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Estructuras Contraccionales de la Sierra Madre Oriental y Estructuras Halocinéticas de la Cuenca La Popa, Análogos para la Exploración en el Golfo de México y Planicie Costera Mario Aranda García (1) , Rolando Peterson Rodríguez (1) , Luis E. Salomón Mora (1) y Víctor Chávez Valois (1) INTRODUCCIÓN En el Arco de Monterrey y la extensión sur de la Cuenca de Sabinas conocida con el nombre de Cuenca La Popa, coexisten excelentes ejemplos de estructuras tipo para la ocurrencia de hidrocarburos. En el área del Arco de Monterrey ocurren numerosas estructuras anticlinales de diversos estilos de plegamiento que en condiciones de sepultamien- to formarían trampas de hidrocarburos. Se pretende comparar las características geológicas y geométri- cas de semejantes estructuras, así como otros rasgos geológicos referentes a la preservación del cierre es- tructural local y regional. La Cuenca La Popa ha sido tema de traba- jos recientes sobre todo aquellos artículos que han propuesto modelos de evolución de estructuras ha- locinéticas. Estructuras anticlinales de primer orden coexisten lateralmente con las estructuras halociné- ticas. Un tema relevante es la de datar la edad de la formación de las trampas sobre todo si se tiene deformaciones sobrepuestas. Los datos reportados en la Cuenca La Popa señalan que la deformación contraccional Laramídica causante de la formación de estructuras en el Norte de México estuvo actuan- do sincrónicamente con la deformación halocinética de las evaporitas jurásicas. Se mostrará una comparación de estructuras tipo, de las secciones estructurales que fueron modi- ficadas de la literatura, del área de la excursión con estructuras en el subsuelo del Golfo de México y en algunas áreas de la planicie costera del Golfo, como en la Cuenca de Veracruz, y en las cuencas del su- reste, en Tabasco y Chiapas y en la parte central del Golfo de Sabinas. MODELOS ESTRUCTURALES Las estructuras en la curvatura o Arco de Monterrey y, en la Cuenca La Popa existen varios estilos de ple- gamiento presentes en la misma provincia geológica: a) Pliegues por estructuras halocinéticas o halotec- tónicas, b) Pliegues de despegue sobre evaporitas jurásicas, c) Pliegues híbridos con sobre posición de estilos de plegamiento, d) Inversión de basamento, e) Pliegue tipo ‘‘Drape’’ por evacuación de sal, y f) Sinclinal por evacuación de sal. Con el objeto de sistematizar y reconocer la dis- tribución y características de las estructuras en el área, atendiendo sus geometrías y origen de estos estilos de plegamiento y estructuras diapíricas, se concluye que hay tres estilos estructurales en los que podemos enmar- car la variedad de las estructuras de la región (Fig. 1). Estilo 1 .- Halocinético o Halotectónico Se presenta en la Cuenca La Popa donde se observan estructuras halocinéticas como: 1) los dia- piros El Gordo, El Papalote y San José de La Popa (Lawton, et al., 2001); 2) los pliegues por pared de sal como el Anticlinal El Lobo o El Gordo que se formó a partir del Maaestrichtiano (Millan Garri- do, 2004); 3) Soldadura La Popa (Giles y Lawton, 1999); 4) Pliegue ‘‘Drape’’, y Anticlinal Venado por evacuación de sal; 5) Sinclinal Delgado por evacua- ción de sal; y 6) Domo o Diapiro de Mina. Estilo 2.- Contraccional Laramídico Lo caracterizan todos los pliegues de despe- gue que dominan en toda el área de estudio presen- (1) PEMEX Exploración y Producción. Boletín de la Asociación Mexicana de Geólogos Petroleros, A.C. Volumen 54, No. 1, Enero, 2009, pp. 90-102
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Estructuras Contraccionales de la Sierra MadreOriental y Estructuras Halocinéticas de la Cuenca
La Popa, Análogos para la Exploraciónen el Golfo de México y Planicie Costera
Mario Aranda García(1), Rolando Peterson Rodríguez(1), Luis E. Salomón Mora(1)
y Víctor Chávez Valois(1)
INTRODUCCIÓN
En el Arco de Monterrey y la extensión sur de la Cuenca de Sabinas conocida con el nombre de Cuenca La Popa, coexisten excelentes ejemplos de estructuras tipo para la ocurrencia de hidrocarburos. En el área del Arco de Monterrey ocurren numerosas estructuras anticlinales de diversos estilos de plegamiento que en condiciones de sepultamien-to formarían trampas de hidrocarburos. Se pretende comparar las características geológicas y geométri-cas de semejantes estructuras, así como otros rasgos geológicos referentes a la preservación del cierre es-tructural local y regional. La Cuenca La Popa ha sido tema de traba-jos recientes sobre todo aquellos artículos que han propuesto modelos de evolución de estructuras ha-locinéticas. Estructuras anticlinales de primer orden coexisten lateralmente con las estructuras halociné-ticas. Un tema relevante es la de datar la edad de la formación de las trampas sobre todo si se tiene deformaciones sobrepuestas. Los datos reportados en la Cuenca La Popa señalan que la deformación contraccional Laramídica causante de la formación de estructuras en el Norte de México estuvo actuan-do sincrónicamente con la deformación halocinética de las evaporitas jurásicas. Se mostrará una comparación de estructuras tipo, de las secciones estructurales que fueron modi-ficadas de la literatura, del área de la excursión con estructuras en el subsuelo del Golfo de México y en algunas áreas de la planicie costera del Golfo, como en la Cuenca de Veracruz, y en las cuencas del su-reste, en Tabasco y Chiapas y en la parte central del Golfo de Sabinas.
MODELOS ESTRUCTURALES
Las estructuras en la curvatura o Arco de Monterrey y, en la Cuenca La Popa existen varios estilos de ple-gamiento presentes en la misma provincia geológica: a) Pliegues por estructuras halocinéticas o halotec-tónicas, b) Pliegues de despegue sobre evaporitas jurásicas, c) Pliegues híbridos con sobre posición de estilos de plegamiento, d) Inversión de basamento, e) Pliegue tipo ‘‘Drape’’ por evacuación de sal, y f) Sinclinal por evacuación de sal. Con el objeto de sistematizar y reconocer la dis-tribución y características de las estructuras en el área, atendiendo sus geometrías y origen de estos estilos de plegamiento y estructuras diapíricas, se concluye que hay tres estilos estructurales en los que podemos enmar-car la variedad de las estructuras de la región (Fig. 1).
Estilo 1.- Halocinético o Halotectónico
Se presenta en la Cuenca La Popa donde se observan estructuras halocinéticas como: 1) los dia-piros El Gordo, El Papalote y San José de La Popa (Lawton, et al., 2001); 2) los pliegues por pared de sal como el Anticlinal El Lobo o El Gordo que se formó a partir del Maaestrichtiano (Millan Garri-do, 2004); 3) Soldadura La Popa (Giles y Lawton, 1999); 4) Pliegue ‘‘Drape’’, y Anticlinal Venado por evacuación de sal; 5) Sinclinal Delgado por evacua-ción de sal; y 6) Domo o Diapiro de Mina.
Estilo 2.- Contraccional Laramídico
Lo caracterizan todos los pliegues de despe-gue que dominan en toda el área de estudio presen-
(1) PEMEX Exploración y Producción.
Boletín de la Asociación Mexicana de Geólogos Petroleros, A.C.Volumen 54, No. 1, Enero, 2009, pp. 90-102
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tando pliegues de despegue fallados tardíamente y pliegues de ‘‘pop up’’. Los anticlinales más caracte-rísticos de la zona corresponden a los anticlinales de Los Muertos, Las Mitras, Minas Viejas y Anticlinorio de la Sierra del Fraile.
Estilo 3.- Por Inversión de Basamento
Afectando a los pliegues de despegue del Arco de Monterrey y el Anticlinorio de la Sierra del Fraile. Por las evidencias regionales existe una gran probabilidad de tener estos tres estilos de plegamien-to coexistiendo en una zona de estudio con la po-sibilidad de tener estructuras con sobreposición de estilos de plegamiento. En este trabajo se presentará
una comparación de secciones geológicas con estruc-turas que puedan ser posibles trampas estructurales en cuencas petroleras en México; esta integración permitirá conocer una amplia variedad de trampas estructurales que se puedan caracterizar en el Golfo de México, para esto las estructuras se han puesto a una misma escala que las estructuras análogas en el Arco de Monterrey y Cuenca La Popa. La figura 2 muestra una comparación de columnas geológi-cas en varias cuencas petroleras de México, con la finalidad de comprar los espesores de las secuencias involucradas en la deformación. Fuera de la fosa (izquierda de la sección) la es-tratigrafía es apta para pliegues contraccionales de des-pegue. La unión de los bloques de basamento son pre-cursoras de estructuras de basamento por inversión.
Figura 1 a.- Mapa de estilos estructurales. Estilo 1 de estructuras halocinéticas en color rosa. Estilo 2 de plie-gues contraccionales en color anaranjado. El Estilo 3 de estructuras de basamento en subsuelo, en líneas ne-gras punteadas; levantamientos de basamento (con relleno de puntos) rodean las áreas donde se distribuyen ambos estilos estructurales. Las flechas moradas indican el tipo de contracción; en color verde, contracción de la cubierta sedimentaria; en color morado, contracción profunda de basamento y en colores verde y mo-rado, contracción profunda y somera. b. Sección esquemática a lo largo de la línea naranja. La zona de color rosa en el graben es precursora de estructuras 1, halocinéticas.
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Figura 2.- Comparación de columnas geológicas en cuencas en México. Esta tabla comparativa es de mucha importancia para conocer diversos parámetros petroleros de las trampas de pliegues contraccio-nales, tales como: tamaño, carga y preservación. A continuación se enumeran los principales: 1) Espeso-res de las secuencias involucradas en la deformación. Este parámetro geológico impactará directamente en el tamaño de la trampa y 2) La disponibilidad de elementos estratigráficos mecánicamente aptos para desacoplar la deformación. Este parámetro geológico define la profundidad y cantidad de niveles de despegue de las trampas. El mencionado parámetro impacta a los procesos de carga (flechas grises) y preservación, ya que es dependiente de la posición respecto a la roca generadora, y la profundidad de la trampa. Nota importante: esta tabla comparativa no puede ser aplicada para pliegues con fallamiento importante o estructuras halocinéticas.
Mario Aranda García et al.
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0 20 km
Estilo 2 Plieguescontraccionales
Estilo 1 Halocinético
Figura 3.- Mapa de ubicación de secciones S1, S2, S3 y S4. Tipos de estilos estructurales tomados de la figura 1.
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94 ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN EL ARCO DE MONTERREY
0 10 km0 10 km
a
b
S1
Anticlinal Mitras
Anticlinal de los Muertos
Cinturón plegado de la Sierra Madre Oriental
nrsnrs nrs
nrs
Figura 4.- La Sección S1 muestra 2 estilos de plegamiento: Los pliegues “a” corresponden a plie-gues de despegue sobre evaporitas jurásicas, y las estructuras “b” corresponden a una inversión de basamento. El nivel regional de los sinclinales (nrs) de los pliegues “a” son más someros hacia el interior del Cinturón Plegado, indicando que han sido levantados; esto sugiere que el basamento puede estar levantado por una inversión de basamento “b”.
Figura 5.- La Sección S2 presenta pliegues de despegue “a” sobre evaporitas jurásicas. Se infiere una in-versión de un ‘‘graben’’ “b” afectando al Anticlinorio de la Sierra del Fraile y al Anticlinal de Minas Viejas. El sinclinal colgado del Anticlinorio de La Sierra del Fraile sugiere la presencia de un paquete grande de evaporitas en su núcleo permitiendo el desarrollo de una estructura tipo pop-up. La falla de basamento en la izquierda corresponde a la zona donde se proyectaría la falla de inversión de San Marcos. Pozo-1, en línea azul, corto 4 km de evaporitas.
Mario Aranda García et al.
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95ESTRUCTURAS EN LA CUENCA LA POPA
Figura 6.- Esta Sección S3 permite observar 6 estilos de plegamiento coexistiendo en una misma pro-vincia geológica. La estructura “a” corresponde a un pliegue de despegue sobre evaporitas jurásicas; el Anticlinal Venado “b” sugiere ser un pliegue híbrido donde primero se tuvo un pliegue de despegue, y luego su flanco norte es modificado por evacuación de sal desarrollando un pliegue de ‘‘Drape’’; el Sin-clinal Delgado “c” es un sinclinal desarrollado por evacuación de evaporitas; el Anticlinal Lobo o Gordo “d” es un pliegue híbrido donde primero se pudo formar una estructura halocinética por una pared de sal y posteriormente fue modificada durante la contracción a un pliegue de despegue con dos diapiros, uno en cada flanco del mismo; la Soldadura La Popa “e” se ha considerado una estructura halocinética (Giles y Lawton, 1999) por una pared de sal (Pliegue La Popa), la cual evolucionó a una soldadura; y por último se propone una inversión de basamento “f”, el cual debe ayudar al desarrollo de la Soldadura La Popa.
Figura 7.- Imagen de radar mostrando la ubicación de las estructuras en la Sec-ción S3. a) Pliegue despegue, b) Anticli-nal Venado, c) Sinclinal Delgado, d) An-ticlinal Lobo o Gordo, y e) Soldadura La Popa.
010 kma
b
cd
e
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a b ca
d
AnticlinalMinas ViejasZona Periclinal
Anticlinal De García
S40 10 km
ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN LA PORCIÓN SURESTE DEL GOLFO DE SABINAS
Figura 8.- La Sección S4 permite observar varios estilos de plegamiento. Los pliegues “a” corresponden a pliegues de despegue sobre evaporitas jurásicas formados durante la Contracción Laramídica. La es-tructura “b” (cerro cara) posiblemente corresponda a una estructura híbrida donde primero se formó un pliegue halocinético por una pared de sal, y después fue deformado por la Contracción Laramídica desa-rrollando una posible soldadura. Esta estructura puede tener el mismo origen que la Soldadura La Popa y el Anticlinal El Lobo o El Gordo en la Cuenca La Popa. El domo o diapiro “c” se define muy bien en planta (Fig. 8) tratándose de una estructura halocinética. Por el tipo de fracturamiento asociado a la estructura sugiere que fue un diapiro activo igual a los diapiros de La Popa, El Gordo y El San José. La estructura “d” corresponde a un ‘‘graben’’ invertido.
Figura 9.- Domo o Diapiro de Mina. Las fracturas presentan una distribución radial sugiriendo que la es-tructura se trata de un diapiro. Imagen sísmica donde se observan fracturas radiales asociadas al diapiro. Cortesía de WesternGeco and Kerr-McGee en Rowan, 2004.
Mario Aranda García et al.
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97ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN LA CUENCA DE SABINAS
Figura 10.- La Sección S7 presenta dos estilos de plegamiento desarrollados bajo el mismo evento de deformación. Los pliegues “a” y “b” corresponden a pliegues de despegue donde los pliegues “a” des-pegaron sobre la sal jurásica, y los “b” sobre evaporitas del Barremiano. El pliegue “c“ es un pliegue de basamento. Los pliegues “a” y “b” se formaron primero que el pliegue “c”. Columna 2 en figura 1 corres-ponde a esta área.
ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN EL CENTRO DEL GOLFO DE MÉXICO
Figura 11.- Sección S8 presenta seis estilos de plegamiento. La estructura “a” corresponde a un pliegue de ‘‘rooll over.’’ Los pliegues “b” corresponden a pliegues de despegue sobre lutitas; los “c” correspon-den a pliegues de despegue fallados tardíamente evolucionando a pliegues de propagación de falla; el “d” es un pliegue de despegue tipo ‘‘pop up’’ despegado sobre lutitas; los “e” son pliegues duplex; y el “f” es un pliegue de basamento. Columna 4 en figura 1 corresponde a esta área.
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98ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN EL NORTE DEL GOLFO DE MÉXICO
Figura 12.- Sección S9 presenta: a) pliegues de despegue tipo ‘‘kink band’’ despegados sobre sal jurásica, y b) se observa un pliegue híbrido donde primero debió existir un diapiro, el cual fue deformado por la contracción, obsérvese cómo el Jurásico se trunca en la sal y el Cretácico se adelgaza en la cima de la misma. Columna 3 en figura 1 corresponde a ésta.
Figura 13.- La Sección S10 presenta 3 estilos de plegamiento. La estructura “a” corresponde a un posible diapiro evolucionado a soldadura generando un toldo de sal. El pliegue “b” corresponde a un pliegue de despegue, despegado en sal jurásica, y los pliegues “c” corresponden a pliegues de despegue, despega-dos sobre lutitas. Columna 3 en figura 1 corresponde a esta área.
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99ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN LA CUENCA DE VERACRUZ
Figura 14.- Las secciones S11 y S12 presentan tres estilos de plegamiento. Los pliegues “a” correspon-den a pliegues híbridos donde primero se forman pliegues tipo ‘‘Drape’’ y luego son deformados por pliegues de flexión (a2) y propagación de falla (a1). El pliegue “b” corresponde a un pliegue poliarmónico de despegue en lutitas, y los pliegues “c” corresponden a pliegues de flexión de falla (c1) y pliegues de propagación de falla (c2). Columna 5 en figura 1 corresponde a esta área.
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ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN EL SUR DEL GOLFO DE MÉXICO
Figura 15.- Las secciones S13 y S14 presentan tres estilos de plegamiento. Los pliegues “a” correspon-den a pliegues de despegue fallados tardíamente, los a1 pliegues tipo propagación de falla, el 2a es del tipo ‘‘lift off’’, y los a3 son del tipo ‘‘pop up’’. El pliegue “b” corresponde a un medio ‘‘graben’’ invertido, y el pliegue “c” corresponde a un pliegue de flexión de falla con fallas fuera de secuencia. Columna 6 en figura 1 corresponde a esta área.
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101ESTRUCTURAS CONTRACCIONALES EN LAS CUENCAS DEL SURESTE
Figura 16.- Las secciones S15 y S16 presentan cuatro estilos de plegamiento contraccional o halocinético-contraccional y un estilo extensional. Los pliegues “a1” corresponden a pliegues de despegue fallados tardíamente, los pliegues a2 están asociados a almohadas de sal, las estructuras tipo a3 son de origen hí-brido, ya que presentan un diapiro con una soldadura secundaria y el del lado derecho de la Sección S16 puede corresponder a un pliegue ‘‘lift off’’. La estructura a4 corresponde a un medio ‘‘graben’’ invertido que modifica el nivel regional de los sinclinales, el ‘‘graben’’ pudo haber tenido un espesor considerable de sal que fue evacuada. La estructura a5 corresponde a un pliegue extensional por evacuación de sal en una falla contra-regional.
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102CONCLUSIONES
El compendio de estructuras mostradas y la compa-ración breve de estilos estructurales, columna estra-tigráfica y escala de estructuras, de las secciones en la curvatura de Monterrey, como análogos de aflora-miento con todas las cuencas petroleras de México, deja ver la importancia de contar con este tipo de base de datos clasificada.
Las características detalladas en estructuras geológicas de afloramiento son de gran valor, sobre todo cuando los ejemplos análogos a comparar están localizados en diferentes pro-fundidades en el Golfo de México.La sobreposición de varios estilos de plega-miento pueden impactar el riesgo de estructu-ras prospectivas, en las que no se ha conside-rado la evolución de estructuras complejas.La utilización de análogos de superficie es una herramienta de predicción en el subsuelo al no contar con información directa y ayudan a considerar y entender parámetros de los elementos de riesgo para simular con el mo-delado geológico la carga de yacimientos de hidrocarburos. Adicionalmente, la información de superficie puede ser utilizada para calibrar sistemas de fracturas que ocurren en cada es-tilo estructural y columna estratigráfica de una manera particular.
REFERENCIAS
Giles, A.K.; Lawton, F.T., and Vega-Vera, J.F., 1999. Salt Tecto-nics of Cretaceous-Paleogene La Popa Basin, Nuevo León, México: Asociación Mexicana de Geólogos Petroleros/AAPG Third Joint International Conference Field Trip, Sponsored by Dallas Geological Society, 109 p.
Lawton, T.F.; Vega-Vera, F.J.; Giles, K.A., y Rosales-Domínguez, C., 2001. Stratigraphy and Origin of the La Popa Basin, Nue-vo León and Coahuila, México, in Bartolini, C.; Buffler, R.T., and Cantú-Chapa, A., eds., the Western Gulf of Mexico Basin: Tectonics, Sedimentary Basins, and Petroleum Systems: AAPG Memoir 75, pp. 219-240.
Millán-Garrido, H., 2004. Geometry and Kinematics of Compres-sional Growth Structures and Diapirs in the La Popa Basin of Northeast Mexico: Insights from Sequential Restoration of a Regional Cross Section and Three-Dimensional Analysis. Tec-tonics, v. 23, TC5011, doi:10.1029/2003TC001540, 2004.
Rowan, M.G.; Peel, F.J. and Vendeville, B.V., 2004. Gravity-Driven Fold Belts on Passive Margins, in McKlay, K.R., ed., Thrust Tectonics and Hydrocarbon Systems: AAPG Memoir 82, pp. 157-182.
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AGRADECIMIENTOS
Las secciones de todas las cuencas de México fueron elaboradas por distintos grupos de interpretación,PEMEX y PEP, se agradece el trabajo de numerosos intérpretes, ya que sin su colaboración no contaríamos con el material para integrar este artículo.
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