03_modelo de evoluciÓn estructural sonda campeche
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Modelo de evolución estructural para entender el desarrollo de las
trampas estructurales de hidrocarburos en la zona costa afuera de la
porción occidental en la sonda de Campeche, México.
Rolando Heberto Peterson Rodríguez1, Juan Jaime Hernández Peñaloza1, Teunis
Heyn2, Martín Jiménez Guerrero1, Dolores Ibáñez Garduño3, Carlos Eduardo Garza
Goicoechea3, Néstor Daniel Ortiz Nájera3, Azalea Paola Méndez Alonso3, Andrés
Zuzek2, Pedro Peña Sánchez1, Roberto Rojas Rosas1.
1 PEMEX, Activo de Exploración Cuencas del Sureste Marino, 2 British Petroleum, 3
IMP
Resumen
Se presenta un modelo de evolución tectónico en la porción suroccidental de la Cuenca
del Golfo de México (GdM), dentro de las áreas conocida como Coatzacoalcos marino y
Holok. Se identificaron y caracterizaron diversos estilos estructurales, definiendo las
edades de estructuración y las edades de re-deformación de los sistemas estructurales
contraccionales, extensionales y salinos. El análisis estructural permitió definir 4
eventos de deformación regional en la cuenca, los cuales se nombraron como: Evento
D1 de edad Mesozoico-Paleoceno, Evento D2 de edad Eoceno-Oligoceno, Evento D3
dividido en 2 pulsos: D3A de edad Mioceno Medio, y el D3B de edad Mioceno Tardío), y
Evento D4 dividido en 2 pulsos: D4A de edad Plioceno Temprano-Plioceno Medio, y el
D4B de edad Plioceno Tardío-Reciente. El reconocimiento en la sísmica de los sistemas
estructurales, y el establecimiento de los cuatro eventos de deformación, permitió
identificar y entender las geometrías de las estructuras que posiblemente contengan
una posible trampa estructural de hidrocarburos. En el caso específico de futuros
prospectos en estructuras de diapiros plegados, será indispensable definir si tales
estructuras se desarrollaron a partir de un diapiro ó de un anticlinal pre-existente, con la
finalidad de poder entender como deberá de preservarse una acumulación de
hidrocarburos en estructuras con varias etapas de deformación.
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Introducción
En la porción sur de la Provincia Salina del Golfo Sur-PSGS (PEMEX, 2009; Sánchez-
Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011) (Figura 1), se localiza la provincia
geológica Salina del Istmo, la cual está caracterizada y delimitada por la presencia de
sal. Pemex ha realizado varios estudios exploratorios en la porción marina de dicha
provincia, con la finalidad de evaluar la prospectividad de hidrocarburos. Debido a la
complejidad estructural de la zona, se realizó un análisis geológico-estructural dentro de
las áreas conocida como Coatzacoalcos marino y Holok, enfocado a entender los
diversos sistemas estructurales contraccionales, extensionales y salinos, analizando la
combinación en tiempo y espacio de los diversos mecanismos de deformación de
dichos sistemas, que actuaron durante la evolución del margen pasivo en esta porción
sur del GdM. Los objetivos del estudio se centraron en proponer un modelo de
evolución geológico-estructural, logrando un mejor entendimiento de las estructuras que
puedan contener posibles trampas estructurales de hidrocarburos para los plays
hipotéticos del Mesozoico y Terciario.
Metodología
Se realizó un análisis estructural preliminar, utilizando secciones 2D que incluyeran
zonas fuera del área de estudio. Como resultado de dicho análisis se propuso una
metodología de trabajo combinando actividades de 3 metodologías existentes: 1) se
empleó la metodología de interpretación estructural propuesta por PEMEX, en el
estudio de tectónica salina 2009, donde se analizó la interacción de los sistemas
estructurales contraccionales, extensionales y salinos en zonas deformadas por una
tectónica salina; 2) se emplearon técnicas y conceptos de mapeo de sal alóctona y
autóctona con sísmica en tiempo, comparando y entendiendo las geometrías de la sal
en una símica migrada en profundidad; y 3) se utilizó la metodología de play fairway
(PEMEX, 2011 y 2012) para poder realizar un análisis de la cuenca y de los plays
hipotéticos, con la finalidad de evaluar el riesgo de plays hipotéticos en zonas donde se
pueda inferir una posible trampa estructural en los diferentes estilos estructurales
identificados en la zona.
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Modelo de evolución estructural
Con base a la interpretación de 15 megasecuencias, y a la construcción de 21
secciones geológicas (PEMEX, 2011, 2012, Sánchez-Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar,
et. all., 2011), se estableció el marco geológico estructural actual del área de estudio
(figuras 2 y 3). Se realizó un análisis de las secuencias sin-cinemáticas identificadas a
diferentes niveles estratigráficos con la finalidad de fechar los diversos eventos de
deformación en la cuenca, los cuales desarrollaron estructuras con posibilidades de
contener trampas estructurales de hidrocarburos.
Se identificaron 4 eventos de deformación: Evento D1, Evento D2, Evento D3, y Evento
D4 (PEMEX, 2012). Regionalmente se conoce y localmente se infiere un evento de
deformación durante el Jurásico Medio, el cual se ha definido regionalmente como
Evento D0 (PEMEX, 2009; Sánchez-Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011);
Sin embargo, en el área de estudio no se reconocieron rasgos estructurales confiables
en la símica para definirlo, por tal razón no se dará explicación de dicho evento en el
modelo de evolución a describir.
Evento D1 (Figura 4)
Se le asignó un rango de edad de Mesozoico-Paleoceno. Las estructuras identificadas
e inferidas con posibles trampas estructurales de hidrocarburos corresponden a
diapiros, anticlinales de sal y paredes de sal. El análisis de la isócrona del Mesozoico
sugiere la presencia de una mega-almohada, influyendo en los espesores delgados
identificados en algunas zonas del área de estudio (PEMEX, 2012).
Evento D2 (Figura 5)
Se infiere un rango de edad entre el Eoceno-Oligoceno. Se consideró la primera etapa
de acortamiento de las estructuras desarrolladas durante el Evento D1, dando lugar a la
primera sobre posición de deformación. Las estructuras identificadas que pudieron
desarrollar trampas estructurales de hidrocarburos corresponden a pliegues por
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contracción, anticlinales de sal plegados, diapiros plegados sin desarrollar soldaduras
secundarias. Se infiere que por la contracción algunos diapiros cambiaron de un
mecanismo de movimiento de la sal pasivo a uno activo sin desarrollar extrusión de sal.
Las secuencias sin-cinemáticas identificadas sugieren que este evento de deformación
fue un pulso débil. La isócrona entre el Oligoceno al Cretácico sugiere la presencia de
un remanente de la mega-almohada identificada en el Evento D1. De acuerdo con la
edad asignada a este Evento D2, este deberá de asociarse al evento de deformación
Larámídico, el cual desarrolló el cinturón de pliegues y cabalgaduras en la Sierra Madre
Oriental al sur de las cuencas de Veracruz y Tampico-Misantla durante el Paleógeno;
Por tal razón se infiere que este evento puede corresponder al efecto de deformación
más hacia el NE del evento Laramídico (PEMEX, 2012). En algunas zonas del antepaís
de la Sierra de Chiapas, cerca de la estructura de Cerro Pelón, se han identificado
pliegues con edad de Eoceno (PEMEX, 2009; Sánchez-Rivera et. all., 2011).
Evento D3
Se le asignó un rango de edad entre el Mioceno Medio-Mioceno Tardío. Corresponde
con el evento regional conocido como el evento Chiapaneco (PEMEX, 2009; Sánchez-
Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011). El análisis de las secuencias sin-
cinemáticas permitió dividirlo en dos etapas: Evento D3A durante el Mioceno Medio, y el
D3B durante el Mioceno Tardío. Se consideró la segunda etapa de plegamiento de las
estructuras desarrolladas durante el Evento D1, originando la segunda sobre posición
de deformación (PEMEX, 2012).
D3A Mioceno Medio (Figura 6)
Corresponde al pulso temprano del Evento D3. Durante esta etapa se inició la extrusión
de sal formándose sabanas y toldos de sal alóctona. Se reconoció una contracción
tectónica formando diapiros plegados y soldados, y pliegues sin involucrar a sal
alóctona. Se reconoció un límite en la porción central del área donde se postuló que el
pulso de deformación fue más intenso al sur y más débil al norte del área. La zona de
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afectación de este pulso del Mioceno Medio cubre toda la zona con presencia de sal
autóctona (PEMEX, 2012).
D3B Mioceno Tardío (Figura 7)
Corresponde al pulso tardío del Evento D3. Continuó la extrusión de sal y el desarrollo
de sabanas y toldos de sal alóctona; Permaneció el desarrollo de pliegues sin involucrar
a sal alóctona, y se inició el plegamiento fuera de la zona de influencia de sal autóctona
hacia la porción occidental del cubo de Holok. Permutó la zona de intensidad de
plegamiento, donde la mayor intensidad se registró hacia el NNW y la de menor
intensidad hacia el SSE (PEMEX, 2012). Durante esta etapa se inició la actividad
volcánica del complejo volcánico de Los Tuxtlas (Ferrari, et. all., 2005).
Evento D4
Se le asignó un rango de edad entre el Plioceno al Holoceno. Durante este evento se
desarrollaron las cuencas de Pescadores y la porción SW de Le-Acach. El análisis de
las secuencias sin-cinemáticas permitió dividir este evento en dos etapas: Evento D4A
durante el Plioceno Temprano-Plioceno Medio, y el D4B durante el Plioceno Tardío-
Holoceno. Se consideró la tercera etapa de plegamiento de las estructuras salinas
desarrolladas durante el Evento D1; Así mismo en este evento se inició la etapa de
extensión que deformó varias de las estructuras salinas, originándose la tercera y más
compleja sobre posición de deformación, combinándose la contracción tectónica, la
contracción gravitacional, la extensión gravitacional y la extensión por colapso de
diapiros (PEMEX, 2012).
D4A Plioceno Temprano-Plioceno Medio (Figura 8)
Corresponde al pulso temprano del evento D4. Continuó el desarrollo de pliegues sin
involucrar a la sal hacia la porción occidental del cubo de Holok, sugiriendo el efecto de
la contracción tectónica. En la zona de transición entre el área donde deja de existir la
sal autóctona (porción central del cubo de Holok), se inició la estructuración de un
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anticlinorio re-deformando a todos los pliegues formados durante los eventos D3A y
D3B. En la zona de la cuenca con presencia de sal autóctona (porción oriental del cubo
de Holok), todos los pliegues que se habían desarrollado desde el evento D3 se
vuelven inactivos, dando inicio a un plegamiento sobre los cuerpos de sal alóctonos
desarrollando diapiros plegados, aludiendo este efecto al plegamiento gravitacional
combinado con el plegamiento tectónico. Hacia la región de Coatzacoalcos marino, se
registró el desarrollo de una extensión sobre los diapiros plegados de sal, en su
mayoría con un sistema de fallas normales contraregionales. Este sistema extensional
se ha relacionado con un efecto gravitacional, en donde se combinaron tanto la
migración de los depocentros de depósito hacia el norte, con el efecto de la extensión
con movimiento hacia el norte, posiblemente como resultado del basculamiento regional
de la cuenca hacia el norte por el levantamiento de la Sierra de Chiapas (PEMEX, 2009;
Sánchez-Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011, PEMEX 2012).
D4B Plioceno Tardío-Holoceno (Figura 9)
Corresponde al pulso tardío del evento D4. Se vuelven inactivos (en la porción
occidental del cubo de Holok) la mayoría de los pliegues fuera de la zona de influencia
de sal autóctona, los cuales se habían formado durante los eventos D3B y D4A. Se
continuó con el desarrollo de los diapiros plegados, y se definieron las geometrías de
las soldaduras secundarias. La extensión gravitacional se transfirió hacia el norte
desarrollando a la cuenca de Pescadores por el colapso de varios diapiros,
desarrollando una falla contraregional profunda. El sistema extensional de pescadores
se extiende hacia la porción occidental del área, coincidiendo con la zona donde limita
el sistema extensional desarrollado en la etapa D4A, donde se observó una rampa
lateral izquierda en los límites de la zona con influencia de la sal autóctona. Se
desarrollaron estructuras de inversión en la porción occidental del sistema extensional
de la etapa D4A, asociándose a movimientos laterales sobre dicho sistema. Se infirió
que el anticlinorio que se formó en la etapa D4A se volvió inactivo, instaurándose la
rampa lateral izquierda. El desarrolló de una falla contraregional profunda en el sector 2
de la cuenca pescadores formó un anticlinal rollover afectando hasta la porción terrestre
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de la provincia Salina del Istmo, plegando a manera de un anticlinorio los diapiros
plegados durante los eventos D3 y D4A (PEMEX, 2012).
Conclusiones
Se logró un gran avance en definir las edades de los diversos eventos de deformación
que desarrollaron estructuras con posibles trampas estructurales de hidrocarburos; Sin
embargo, el gran reto que se tiene para seguir explorando hidrocarburos en la zona de
Coatzacoalcos marino y Holok, consistirá en lograr entender y reconocer las zonas
donde se haya realizado y preservado una acumulación de hidrocarburos en trampas
estructurales que muestran sobre posición de varios eventos de deformación a lo largo
de la historia geológica de la cuenca, lo cual define un grado de complejidad elevado y
difícil de entender para evaluar el riesgo de la preservación de hidrocarburos en las
trampas de los plays hipotéticos en el área de Coatzacoalcos marino y Holok oriental.
Se recomienda que para el análisis de los futuros prospectos en diapiros plegados, se
deberá definir si dichas estructuras evolucionaron a partir de un diapiro ó de un
anticlinal, para entender la preservación de la acumulación de hidrocarburos.
Referencias
-Ferrari, L., Tagami, T., Eguchi, M., Orozco-Esquivel, T., Albarrán, J. López-Martínez, M.
2005. Geology, Geochrology and Tectonic setting of late Cenozoic volcanism along the
southwestern Gulf of Mexico: The Eastern Alkaline Province revisited. Journal of
Volcanol. and Geotherm. Res. 146, 284-306.
-PEMEX, 2009. Estudio Interregional Tectónica Salina y sus Implicaciones en la -
Exploración Petrolera.Rreporte final interno.
-PEMEX, 2011. Estudio de Tectónica Salina 2011. Reporte final interno.
-PEMEX, 2012. Estudio Tectónica Salina Holok-Le Acach-Kuzam. Reporte final interno.
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-Sánchez-Rivera, R., M. Á. Cruz-Mercado, E. Reyes-Tovar, H. G. López-Céspedes, R.
H. Peterson-Rodríguez, J. C. Flores-Zamora, R. León-Ramirez, and D. Barrera-
González., 2011. Tectonic evolution of the South Gulf Salt Province in the Gulf of
Mexico: Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions, v. 61, p. 421–427.
-Reyes-Tovar, E., M. A. Cruz-Mercado, R. Sánchez-Rivera, H. G. López-Céspedes, R.
León-Ramírez, D. Barrera-González,R. H. Peterson-Rodríguez, and J. C. Flores-
Zamora., 2011, Structural characterization of the deepwater region in the South Gulf
Salt Province, Mexico: Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions, v.
61, p. 817.
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Figura 1 Polígono amarillo indica el área de estudio. CB: Cuenca de Burgos. CTM:
Cuenca Tampico-Misantla. CVM: Cinturón Volcánico Mexicano. CV: Cuenca de
Veracruz. LT: Los Tuxtla. PSGS: Provincia Salina del Golfo Sur. PSGN: Provincia Salina
del Golfo Norte.
Figura 2 Mapa mostrando el marco estructural actual del área de estudio.
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Figura 3 A) Mapa de ubicación de 7 secciones geológicas. B) Secciones geológicas-
estructurales del área de estudio.
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Figura 4 Tabla mostrando los eventos y sistemas de deformación. SC: sistema
contraccional; SCT: sistema contraccional tectónico; SCG. sistema contraccional
gravitacional; SET: sistema extensional tectónico; SEG: sistema extensional
gravitacional; SSH: sistema salino halocinético; SSA: sistema salino alóctono; SSC:
sistema salino contraccional; SSE: sistema salino extensional.
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Figura 5 Mapa mostrando el Evento D1 de edad Mesozoico-Paleoceno.
Figura 6 Mapa mostrando el Evento D2 de edad Eoceno-Oligoceno
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Figura 7 Mapa mostrando el Evento D3A de edad Mioceno Medio.
Figura 8 Mapa mostrando el Evento D3B de edad Mioceno Tardío.
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Figura 9 Mapa mostrando el Evento D4A de edad Plioceno Temprano-Plioceno Medio.
Figura 10 Mapa mostrando el Evento D4B de edad Plioceno Tardío-Pleistoceno.
