Characterization of brittle deformation on a Resende Formation outcrop, Volta Redonda Basin, Rio de Janeiro State

This work presents the structural characterization and paleostresses analysis on an outcrop of the Resende Formation (Eocene), at the Volta Redonda Basin, Rio de Janeiro, in order to support major discussions regarding the hydraulic behavior of faults on unconsolidated sandstones. The Resende Formation consists of predominantly feldspathic poorly lithified and stratified sandstones, interlayered with greenish mudstones, presenting significant tectonic deformation related to the context of the Continental Rift of Southeastern Brasil. This lithostratigraphic unit represents an analog to similar rock hydrocarbon reservoirs on offshore basins in Southeastern Brazil. The outcrop is located close to the southern border of the Casa de Pedra Graben, the main depocenter at Volta Redonda Basin. Its structural-stratigraphic architecture was build based on a geological section (scale 1: 100), three sedimentological profiles (scale 1:20) and paleostresses analysis of fault/striae pairs. The two major normal faults — F1 and F2 — oriented ENE-WSW, with opposite dipping, split the outcrop in three main blocks, in a graben and horsts patern. Despite the dominant extensional tectonic regime, structural and stratigraphic elements (i.e. Riedel fractures; normal striaes overlapping directional striaes; abrupt variations on the layers thickness) indicate the reactivation upon the F1 and F2 plains due to three consecutive tectonic events related to the RCSB deformation: E-W left-lateral strike slip, E-W right-lateral strike slip and NW-SE extension. The superposition of these tectonic events formed structural elements (i.e. clay smear; juxtaposition; damage zones and core holes; deformation/compaction bands) commonly recognized as key factors affecting the hydraulic behavior of faults, as indicated by the variations observed in the iron oxides cementation pattern between the hanging walls and the footwalls of the major faults. Este trabalho apresenta a caracterização estrutural e a análise de paleontensões em um afloramento da Formação Resende (Eoceno), na Bacia de Volta Redonda, Rio de Janeiro, com a finalidade de subsidiar discussões a respeito do comportamento hidráulico de falhas em arenitos pouco consolidados. A Formação Resende é composta predominantemente por arenitos feldspáticos pouco consolidados e estratificados, intercalados a lamitos esverdeados, apresentando expressiva deformação tectônica, relacionada ao contexto evolutivo do Rift Continental do Sudeste do Brasil (RCSB). Essa unidade litoestratigráfica constitui um geomaterial análogo a importantes reservatórios siliciclásticos pouco consolidados e fraturados que ocorrem nas bacias da margem sudeste do Brasil. O afloramento estudado localiza-se próximo à borda sul do Gráben de Casa de Pedra, principal depocentro da Bacia de Volta Redonda. Sua arquitetura estrutural-estratigráfica foi definida a partir da elaboração de uma seção geológica (escala 1:100), de três perfis sedimentológicos (escala 1:20) e da análise de paleotensões de pares falha/estria. Destacam-se duas expressivas falhas normais — F1 e F2 — com orientação ENE-WSW e mergulhos opostos, dividindo o afloramento em três blocos principais, em padrão de gráben e horstes. Apesar do padrão distensivo dominante, elementos estruturais e estratigráficos (i.e. fraturas de Riedel; sobreposição de estrias normais às direcionais; variações abruptas da espessura de camadas) indicam a reativação de F1 e F2 segundo três eventos tectônicos sucessivos, relacionados à deformação do RCSB: Transcorrência Sinistral E-W, Transcorrência Dextral E-W e Distensão NW-SE. Esses eventos deram origem a elementos estruturais (i.e. clay smear; justaposição de camadas; zonas de dano e núcleo de falhas; bandas de deformação/compactação) condicionantes da capacidade hidráulica de falhas, como indicado pelas variações observadas no padrão de cimentação por óxidos de ferro entre os blocos alto e baixo das falhas principais