the study area. The sedimentary infilling history is associated with the Cabo Frio Fault development, linked with a gap of tens of kilometers in the Albian sediments occurrence. Minibasins are under halotectonic compression towards deep waters. The challenges of this work consists in find methods to build and then to restore the structural model in an effective way.Fifteen interpreted horizons were used to build a surface model. Five geological cross-sections were restored and interpolated to get salt and overburden volumes. The restoration successively removes the uppermost layer and decompacts the remaining layers through sedimentary unloading. Restoration also considers the unloading isostatic compensation by flexure of an elastic weak layered lithosphere. The isostasy plays an important role in the tectono-sedimentary control. Its interaction with bathymetry, faults geometry and deposition surface profile constrains the local and regional subsidence. Biostratigraphic data and seismic pattern defined trough time the absolute paleobathymetry.The cross-section restoration has differentiated the major rift phase sequence deformation from three other drift phase sequences above the sal layer.Several 1D geo-histories were reconstructed for different points along the main direction of transport, to control the thickness variations in the 2D sections. 1D and 2D restorations clearly show that salt moves out of the study area and that there is strong coupling between the halotectonic dynamic and the change in the accommodation space.The extrapolation of the restoration results to 3D allows a better compartmentalization between the hemigrabens in the rift phase; highlights the role of structural high in the center of the investigated area and confirms the relation between structural evolution and sedimentation. Two major depocenters were amalgamated by salt deposition over the accentuated relief inherited from the larger vertical tectonic subsidence of the rift phase. The sedimentary infilling reveals the temporal relations of NE-SW and NNW-SSE oriented structures within the higher subsidence compartment in the western sector of the area. Two different ways to restore the sections allowed the uncertainty estimation of the bathymetry and isostatic relationships.The salt layer material conservation assumption, an operational tool, was consistent with the results. The salt volume balance over time showed a good correlation to lateral extension of the continental drift stage.The implications of the restoration scenario on the petroleum systems were only qualitatively interpreted and then compared to the classical backstripping approach. Three main sectors appear: the proximal shelf, the slope and the deepwater sector of the continental rise. The relatively early halotectonics of the proximal sector induces a more fast and short generation whereas, beyond the continental slope region, the petroleum systems is distally more heterogeneous, develops slower, dissipated and differentiated by the halokinesis, with longer refills fronts. The direct impact of salt restoration on the maturity evaluation is actually relatively small, because about 90% of ductile deformation occurred before 65 Ma and a significant part of the generation is ongoing after 65 Ma. On the other hand, the halotectonic restoration is fundamental regarding its impact on the petroleum systems.

  • Titre traduit

    3D structural restoration of halokinesis in the central portion in the Santos Basin. Implications for the Petroleum Systems


  • Résumé

    Ce travail ?tudie la d?formation salif?re dans la partie centrale du Bassin de Santos sur la marge Atlantique br?silienne et examine l'interaction complexe entre cette d?formation et la s?dimentation, ainsi que ses effets sur les syst?mes p?troliers. Les donn?es sismiques et les puits disponibles couvrent une zone o? l'halocin?se affecte les syst?mes p?troliers actifs. Le principal d?p?t-centre du bassin est partiellement dans la zone d'?tude. L'histoire de remplissage s?dimentaire est li?e au d?veloppement de la faille de Cabo Frio, qui induit un absence des s?diments de l'Albien sur des dizaines de kilom?tres. Des mini-bassins dus ? la compression salif?re se produisent dans la partie la plus distale.Il s'agit dans ce travail de trouver une m?thode effective de construire et de restaurer le mod?le structural. Quinze horizons stratigraphiques ont ?t? interpr?t?s. Cinq coupes g?ologiques ont ?t? restaur?es et interpol?es pour analyser l'?volution temporelle des volumes du sel et des unit?s encaissantes. La restauration enl?ve successivement la couche la plus r?cente et d?compacte les couches sous-jacentes en fonction de la charge enlev?e. La proc?dure de restauration prend aussi en compte la compensation flexurale d'une lithosph?re ?lastique et peu ?paisse. L'isostasie joue un r?le important dans le contr?le tectono-s?dimentaire. Son interaction avec la profondeur d'eau, la g?om?trie des failles et la surface de d?p?t contr?le la subsidence locale et r?gionale. Des donn?es des puits et les facies sismiques aident ? calibrer la pal?o-profondeur d'eau.La restauration de coupes diff?rencie la d?formation verticale de la phase ant? sel des trois autres s?quences qui ont ?t? d?pos?es au-dessus du sel. Plusieurs reconstructions 1D illustrent diff?rentes situations le long de la direction principale de transport et permettent de contr?ler l'?paisseur des coupes restaur?es. Les restaurations 1D et 2D ont clairement montr? que le sel s'?chappe vers l'est au-del? de la r?gion d'?tude. La dynamique du sel se corr?le fortement avec l'espace d'accommodation disponible. L'extrapolation de la restauration au domaine 3D a permis de mieux configurer les demi-grabens de la phase rift, a accentu? le r?le des hauts structuraux au centre de la zone ?tudi?e et a montr? comment les relations structurales contr?lent la s?dimentation. Deux d?p?t-centres ont ?t? unis par le d?position de sel sur une topographie escarp?e h?rit?e du rifting. Le remplissage du compartiment le plus subsident ? l'ouest du mod?le a permis des interpr?tations temporelles par rapport aux structures orient?es NE-SW et NNW-SSE. Deux fa?ons de restaurer les coupes ont permis d'?valuer l'incertitude sur la pal?o-profondeur d'eau et ses relations avec l'isostasie. L'hypoth?se d'une pr?servation volumique du sel s'est av?r?e coh?rente avec les r?sultats, puisqu'elle a montr? une bonne corr?lation avec la distension lat?rale lors de la d?rive continentale.Les implications du sc?nario restaur? sur les syst?mes p?troliers ont ?t? interpr?t?es qualitativement et compar?es ensuite avec l'approche classique de backstripping. Trois secteurs sont distingu?s : plateforme, pente et l'eau profonde. La tectonique salif?re relativement pr?coce a induit une g?n?ration plus rapide et plus courte pour le secteur plus proche tandis que, au-del? de la pente continentale les syst?mes p?troliers distaux sont plus h?t?rog?nes avec un d?veloppement ralenti, dissip? et diff?renci? par l'halocin?se, avec de recharges sur des temps plus longs. L'impact direct de la restauration de sel sur l'?valuation de la maturit? est relativement faible, puisque 90% de la d?formation ductile se produit avant 65 Ma et une partie importante de roches m?res ont matur? plus tard. Mais la restauration de la tectonique salif?re est essentielle par son impact sur le syst?me p?trolier post d?formation.


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