Influence of the Romanche Fracture Zone on the tectono-depositional evolution of the Barreirinhas Basin, Brazilian Equatorial Margin

Authors

DOI:

https://doi.org/10.11606/issn.2316-9095.v26-239730

Keywords:

Transtensional Tectonics, Seismic Stratigraphy, Pull-apart Basin, Flower Structure

Abstract

The Brazilian Equatorial Margin (BEM) has emerged as an area of significant scientific and economic interest due to its high petroleum potential, evidenced by major discoveries along conjugate margins of the Equatorial Atlantic. This study investigates the influence of the Romanche Fracture Zone (RFZ) on the tectono-sedimentary evolution of the Barreirinhas Basin, located in the central sector of the BEM. Based on integrated analysis of five seismic sections and exploratory well data, structures typical of transtensional environments were identified, including subvertical listric normal faults, and negative flower structures, affecting both the basement and overlying sedimentary sequences. These features demonstrate strong tectonic control by the RFZ over the morphology of the continental shelf, slope, and the internal compartmentalization of the rift and drift sequences. The evolution of the Barreirinhas Basin reflects a complex interaction between oblique rifting, strike-slip regimes, and later tectonic reactivations, classifying it as a pull-apart basin. The current configuration of the margin, marked by distinct structural segmentations, underscores the fundamental role of oceanic fracture zones in the genesis and development of basins along the BEM. The results presented contribute to a better understanding of the structural controls on petroleum systems in the equatorial margin and highlight the importance of future studies involving structural modeling and three-dimensional geophysical characterization.

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Author Biographies

  • Saywry Virginio de Carvalho, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Mestre no Programa de Pós- Graduação em Geodinâmica e Geofísica pela UFRN. Especialização com aplicação de atributos na sísmica de reflexão pela ANP. Graduada em Geofísica pela UFRN. Analista em Geociências Jr na empresa Tetra Tech (2022 até os dias atuais). Todas as titulações acadêmicas, anteriores, na área de petróleo e gás. Possuo competências como: Petrel, OpendTech, Qgis, Pacote Office, Gestão de Pessoas, Latex e Língua Inglesa.

  • David Lopes de Castro, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    David Lopes de Castro é Geólogo (UFRN - 1986), mestre em Geofísica Marinha (UFPA - 1990), concluiu o doutorado em Geofísica Marinha na Universität Christian-Albrechts - Kiel (Alemanha) em 1995 e realizou estágio pós-doutoral (2012) no Serviço Geológico Americano (USGS) em Denver (EUA). Atua na área de Geociências, com ênfase em Geofísica Aplicada à cartografia geofísica regional e ao estudo de bacias sedimentares, reservatórios análogos, regiões oceânicas, hidrogeologia e meio ambiente. Atualmente, é professor titular do Depto. de Geologia da UFRN e membro da Sociedade Brasileira de Geofísica. (Texto informado pelo autor). Coordenador do Programa PRH-ANP 42.1 (UFRN).

  • Odilon Keller Filho, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Possui graduação em Geologia pela Universidade Federal da Bahia (1982) e mestrado em Geofísica pela Universidade Federal da Bahia (1996). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geofísica de Exploração de Petróleo. Geofísico de interpretação sísmica da Petrobras (1982 a 2021). Atua como pesquisador Sênior no Projeto Estruturação crustal, caracterização tectono-deposicional e evolução termomecânica das bacias da Margem Equatorial Centro-Oeste - MECO UFRN/FUNPEC/PETROBRAS (dez/2023 aos dias atuais), em interpretação sísmica com ênfase em feições tectono-sedimentares.

  • Lívian Rafaely de Santana Gomes Pinheiro, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Geóloga pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN (2013), atuando com geotecnologias e modelagem costeira e oceânica, geoprocessamento e bancos de dados geológicos e geofísicos. Mestre em Ciências Climáticas pela UFRN (2016) na linha de modelagem em ciências da atmosfera e oceanos, com apoio do Laboratório de Geoprocessamento (GEOPRO) do Departamento de Geologia da UFRN. Apoio técnico (modalidade bolsista) ao Instituto de Desenvolvimento Sustentável e Meio Ambiente do RN (IDEMA), na área de Gestão Costeira (2014-2018). Doutora em Desenvolvimento e Meio Ambiente pela Rede PRODEMA/UFRN em tecnologias ambientais - modelagem computacional (2023), apoiado pelo Laboratório de Geotecnologias Aplicadas e Modelagem Costeira e Oceânica (GNOMO) do Departamento de Engenharia Civil da UFRN. Pesquisadora bolsista no Instituto SENAI de Inovação em Energias Renováveis (ISI-ER), no setor de geoprocessamento e meio ambiente (abril a novembro de 2023). Pesquisadora bolsista (geoprocessamento) no Projeto Estruturação crustal, caracterização tectono-deposicional e evolução termomecânica das bacias da Margem Equatorial Centro-Oeste - MECO UFRN/FUNPEC/PETROBRAS (dez/2023 - dias atuais). 

  • Aline Cristine Tavares, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

    Sou bacharel em Geofísica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2015), mestre (2017) e doutora (2022) em Geodinâmica e Geofísica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte, com um ano de Doutorado Sanduíche na Aarhus University, Dinamarca (2019-2020 - CAPES/PRINT - Edital nº 41/2017). Atuo na área de Geociências, com ênfase em Geofísica Aplicada à cartografia geofísica regional e interpretação sísmica, com foco no estudo de bacias sedimentares e regiões oceânicas. Tenho experiência em processamento e interpretação de dados potenciais (gravimétricos e magnéticos), interpretação sísmica e modelagem conjunta 2D de dados potenciais e sísmicos. Fiz treinamento e participei de projeto de pesquisa em interpretação sísmica coordenado pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP ? Rio Claro) em 2014, com alvo na Bacia Petrolífera Potiguar. Durante o mestrado, trabalhei com modelagem conjunta de dados potenciais e sísmica nas bacias petrolíferas do Ceará e Barreirinhas. Este tema foi aprofundado no doutorado, com ênfase na interpretação sísmica e identificação de estrutura crustal e deformação das bacias usando principalmente os softwares Petrel, OpenedTect, Oasis Montaj, Global Mapper e ArcGis. No período de doutorado sanduíche, trabalhei na interpretação de dados sísmicos da Agência Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis no Laboratório de Sísmica do Instituto de Geociências da Universidade de Aaarhus, Dinamarca. Participei de congressos internacionais (European Geosciences Union General Assembly ? Viena, 2020) e Congresso Internacional da Sociedade Brasileira de Geofísica (Rio de Janeiro 2013, 2015).

References

Almeida Jr, M. M. (2018). Estudo tectonossedimentar da porção emersa da Bacia de Barreirinhas com base em dados geofísicos (RN/Brasil). Trabalho de Conclusão de Curso. Natal: Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN.

Antobreh, A. A., Faleide, JI., Tsikalas, F., Planke, S. (2009). Rift-shear architecture and tectonic development of the Ghana margin deduced from multichannel seismic reflection and potential field data. Marine and Petroleum Geology, 26(3), 345-368. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2008. 04.005

Azevedo, R. P., Rossetti, E. L., Nepomuceno Filho, F., Caputo, M. V. (1985). Modelamento Tectônico, origem e evolução da Bacia de Barreirinhas, Belém. II Simpósio de Geologia da Amazônia, 208-221. Pará: SBG.

Azevedo, P. R. (1991). Tectonic evolution of Brazilian equatorial continental margin basins (London/England). Thesis (Ph.D.). London: Imperial College, University of London. Basile, C. (2015). Transform continental margins; part 1 concepts and model. Tectonophysics, 661, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2015.08.034

Bezerra, F. H., de Castro, D. L., Maia, R . P., Sousa, M. O. L., Moura-Lima, E. N., Rossetti, D. F., Bertotti, G., Souza, Z. S., Nogueira, F. C. C. (2020). Postrift stress field inversion in the Potiguar Basin, Brazil – Implications for petroleum systems and evolution of the equatorial margin of South America. Geologia Marinha e Petrolífera, 111, 88-104. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019. 08.001

Bezerra, F. H., Marques, F. O., Vasconcelos, D. L., Rossetti, D. F., Tavares, A. C., Maia, R. P., de Castro, D. L., Nogueira, F. C. C., Medeiros, W. E. (2023). Review of tectonic inversion of sedimentary basins in NE and N Brazil: analysis of mechanisms, timing and effects on structures and relief. Journal of South American Earth Science, 126, 104356. https://doi.org/10.1016/j.jsames. 2023.104356

Bonatti, E. (1973). Origin and offsets of the Mid-Atlantic Ridge in Fracture Zones. Journal of Geology, 81, 144-156. https://doi.org/10.1086/627831

Davison, I., Faull, T., Greenhalgh, J., O Beirne, E., Steel, I. (2016). Transpressional structures and hydrocarbon potential along the Romanche Fracture Zone: a review. In: M. Nemčok, S. Rybár, S. T. Sinha, S. A. Hermeston, L. Ledvényiová. Transform Margins: Development, Controls and Petroleum Systems, V. 431. https://doi.org/10.1144/SP431.2

Da Silva, E. B., Ribeiro, H. J. P. S., De Souza, E. S. (2021). Exploration plays of the Potiguar Basin in deep and ultra-deep water, Brazilian Equatorial Margin. Journal of South American Earth Sciences, 111, 103454. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2021.103454

De Castro, D. L., Oliveira, D. C., Herrera, D. R. H., Bezerra, F. H. R., Romeiro, M. A. T., Araújo, M. N. C. (2022). Crustal evolution of divergent and transform segments of the Brazilian Equatorial Margin derived from integrated geophysical data: Insights from basement grain heritage. Earth-Science Reviews, 232, 104132. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104132

De Castro, D. L., Oliveira, D. C., Bezerra, F. H. R. (2024). Evolution of the transtensional Barreirinhas pull-apart system in the Brazilian Equatorial margin and its correlation with the African conjugate counterpart. Tectonophysics, 889, 230470. https://doi. org/10.1016/j.tecto.2024.230470

Emery, K. O., Phillips, J., Bowin, C., Mascle, J. (1975). Continental Margin off western Africa: Angola to Sierre Leone. American Association of Petroleum Geologists Bulletin, 59, 2209-2265. https://doi.org/10.1306/83D-92249-16C7-11D7-8645000102C1865D0

Farangitakis, G. P., McCaffrey, K. J. W., Willingshofer, E., Allen, M. B., Kalnins, L. M., van Hunen, J., Persaud, P., Sokoutis, D. (2021). The structural evolution of pull-apart basins in response to changes in plate motion. Basin Research, 33, 1603-1625, https://doi.org/10.1111/bre.12528

Gerya, T. V. (2013). Initiation of transform faults at rifted continental margins: 3D petrological-thermomechanical modeling and comparison to the Woodlark Basin. Petrology, 21(6), 550-560. https://doi.org/10.1134/S0869591113060039

Gibson, G. M., Totterdell, J. M., White, L. T., Mitchell, C. H., Stacey, A. R., Morse, M. P., Whitaker, A. (2013). Pre-existing basement structure and its influence on continental rifting and fracture zone development along Australia’s southern rifted margin. Journal of the Geological Society London, 170, 365-377. https://doi.org/10.1144/jgs2012-040

Gorini, M. (1977). The Tectonic Fabric of the Equatorial Atlantic and Adjoining Continental Margins (New York/ USA). Thesis (Ph.D.). New York City: Columbia University.

Heine, C., Zoethout, J., Muller, R. D. (2013). Kinematics of the South Atlantic rift. Solid Earth, 4, 215-253. https://doi.org/10.5194/se-4-215-2013

Heezen, B. C., Gerard, S. L., Tharp, M. (1964). The Vema Fracture Zone in the Equatorial Atlantic. Journal of Geophysical Research, 69, 733-739. https://doi.org/10.1029/JZ069i004p00733

Lasitha, S., Twinkle, D., Kurian, P. J., Harikrishnan, P. R. (2019). Geophysical evidence for marine prolongation of the Palghat-Cauvery shear system into the offshore Cauvery basin, Eastern continental margin of India. Journal of Asian Earth Sciences, 184, 103981. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.103981

Mascle, J., Blarez, E. (1987). Evidence for transform margin evolution from the Ivory Coast–Ghana continental margin. Nature, 326, 378-381. https://doi.org/10.1038/326378a0

Matos, R. M. D. (2000). Tectonic Evolution of the Equatorial South Atlantic. In: W. Mohriak, M. Taiwani, Eds. Atlantic Rift on Continental Margins. Geophysical Monograph Series, AGU, 115, 331-354. https://doi.org/10.1029/GM115p0331

McClay, K., Dooley, T. (1995). Analogue models of pull-apart basins. Geology, 23 (8), 711-714. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1995)023<0711:AMOPAB>2.3.CO;2

Montenegro, C. G. L., Gomes, M. P., de Castro, D. L., Perez, Y. A., Oliveira, D. C. (2021). The Barreirinhas Basin internal architecture and the evidence of transform movements along the Romanche fracture zone, Brazilian Equatorial Margin. Journal of South American Earth Sciences, 107, 103049. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2020.103049

Nemĉok, M., Rybár, S., Sinha, S. T., Hermeston, S. A., Ledvényiová, L. (2016). Transform margins: development, controls and petroleum systems – an introduction. Geological Society, London, Special Publications, 431, 1-38. https://doi.org/10.1144/SP431.15

Nobrega II, M. (2011). Mapeamento de Estruturas do Embasamento e seus Limites Crustais no Atlântico Equatorial, Adjacente à Margem Brasileira (RJ/Brasil). Master's (PhD). Niterói: Universidade Federal Fluminense. Available at: https://rigeo.sgb.gov.br/server/api/core/bitstreams/63ee324f-07d3-4915-a192-c3c8ce2d5bb7/content. Accessed on: May 5, 2026.

Soares Jr., A. V., Costa, J. B. S., Hasui, Y. (2008). Evolução da margem atlântica equatorial do Brasil: Três fases distensivas. Geociências, 27(4), 427-437. Available at: https://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/3371. Accessed on: May 6, 2026.

Soares Jr., A. V., Hasui, Y., Costa, J. B. S., Machado, F. B. (2011). Evolução do rifteamento e paleogeografia da Margem Atlântica Equatorial do Brasil: Triássico ao oloceno.

Geociências, 30, 669-692. Available at: https://www.periodicos.rc.biblioteca.unesp.br/index.php/geociencias/article/view/5593. Accessed on: Mar 26, 2026.

Ramos, A. Q., d’Almeida, K. S., de Castro, N. O., Vilela, P. C., Brumati, P. A., Leggieri, R. F., da Silva, V. H. T. (2021). Zoneamento Nacional dos Recursos de Óleo e Gás (ZNMT). Empresa de Pesquisa Energética (publication on-line). Available at: https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/zoneamento-nacional-de-recursos-de-oleo-e-gas. Accessed on: Feb 14, 2025.

Tavares, A. C., De Castro, D. L., Bezerra, F. H. R., Oliveira, D. C., Vannucchi, P., Iacopini, D., Jovane, L., Vital, H., (2020). The Romanche fracture zone influences the segmentation of the equatorial margin of Brazil. Journal of South American Earth Sciences, 103, 102738. https://doi.org/10.1016/j.jsames.2020.102738

Tavares, A. C., de Castro, D. L., Clausen, O. R., Bezerra, F. H. R., Sousa, M. O. L., Gomes, M. P., Vital, H., de Oliveira, D. C. (2022). Continental-scale structural heritage from rift extension to postrift inversion: Implications for the central Brazilian Equatorial Margin evolution. Tectonophysics, 837, 229446. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229446

Taylor, B., Goodliffe, A., Martinez, F., (2009). Initiation of transform faults at rifted continental margins. Comptes Rendus Geoscience, 341, 428-438. https://doi.org/10.1016/j.crte.2008.08.010

Travassos, R. M., Freitas, I. A. (2021). Bacia da Foz do Amazonas: sumário geológico e setores em oferta. Brasil. Rio de Janeiro: Anp. Available at: https://www.gov.br/anp/pt-br/rodadas-anp/oferta-permanente/opc/arquivos/sg/foz--amazonas.pdf. Accessed on: May 13, 2026.

Trosdtorf Jr., I., Zalán, P. V., Figueiredo, J. J. P., Soares, E. F. (2007). Bacia de Barreirinhas. Boletim de Geociências, Petrobras 15(2), 331-339. Available at: https://bgp.petrobras.com.br/bgp/article/view/320. Accessed on: Mar 26, 2026.

Wu, J. E., McClay, K., Whitehouse, P., Dooley, T. (2009). 4D analogue modelling of transtensional pull-apart basins. Marine and Petroleum Geology, 26, 1608-1623. https://doi.org/10.1016/ j.marpetgeo.2008.06.007

Vasconcelos, D. L., Bezerra, F. H. R., Clausen, O. R., Medeiros, W. E., de Castro, D. L., Vital, H., Barbosa, J. A. (2019). Influence of Precambrian shear zones on the formation of oceanic fracture zones along the continental margin of Brazil. Marine and Petroleum Geology, 101, 322-333. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2018.12.010

Zalán, P. V., Nelson, E. P., Warme, J. E., Davis, T. L. (1985). The Piauí Basin: Rifting and wrenching in na Equatorial Atlantic transform basin. In: Biddle, K.T. & Christie-Blick, N., (Ed.), Strike-slip Deformation Basin Formation and Sedimentation, Special Publication - Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, 37, 177-192. https://doi.org/10.2110/pec.85.37.0159

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2026-05-18

Issue

Vol. 26 No. 2 (2026)

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Copyright (c) 2026 Saywry Virginio de Carvalho, David Lopes de Castro, Odilon Keller Filho, Lívian Rafaely de Santana Gomes Pinheiro, Aline Cristine Tavares

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How to Cite

Carvalho, S. V. de, Castro, D. L. de, Keller Filho, O., Pinheiro, L. R. de S. G., & Tavares, A. C. (2026). Influence of the Romanche Fracture Zone on the tectono-depositional evolution of the Barreirinhas Basin, Brazilian Equatorial Margin. Geologia USP. Série Científica, 26(2), 37-54. https://doi.org/10.11606/issn.2316-9095.v26-239730

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