Natural Hydrogen in the Pre-Salt of the Santos Basin: A Hypothesis

Natural hydrogen in the pre-salt layer of the Santos Basin: a hypothesis

Authors

  • Luiz Antônio Pierantoni Gambôa Universidade Federal Fluminense https://orcid.org/0000-0001-9340-1863
  • Eugenio Santos Neto Petróleo Brasileiro S.A (PETROBRAS)
  • Kenji Freire Motoki Universidade Federal Fluminense
  • André Etienne Pacifico Pecanha Demonte Ferraz Universidade Federal Fluminense
  • Marco António Ruivo de Castro e Brito Universidade Federal Fluminense
  • Ramsés Capilla Petrobrás
  • Sidney Luiz de Matos Mello Universidade Federal Fluminense

Abstract

Occurrences of natural hydrogen (Nat H2) are relatively common in surface and in other different geologic environments. Pionner studies have shown that Precambrian rocks, especially those Proterozoic, hold the most significant occurrences of Nat H2. Nat H2 can have different origins, e.g., radiolysis, reduction of the water, serpentinization, leaking from the mantle, associated with movements of large faults, decomposition of H2S, and from overmature kerogen.  In this investigation is discussed the hypothesis of potential traps for Nat H2 are associated by mounds in the pre-salt of the Santos Basin. Those mounds grown in response to the upward migration of deep fluids related to hydrothermal vents formed at the contact aureole of the shales of the Itapema Formation intruded by diabase sills. Such conditions favored the formation of Nat H2 through water reduction under high temperature and in presence of minerals with iron, or other metal, leaking from the mantle, through the deep-seated faults, or even derived from the overmature petroleum kitchens.  Hydrogen systems are complete with the network for fluid migration (deep-seated faults), and deposition of reservoir rocks covered by efficient seal (evaporites). Hydrogen systems were controlled by the tectonic evolution of the Southeastern Brazil, principally the direction NW-SE, e.g., Cruzeiro do Sul tectonic belt. In the ongoing petroleum exploration, the attention to the presence of anomalies of hydrogen, as a secondary target in petroleum prospect, will reduce costs, and could bring extra reward to the exploration.

Author Biographies

Luiz Antônio Pierantoni Gambôa, Universidade Federal Fluminense

Professor do Departamento de Geologia e Geofísica do Instituto de Geociências da Universidade Federal Fluminense (UFF), onde é pesquisador do Laboratório de Geologia Marinha (LAGEMAR). Possui graduação em Geologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1972), mestrado em Geociências pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (1975) e doutorado em Geologia e Geofísica Marinha - Columbia University (1981). Trabalhou por muitos anos como geólogo sênior e consultor técnico da Petrobras na Área do Pré-Sal da Bacia de Santos. Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geofísica e Geologia Marinha, atuando principalmente nos seguintes temas: análise de bacias sedimentares, geofísica da península antártica e da margem continental brasileira.

Eugenio Santos Neto, Petróleo Brasileiro S.A (PETROBRAS)

Petróleo Brasileiro S.A (PETROBRAS), Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES), Geoquímica. Avenida Jequitiba, 950. Cidade Universitária, Geoquímica, sala 752. Ilha do Fundão. Rio de Janeiro, RJ.

Kenji Freire Motoki, Universidade Federal Fluminense

Universidade Federal Fluminense

Instituto de Geociências. Departamento de Geologia e Geofísica.

Avenida General Milton Tavares de Souza, s/nº, Câmpus da Praia Vermelha

Niterói – RJ.

André Etienne Pacifico Pecanha Demonte Ferraz, Universidade Federal Fluminense

Universidade Federal Fluminense

Instituto de Geociências. Departamento de Geologia e Geofísica.

Avenida General Milton Tavares de Souza, s/nº, Câmpus da Praia Vermelha

Niterói – RJ.

Marco António Ruivo de Castro e Brito, Universidade Federal Fluminense

Universidade Federal Fluminense

Instituto de Geociências. Departamento de Geologia e Geofísica.

Avenida General Milton Tavares de Souza, s/nº, Câmpus da Praia Vermelha

Niterói – RJ.

Ramsés Capilla, Petrobrás

Petróleo Brasileiro S.A (PETROBRAS),

Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Miguez de Mello (CENPES), Geoquímica.

Avenida Jequitiba, 950. Cidade Universitária, Geoquímica, sala 752. Ilha do Fundão.

Rio de Janeiro, RJ.

Sidney Luiz de Matos Mello, Universidade Federal Fluminense

Universidade Federal Fluminense

Instituto de Geociências. Departamento de Geologia e Geofísica.

Avenida General Milton Tavares de Souza, s/nº, Câmpus da Praia Vermelha

Niterói – RJ.

Published

2025-12-30