LAS ROCAS GENERADORAS DE M E X I C O *RAUL GONZALEZ GARCIA NOEL HOLGUIN GUIONESPetrleos Mexicanos, Coordinacin de Exploracin

RESUMEN

Los estudios geoqumicos indican que el petrleo que se produce en Mxico fia sido generado, principalmente, por lutitas calcreas y calizas arcillosas del Jursico Superior, y en menor proporcin por las rocas generadoras del Terciario y Cretcico. En la Cuenca del Sureste, la ms importante por su produccin y reservas, el petrleo fue generado por las calizas arcillosas del Tithoniano, mientras que en Tampico-Misantla, segunda en importancia, el petrleo del Mesozoico y Terciario proviene de las formaciones Tamn y Pimienta del Kimmeridgiano y Tithoniano, respectivamente. En ambos casos, el kergeno es predominantemente del tipo II. No se tienen indicios definitivos sobre el origen del gas y condensado que producen el Paleoceno, Eoceno y Oligoceno en la Cuenca de Burgos, pero por sus caractersticas geolgicas se deduce que provienen de las mismas lutitas terciarias encajonantes, ya que el Jursico Superior se encuentra a grandes profundidades y no se concibe una migracin vertical a travs de los potentes espesores arcillosos sobreyacientes. Igual consideracin se hace para el gas terciario de la Cuenca de Veracruz, genticamente relacionado con las lutitas del Mioceno, ricas en kergeno tipo III. En la provincia gasfera de Sabinas, la generacin se adjudica a las lutitas del KimmeridgianoTithoniano con kergeno tipo II, actualmente sobremaduro. Finalmente, en la Sierra de Chiapas, nueva provincia petrolfera de Mxico, productora de aceite y condensado en una secuencia calcreoevaportica del Cretcico, las rocas generadoras probablemente corresponden a delgados horizontes arcillosos intercalado': en las mismas facies lagunares.

ABSTRACT

Geochemical studies indicate that the oil and gas of Mexico was generated mostly by Upper Jurassic calcareous shales and sfialy limestones, and to a lesser degree by Tertiary and Cretaceous source rocks. Petroleum in the Sureste Basin, the most significant for its production and reserves, was generated by the Tithonian shaly limestones, while the Mesozoic and Tertiary oils in the Tampico-Misantla Basin, second in importance, come from the Taman and Pimienta formations of Kimmeridgian and Tithonian age, respectively. In both cases, kerogen is predominantly of type II. There are not definite evidences about the origin of the gas and condensate produced in the Burgos Basin from Paleogene, however its geological setting allows to deduce that they come from the same enclosing Tertiary shales, since the Upper Jurassic IS found at great depth and a migration through the thick everlaying shale section is not conceived. The same consideration can be applied to the Tertiary gas in Veracruz Basin, which is genetically related to Miocene shales, rich in type III kerogen. In the gas bearing Sabinas province, generation is ascribed to the KimmeridgianTithonian shales with presently overmature type II kerogen. Finally, in a new petroleum province of Mexico named Sierra de Chiapas, which produces oil and condensate from a cretaceous carbonate and evaporite section, the source rocks probably are thin shaly beds present within the same lagoonal fades.* Presentado en el XIII Congreso Mundial del Petrleo, efectuado en 1991, Buenos Aires Argentina. Resumen publicado en la revista Oil & Gas Journal, junio de 1992.

BOL. AMGP, Artculo reeditado del VOL. XLII, NUM. 1, 1992, pp. 16-30

LAS ROCAS GENERADORAS

DE MEXICO

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INTRODUCCINPetrleos Mexicanos (Pemex), en los ltimos seis aos ha desarrollado un programa sistemtico de maestreo de pozos y afloramientos para detectar, con fundamentos geoqumicos, a las rocas generadoras de las cuencas sedimentarias de Mxico. Esto ha generado un banco de informacin bsica de geoqumica de ms de diez mil anlisis de pirlisis y carbono orgnico en cuencas productoras y una cantidad semejante en reas no productoras. Con tal informacin, an insuficiente, se han definido las rocas generadoras, cuya distribucin es amplia y cuyo espesor es suficientemente grande para ser detectado con cierta facilidad. Sin embargo, todava no se tiene un control estricto de su riqueza orgnica y condiciones trmicas y menos an se conoce su participacin cuantitativa en la formacin de los yacimientos de Mxico. En algunas cuencas, las correlaciones geoqumicas han permitido establecer su origen, pero falta confirmar el de otros hidrocarburos, principalmente gaseosos y condensados alojados en rocas terciarias. Por tal motivo, este artculo da un panorama general de las caractersticas de algunas unidades generadoras de importancia regional, pero no se enfoca a rocas generadoras de distribucin y espesores restringidos. El territorio mexicano est cubierto por gruesas secuencias sedimentarias en un 7 5 % de su superficie; sin embargo, la produccin mayoritaria de petrleo y gas se restringe a las cuencas de la Planicie Costera del Golfo de Mxico (Fig. 1), con excepcin de los yacimientos de gas de la Cuenca de Sabinas y de los recientemente descubiertos yacimientos de aceite y condensado de la Sierra de Chiapas. Tambin se conoce la presencia de gas y condensado en el Golfo de California, pero an no se explota ni se conoce el volumen de reservas de este yacimiento.

CUENCA DE BURGOSL a Cuenca de Burgos, productora de gas y condensado en arenas del Paleoceno, Eoceno, Oligoceno y Mioceno, contiene hidrocarburos que equivalen al 2 . 5 % de los 6 6 , 4 5 0 millones de barriles de las reservas probadas de Mxico (Pemex, 1990), siendo su produccin acumulada, desde que se inici su explotacin en 1943 hasta fines de 1990, de 5.3 x 10^ m3 (33.7 X 106 bis) de lquidos y 143 x lO^ m^ (5,040.3 x 10^ pies-') de gas (Figs. 2 y 3 ) . De acuerdo a la edad de los almacenes, en esta cuenca se diferencian cinco franjas de direccin nortesur, correspondientes al Jursico-Cretcico, Paleoceno, Eoceno, Oligoceno y Mioceno, siendo la ms importante la del Oligoceno, por su volumen de produccin. Los hidrocarburos provienen, principalmente, de arenas terciarias (Fig. 4) encajonadas por potentes paquetes de arcillas, algunas de las cuales contienen cantidades importantes de carbono orgnico. Los yacimientos del Mesozoico son poco significativos, aun cuando las rocas del Jursico Superior y Cretcico Superior presentan caractersticas de generadoras.

Jursico SuperiorEl Mesozoico se ha alcanzado solamente en los bordes occidental y sur de esta cuenca. Los estudios geoqumicos indican que en las calizas arcillosas y lutitas calcreas del Jursico Superior (Formacin Pimienta) predominan cantidades de carbono orgnico superiores al 1 % , a la vez que cdgunas muestras, pese a su madurez, alcanzan a generar ms de 5 miligramos de hidrocarburos por gramo de roca (Fig. 5). Los carbonantos y arcillas de esta edad fueron depositados sobre un mar abierto, extenso, con aguas tranquilas, que propiciaron las condiciones anxicas para la conservacin de la materia orgnica marina que an contiene (tipo I I ) .

Cretcico SuperiorDentro de la secuencia del Cretcico, las formaciones Eagle Ford y Agua Nueva (Turoniano), San Felipe (ConiacianoSantoniano) y Mndez (CampanianoMaastrichtiano) presentan un comportamiento geoqumico semejante en cuanto a su contenido de carbono orgnico, superior a 1% y valores considerables de Sg (hidrocarburos potenciales) en una buena proporcin de las muestras (Fig. 5), lo que permite

Fig. 1. Principales cuencas sedimentarias de inters petrolero en Mxico (Tomada de Gonzlez y Holgun, 1991).

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Y NOEL HOLGUIN

QUIONES

catalogarlas corno rocas generadoras. Estas rocas consisten de calizas arcillosas y arcillas calcreas depositadas sobre una plataforma abierta y extensa, durante las ltimas etapas de la transgresin regional que cubri gran parte del actual territorio mexicano.

la Formacin V i c k s b u r g del Oligoceno Inferior, cu ya parte arcillosa s detenta ligero potencial genera dor ( S 2 ) en algunas de las muestras, debido a la pro bable presencia de cantidades subordinadas de ker geno tipo I I .M

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wVeracruz, y Sureste (Tomada de

Fig. 2. Produccin y reservas de petrleo de las cuencas de Burgos, Tampico-Misantla, Gonzlez y Holgun, 1991).

TerciarioEntre las arcillas y arenas del Paleoceno y Eoceno, se encuentran valores de carbono orgnico superiores a 1 % en las formaciones Midway del Paleoceno y Recklaw y Cook Montain del Eoceno. E n el marco de una regresin general terciaria que rompe con la sedimentacin de carbonates mesozoicos, se inicia una fuerte subsidencia y sedimentacin de terrgenos finos y arenosos acompaados de materia orgnica continental (tipos I I I y I V ) en condiciones marinas a mixtas, cuyo potencial generador es irrelevante (Fig. 5). No obstante, las facies arenosas de estas formaciones producen gas y condensado, al igual que las de

Conclusiones sobre la Cuenca de BurgosL a C u e n c a de Burgos inicia su formacin con la transgresin regional provocada por la apertura del Golfo de M x i c o ; sin embargo, su m x i m a sedimentacin la alcanza durante la regresin del T e r c i a r i o , que estuvo acompaada por fallamientos tensionales que provocaron una fuerte subsidencia conjugada a un gran depsito de terrgenos arcilloarenosos que ms tarde produjeron un sistema de generacin de hidrocarburos. L a presencia de gas y condensado en las lentes y capas arenosas encajonadas por potentes cuerpos de arcillas hacen suponer que la generacin fue producto

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de las propias arcillas que, no obstante su limitado potencial, fueron capaces de generar y expulsar can tidades tambin limitadas de hidrocarburos. El fallamiento originalmente normal y posteriormente de cre cimiento fue tan intenso durante todo el Terciario, que provoc el depsito de terrgenos, cuyo espesor se calcula superior a 8,000 metros en el centro de la cuenca, lo que implica una excesiva transformacin trmica para las rocas mesozoicas y an para las del Terciario, a causa de un gradiente geotrmico relati vamente alto que en general supera los 2 6 C / k m .

(6604 X 10^ pies-') de gas (Figs. 2 y 3). En ella se con servan el 3 0 % de las reservas nacionales. La produccin en el Paleocanal de Chicontepec pro viene de terrgenos arenosos de edad terciaria. En la Faja de Oro, producen las calizas arrecifales y periarrecifales del Cretcico (Fig. 6) y en la cuenca, las facies calcarenticas y terrgenas del Jursico Supe rior, adems de las calizas fracturadas del Cretcico Inferior. Los estudios geoqumicos indican que las rocas ge neradoras ms importantes son las del Jursico SupePRODUCCIN DE GAS 190 ^

1L L O N E S D EGUATEMALA

20

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RESERVAS PROBADAS DE GAS 1 1000

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Fig. 3. Produccin y reservas de gas de las cuencas de Sabinas, Burgos, Tampico-Misantla, da de Gonzlez y Holgun, 1991).

Veracruz, y Sureste (Toma

CUENCA TAMPICO-MISANTLAEn la Cuenca T a m p i c o - M i s a n d a se diferencian tres provincias productoras de aceite: la cuenca, pro piamente dicha, la Faja de Oro y el Paleocanal de Chi contepec. Su produccin acumulada desde principios de siglo, cuando se inici su explotacin, es de 814 X 10^ m3 ( 5 1 1 9 X 106 bis) de crudo y 187 x 10 m^

rior y, en segundo trmino, las del Aptiano y Turo niano.

Jursico SuperiorEl contenido de carbono orgnico es superior al 1 % en el 5 7 % de las 309 muestras analizadas de las for maciones Santiago, Tamn y Pimienta, del Oxfordia-

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no, Kimmeridgiano y Tithoniano, respectivamente (Fig. 7). El 4 0 % de ellas presenta un potencial de generacin ( S j ) superior a 2.5 mg/g. L a Formacin Santiago del Oxfordiano es una unidad con fuerte potencial, debido a que para aquel entonces la an incipiente transgresin marina cubra slo algunos restringidos depocentros en los que se acumulaban carbonates y arcillas bajo aguas someras de muy baja energa, propicias para la preservacin de materia orgnica de buena calidad (I y I I ) , pero con aportaciones de materia orgnica continental ( I I I ) , por la cercana de amplias reas positivas circundantes. Durante el Kimmeridgiano, la transgresin cubri casi toda el rea T a m p i c o - M i s a n d a , continuando la sedimentacin de lodos calcreoarcillosos (Formacin T a m n ) , adecuados para la conservacin de materia orgnica, pero distribuidos solamente en el 50 % de la cuenca. Esta secuencia conserva an cantidades importantes de carbono orgnico e hidrocarburos potenciales ( S j ) .

( S 2 ) superior a 2.5 mg/g, en el 4 5 % de las 120 muestras analizadas ( F i g . 7 ) .

Cretcico InferiorEl Horizonte Otates del Aptiano Superior est constituido por calizas arcillosas gris obscuro, laminares, que denotan un ambiente de cuenca de baja energa. De diez muestras analizadas, cuatro presentan valores superiores al 2 % de carbono orgnico y ms de 10 mg de hidrocarburos por gramo de roca, lo que las califica como rocas con un fuerte potencial generador. Sin embargo, su espesor promedio inferior a diez metros le resta importancia econmico petrolera, adems de su inmadurez en la mayor parte de la cuenca.

Cretcico SuperiorDel Cretcico Superior, la F o r m a c i n Agua Nueva ( T u r o n i a n o ) mostr valores de carbono orgnico superiores al 1 % en 11 de las 41 muestras analizadas,

WINICIA VENTANA DEL PETRLEOKm

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20Km

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YACIMIENTO ARENISCAS

DE6AS-C0ND MODIFICADA DE GONZALEZ ECHANOVE, ,1976 1988

I LUTITAS

Fig. 4.- Seccin transversal esquemtica y condiciones de madurez de la Cuenca de Burgos (Tomada de Gonzlez y Holgun, 1991).

Fue hasta el Tithoniano cuando la cuenca qued completamente cubierta, con el predominio de ambientes tranquilos de mar abierto, en los cuales se depositaron carbonates y arcillas con materia orgnica marina (tipo I I ) que dieron origen a la Formacin Pimienta, la cual presenta, actualmente, un potencial

aunque slo 6 superan los 2 . 5 mg/g de S 2 . Los estudios pticos indican que contiene predominantemente kergeno tipo I I . T o d o esto, permite definir a esta formacin, an inmadura, como potencialmente generadora de regular importancia, en la m a y o r parte de la C u e n c a T a m p i c o - M i s a n t l a .

LAS ROCAS GENERADORAS

DE MEXICO

21

CUENCA DE BUREDAD PROF. N M A D U R O COT KERGENO M A1 1

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JURSICO SUR

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E M A D U R OHolgun,

Fig. 5. Caractersticas estratigrficas y geoqumicas regionales de la Cuenca de Burgos (Tomada de Gonzlez y 1991).

Conclusiones sobre la Cuenca Tampico-MisantlaLas mejores rocas generadoras corresponden a las calizas arcillosas y lutitas calcreas del Jursico Su perior, las cuales se encuentran generalmente madu ras. Estudios indirectos indican que la generacin se inici a partir del Eoceno y Oligoceno en las reas ms profundas y/o calientes, mientras que en la ma yor parte de la cuenca, la generacin masiva ocurre durante el Mioceno, a pesar de lo corto de la pila se dimentaria (2 a 3 km), a causa del gradiente geotr mico relativamente alto que oscila entre los 25 y 3 0 C / k m en la mayor parte de la cuenca. Diversas correlaciones rocaaceite concuerdan en que las rocas que dieron origen a los aceites de esta

cuenca corresponden, principalmente, alas formacio nes T a m n y Pimienta del Kimmeridgiano y Titho niano. Aun cuando es importante la capacidad gene radora de la Formacin Santiago del Oxfordiano, su distribucin restringida permite considerar que estas rocas aportaron slo cantidades limitadas de los hi drocarburos almacenados.

CUENCA DE VERACRUZLa Cuenca de Veracruz ha producido, desde su descubrimiento en 1953, alrededor de 11.4 x 10'' m'' (71.5 X lO^ bis) de crudo, el cual se extrae, principal mente, de calizas del A l b i a n o - C e n o m a n i a n o (For-

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Y NOEL HOLGUIN

QUIONES

macin Orizaba) y del C a m p a n i a n o - M a a s t r i c h t i a n o (formaciones M n d e z y San Felipe). Por otra parte, las lentes arenosas del M i o c e n o han producido 12 x lO'' m^ ( 4 2 7 . 9 x 10^ pies'*) de gas. Las reservas probadas de esta cuenca corresponden al 0 . 5 % de las reservas totales de M x i c o (Figs. 2 y 3 ) .

Jursico

Superior

El J u r s i c o S u p e r i o r ha sido alcanzado slo en los extremos m e n o s profundos de la P l a t a f o r m a de C r doba. Los estudios de pirlisis y pticos presentan algunas muestras con concentraciones de c a r b o n o or-

Km

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PIMIENTA TAMAN SANTIAGO

(TITHONIANO) (KIMMERIDGIANO) (OXFORDIANO)

(APTIANO)

Fig. 6. Seccin transversal esquemtica y condiciones de madurez de la Cuenca Tampico-Misantla y Holgun, 1991). En esta cuenca se diferencian dos elementos geolgicos conocidos como C u e n c a T e r c i a r i a de V e r a c r u z , al oriente, y Plataforma de Crdoba, al occidente (Fig. 8). En la Plataforma de Crdoba, los carbonates del Mesozoico fueron fuertemente plegados, fallados inversamente y erosionados durante el Eoceno M e d i o , por lo que la poco potente sedimentacin terrigena post-eocnica descansa en discordancia angular sobre el Mesozoico. En la C u e n c a de V e r a c r u z , la tectnica es ms tranquila y el espesor del Mesozoico es menor, mientras que la cubierta de terrgenos terciarios se incrementa fuertemente hasta 8 9 km. El conocimiento geoqumico actual de esta cuenca no permite saber con seguridad el origen de los aceites de los yacimientos del C r e t c i c o ni de los gases que se obtienen del M i o c e n o , pero las rocas que presentan mayor contenido orgnico se han detectado a nivel J u r s i c o Superior, T u r o n i a n o y M i o c e n o Inferior y M e d i o .

(Tomada de Gonzlez

gnico e hidrocarburos potenciales ( S j ) de 2 % y 5 mg/g, respectivamente ( F i g . 9 ) , que dan una ligera idea del potencial generador de estas rocas, cuyo kergeno es p r e d o m i n a n t e m e n t e del tipo I I , con fuertes aportes de material reciclado ( I V ) por la influencia de continentes cercanos.

Cretcico SuperiorDe las calizas arcillosas obscuras de plataforma externa del T u r o n i a n o ( F o r m a c i n M a l t r a t a ) , la mitad de sus muestras rebasa el 1 % de c a r b o n o orgnico y ms de la tercera parte gener ms de 5 mg de hidrocarburos por gramo de roca ( S j ) , lo que indica su potencial generador. Sin embargo, en casi toda la Plataforma de C r d o b a , la F o r m a c i n M a l t r a t a se encuentra inmadura, por lo que es poco factible que haya contribuido de m a n e r a importante en la generacin de los hidrocarburos que se extraen del C r e t c i c o . El

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kergeno, predominante en esta unidad, es del tipo II, con mezclas importantes del tipo I V . Hacia el oriente, los pozos no la han cortado, pero se le consi dera sobremadura.

forma de Crdoba, estas rocas se encuentran inma duras, pero hacia el oriente, en la Cuenca Terciaria de Veracruz, se encuentran en condiciones metagenticas (Fig. 8). La materia orgnica predominante es de los tipos II y I I I . Mioceno Inferior y Medio

OligocenoLas rocas del Oligoceno consisten de lutitas mari nas gris obscuro, intercaladas con areniscas. Presen tan valores altos de carbono orgnico, en su mayora superiores al 1 % , que en muchas ocasiones sobrepa san el 2 % (Fig. 9 ) . M s de la tercera parte de las 133 muestras pirolizadas superan los 5 mg/g de S j , lo que da idea de su buen potencial generador. En la Plata

La informacin geoqumica del Mioceno indica que las formaciones La Laja, Depsito y Encanto, de di cha edad, contienen cantidades importantes de car bono orgnico que promedian arriba del 5 % , exis tiendo valores de hasta 1 2 % . Estas formaciones es tn constituidas por lutitas gris y gris verdoso, cuyo

CUENCAEDAD- V -

TAMPICO-MISANTLA

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Fig. 7. Caractersticas estratigrficas y geoqumicas regionales de la Cuenca Tampico-Misantla (Tomada de Gonzlez y Holgun, 1991).

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espesor supera los 1,200 m. Es la unidad con valores ms altos de carbono orgnico que se conoce en M xico; sin embargo, su tipo de materia orgnica es de un kergeno continental ( I I I ) e inerte ( I V ) , indicando por pirlisis que produce cantidades poco significativas de hidrocarburos gaseosos ( F i g . 9 ) .

do establecido. Existe la posibilidad de que estos hidrocarburos hayan sido generados in situ por las rocas encajonantes, dado su c a r c t e r generador de gas, pero no se descarta que provengan de rocas ms antiguas y que por migracin vertical se h a y a n alojado en las areniscas del M i o c e n o .

LATAFORMA DE CORDOBA H - CUENCA DE VERACRUZN I V E L D E L M A R

Km

C^u\c\^^CRETmCOVENTANA DEL E ^ ^ ^ ^ ^ T ' PETRLEO

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Fig. 8. Seccin transversal esquemtica y condiciones de madurez de la Cuenca de Veracruz (Tomada de Gonzlezy Holgun, 1991).

Conclusiones sobre la Cuenca de VeracruzLas grandes profijndidades en las que yacen las rocas del J u r s i c o Superior han impedido definir con claridad su potencial generador aunque considerando su importancia regional en el Golfo de M x i c o , es probable que los hidrocarburos que se extraen del Mesozoico de esta cuenca tengan relacin gentica con dichas rocas. De acuerdo a clculos indirectos de evolucin trmica, las rocas del Jursico Suf>erior habran ingresado a la ventana del petrleo durante el Paleoceno en la Plataforma de Crdoba y actualmente, se encontrarm al inicio de la metagenesis. Hacia el defxx:entro de la Cuenca de Veracruz, se considera que las condiciones de evolucin trmica han sido severas para esta unidad. Las secuencias arcillosas del M i o c e n o Inferior y Medio presentan intercalaciones de areniscas que producen gas y algo de condensado, cuyo origen no ha si-

Los gradientes geotrmicos estn c l a r a m e n t e relacionados a la litologia y espesores de la c o l u m n a sedimentaria, de tal m a n e r a que hacia el centro de la C u e n c a de V e r a c r u z , donde p r e d o m i n a n terrgenos terciarios, los gradientes varan de 2 0 a 2 4 C / k m , mientras que hacia la Plataforma de C r d o b a , el desarrollo de carbonates y evaporitas provoca gradientes de 16 a 2 0 C / k m .

CUENCA DEL SURESTEBajo el n o m b r e de C u e n c a del Sureste se incluye a las provincias terrestres m e j o r conocidas como ChiapasTabasco, S a l i n a del Istmo y M a c u s p a n a , adems de la parte m a r i n a c o n o c i d a c o m o S o n d a de Campeche. L a C u e n c a del Sureste constituye el rea petrolera ms importante de M x i c o con u n a extraccin dia-

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DE MEXICO

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C. VERACRUZ P. CORDOBA

Fig. 9.- Caractersticas estratigrficas y geoqumicas regionales de la Cuenca de Veracruz (Tomada de Gonzlezy Holgun, 1991). ria de 2'414,379 de barriles, que constituyen el 9 6 % de la produccin diaria promedio de Mxico. Esta cuenca contiene el 6 7 % de los 10,565 x 10^ m^ (66,450 millo nes de birriles, 1989) de reservas probadas nacionales. Su produccin acumulada asciende a 1,934 x 10^ m^ (12,164.5 x 10^ bis) de crudo y a 543 x 10^ m^ (19,169 x 10^ pies^) de gas (Figs. 2 y 3 ) . Aun cuando de esta cuenca se han explotado los yacimientos del Tercia rio desde principios de siglo, la produccin acumula da se debe, principalmente, a la explotacin de los campos de C h i a p a s - T a b a s c o , descubiertos en 1972 y de la Sonda de Campeche, en 1976. La evaluacin de 5,981 muestras analizadas por pi rlisis y algunas de ellas por estudios pticos por luz transmitida, permiti definir ailgunas unidades como generadoras de hidrocarburos, entre las que destacan por su alto contenido de carbono orgnico e hidro carburos potenciales, en primer trmino, las del T i thoniano y, en segundo, las del Eoceno Medio, Oli goceno Inferior y Mioceno Medio (Fig. 10).

Jursico

Superior

Las rocas del Jursico Superior (Tithoniano) pre sentan valores de carbono orgnico que en su mayor parte superan el 1 % y la cuarta parte de las muestras indica un potencial superior a 5 miligramos de hidro carburos por gramo de roca. Los estudios qumicos y pticos demuestran que contienen kergeno de ti pos I y I I , predominantemente. Estn constituidas, principalmente, por calizas arcillosas negras y gris os curo, depositadas sobre un mar abierto con condicio nes anxicas, durante una transgresin regional que se inici en el Jursico Medio. Su espesor promedio es de 220 m.

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Y NOEL HOLGUIN

QUIONES

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mnHol-

Fig. 10. Caractersticas estratigrficas y geoquimicas regionales de la Cuenca del Sureste (Tomada de Gonzlezy gun, 1991).

Actualmente, el T i t h o n i a n o se encuentra en condiciones de madurez en la mayor parte de la cuenca, aunque hacia el oriente, en la Plataforma de Y u c a tn, se torna inmaduro hasta su acuamiento echado arriba por el acortamiento de la columna sobreyaciente, al iguil que en un graben del P l i o c e n o - P l e i s toceno hacia el centro de la Sonda de C a m p e c h e . Hacia el sur, en las estribaciones de la Sierra de C h i a pas, las condiciones de maduracin se tornan severas por el fuerte sepultamiento que sufre la columna por una mayor sedimentacin cretcica, adems de que disminuye su potencial generador. Debido a su madurez, el T i t h o n i a n o presenta presiones anormalmente altas, principalmente en la Sonda de C a m p e che y en la parte norte de C h i a p a s - T a b a s c o , provocadas por la generacin de hidrocarburos.

Eoceno

Medio

De 202 muestras analizadas del Eoceno M e d i o , 113 contienen ms del 1 % de c a r b o n o orgnico y 4 8 generaron por pirlisis ms de 5 m g de hidrocarburos por gramo de roca ( F i g . 10), lo que indica que es potencialmente generador, pero su evolucin trmica es an inadecuada, ya que se encuentra i n m a d u r a prcticamente en toda el rea, a excepcin de las reas con alto gradiente geotrmico y/o fuerte sepultamiento, c o m o es el caso de la P r o v i n c i a de M a c u s p a n a . Las secuencias sedimentarias del E o c e n o M e d i o se caracterizan, principalmente, por lutitas y lutitas bentonticas gris verdoso, calcreas, depositadas durante una etapa regresiva regional que se inicia con el T e r c i a r i o . Su espesor promedio es de 100 m y en ella predomina el kergeno de tipo I L

LAS ROCAS GENERADORAS DE MEXICO

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Oligoceno Inferior El Oligoceno Inferior es una unidad netamente arcillosa, constituida por lutita plstica gris, con valores superiores al 1 % de carbono orgnico en el 6 0 % de las 196 muestras analizadas y mayores a 2.5 mg/g de $2 en el 4 8 % de las mismas, lo cual refleja su potencial generador, aunque se encuentra generalmente inmaduro. Los estudios pticos indican la predominancia de kergenos tipos II y I I I . Los espesores varan desde cero, en el centro de la Sonda de Campeche, hasta 400 m, al sur. Por su litologa arcillosa y la rpida sedimentacin subsecuente del Mioceno y PlioPleistoceno, las arcillas del Oligoceno y parte del Eoceno se encuentran, en la actuaJidad, fuertemente sobrepresionadas. Mioceno Medio

La lenta subsidencia que predomin durante el Cretcico, e incluso hasta el Oligoceno, permiti que las rocas generadoras del Tithoniano se mantuvieran latentes hasta que la rpida subsidencia y sedimentacin del Mioceno y Plio-Pleistoceno las empujaron a temperaturas adecuadas para madurar (80100C), por lo que la generacin de los aceites se produjo, principalmente, durante el Mioceno al Plio-Pleistoceno. Por otra parte, los bajos gradientes geotrmicos actuales que predominan en algunas reas, permiten que se conserven hidrocarburos lquidos a profundidades superiores a seis kilmetros. El gradiente geotrmico promedio del rea es de 2 3 C / k m , aunque se tienen grandes extensiones donde predominan gradientes menores de 2 0 C / k m y otras con gradientes mayores de 2 6 C / k m . En las reas fras se considera que profundidades superiores a 7,000 m no sern obstculo para la preservacin de hidrocarburos lquidos. La conceptualizacin en tiempo y espacio que se tiene actualmente sobre los fenmenos de generacin, migracin y acumulacin en esta cuenca, ha permitido discriminar las reas no atractivas de las que s tienen importancia petrolera, adems de que con un alto grado de confiabilidad se ha podido pronosticar el tipo de hidrocarburos y su gravedad A P I , an antes de iniciar la perforacin.

El Mioceno Medio, aun cuando presenta valores altos de carbono orgnico (Fig. 10), no refleja un potencial generador importante segn los valores de S 2 , debido a la fuerte influencia de material orgnico continental tipo I I I . Su evolucin trmica, en general, es insuficiente, aunque en algunas localidades de fuerte sepultamiento y/o altos gradientes geotrmicos llega a estar maduro, como es el caso de Macuspana. Conclusiones sobre la Cuenca del Sureste Se tienen yacimientos de petrleo y gas en areniscas del Mioceno en las Provincias Salina y Macuspana, pero su origen no se ha establecido con seguridad, ya que existe la probabilidad de que algunos de ellos pudieran haber sido generados por las rocas del Jursico Superior, aunque no se descarta, sobre todo en el caso del gas, una generacin temprana a partir del kergeno terciario. Las rocas generadoras ms importantes que se conocen en esta rea y que han aportado la mayor cantidad del petrleo que de aqu se extrae, son las calizas arcillosas del Tithoniano, que por efectos de migracin vertical hacia arriba o hacia abajo han rellenado las trampas del Kimmeridgiano, Cretcico Medio y brechas del Cretcico Superior-Paleoceno. Por tratarse de una cuenca de alta impedancia con fallamientos predominantemente subverticales, se propicia la migracin vertical e imposibilita la migracin lateral a grandes distancias (Fig. 11).

CUENCA DE SABINASLa Cuenca (o Golfo) de Sabinas es la nica cuenca en explotacin que no est situada en la PlanicieCostera del Golfo de Mxico. En ella se descubri la presencia de gas seco en 1972, aunque en cantidades muy limitadas, ya que solamente contiene el 0 . 0 5 % de las reservas totales probadas del pas. Est constituida por rocas sedimentarias del Mesozoico, de las cuales producen gas seco las del Jursico Superior y Cretcico Inferior. Las ms altas concentraciones de carbono orgnico ( > 1 % ) se conocen en las formaciones L a Casita y Pim.ienta del KimmeridgianoTithoniano y L a Pea del Aptiano Superior. En segundo trmino, con concentraciones promedio entre 0.5 y 1 % , se encuentran las formaciones Eagle Ford del Turoniano y Upson del Campaniano. En esta cuenca, el potencial generador ( 8 3 ) es insignificante debido a la sobremadurez, especialmente de las rocas del Cretcico Inferior y ms antiguas. Se considera que el gas de esta cuenca est genticamente relacionado a las rocas del Jursico Superior, las cuales

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QUIONES

iniciaron la generacin desde fines del Cretcico Inferior, cuando an no existan trampas, y salieron de la ventana del petrleo a fines del T e r c i a r i o . El hecho de que la generacin anteceda a las trampas, indica que los primeros hidrocarburos se perdieron y slo se preserv parte de los que se originaron en tiempos postorognicos, es decir, despus del PaleocenoEoceno.

del Pozo L a c a n t n I B contienen c a r b o n o orgnico entre 0 . 5 y 1% e hidrocarburos potenciales ( S j ) ocasionalmente superiores a 1 m g / g , otorgndoles cierto potencial generador, pero no m u y importante. L a ausencia de J u r s i c o m a r i n o , en esta localidad, no da lugar a suponer que la generacin p r o v e n g a de dichas rocas, c o m o en el rea c e r c a n a de la C u e n c a del

DELSONDA DE CAMPEHEswKm

PENNSULA DE YUCATAN

CAMPO ABKATUN

CAMPO CANTARELL

\ \

GOLFO DE ^\MEXICO

25 Km

50

R O C A S GENERADORAS DEL TITHONIANO YACIMIENTO

V V

V V

V V

MEXICO SAL

/

^

i GUATEMALA

ooV

LECHOS ROJOS

Fig. 11.- Seccin transversal esquemticay condiciones de madurez de la Cuenca del Sureste (Tomada de Gonzlez y Holgun, 1991).

CUENCA DE LA SIERRA DE CHIAPASLa Sierra de Chipas es la provincia petrolfera ms recientemente descubierta en M x i c o . En 1986 se descubri el C a m p o Nazareth de gas y condensado, en una secuencia calcreo evaportica del C r e t c i c o Inferior. M s tarde, en 1 9 9 0 , se descubri la presencia de aceite en el C a m p o L a c a n t n , en fitologas semejantes, pero del Cretcico M e d i o ( A l b i a n o - C e n o m a niano). Los anlisis geoqumicos realizados en la secuencia de anhidritas, dolomas y calizas ligeramente arcillosas de estos yacimientos y de otros pozos aledaos, no han permitido establecer slidamente la presencia de rocas generadoras, aunque algunas muestrais

Sureste, sino que la presupone relacionada a las mismas facies lagunares y de s u p r e m a r e a del C r e t c i c o . Los estudios de biomarcadores confirman que el aceite y condensado provienen de u n a secuencia evaportica (Philp, comunicacin verbal) aun cuando no se ha establecido una correlacin rocaaceite. D e esto se deduce que los delgados horizontes calcreos, ligeramente arcillosos, encajonados entre las ainhidritas, son los mismos generadores de los productos q u e almacenan.

CUENCA DEL GOLFO DE CALIFORNIAL a C u e n c a del Golfo de California, producto del riji que separa la Pennsula de B a j a California, aloja se-

LAS

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DE MEXICO

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dimentos terrgenos arcillo-arenosos del Mioceno al R e d e n t e , cuyo espesor supera los 5,000 metros. En el Pozo Extremeo1, nico clasificado como productor, se estableci un flujo de 6.2 miflones de pies cbicos diarios de gas y 130 barriles de condensado en arenas del PleistocenoReciente(?). Los estudios geoqumicos han definido la presencia de rocas generadoras entre las lutitas del Mioceno, supuestamente predecesoras de dichos hidrocarburos, los cuales se originaron, recientemente, por el ftrerte sepultamiento y los altos gradientes geotrmicos, superiores a 3 0 C / k m y que llegan a alcanzar los 7 0 C / k m en las zonas de apertura. E n general, se considera que las condiciones adecuadas para la generacin estn restringidas a los puntos calientes relacionados a dichas zonas de apertura.

Pemex est iniciando estudios sistemticos con apoyo de biomarcadores, istopos y otras tcnicas analticas e interpretativas, que seguramente permitirn establecer con precisin el origen de los hidrocarburos, lo que redundar en una exploracin ms eficiente del territorio mexicano.

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CUENCAS DE CHIHUAHUA Y TLAXIACOEn las cuencas de Chihuahua y Tlaxiaco se conocen manifestaciones superficiales y de subsuelo, no comerciales de hidrocarburos, por lo que se encuentran actualmente en exploracin. Las evidencias preliminares apuntan hacia las rocas generadoras como un factor crtico para la presencia de algn yacimiento, siendo el Jursico Superior el ms favorable, pero que en Chihuahua se encuentra sobremaduro, mientras que en Tlaxiaco se mantiene en condiciones de madurez. El Aptiano Superior (Formacin La Pea) en la Cuenca de Chihuahua, es otra unidad que por su madurez y contenido orgnico, en ciertas reas, se ha catalogado como generadora, por lo que la exploracin a ltimas fechas se ha enfocado con este objetivo.

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CONCLUSIONESLas rocas generadoras ms importantes y ms ampliamente distribuidas de Mxico corresponden a calizas arcillosas y lutitas calcreas marinas de ambientes restringidos del Jursico Superior, propiciados por la apertura del Golfo de Mxico. Aparentemente, la mayora de los yacimientos de petrleo del Mesozoico estn relacionados genticamente con rocas del Jursico Superior, especialmente del Tithoniano! Algunos yacimientos del Terciario provienen tambin de rocas generadoras del Jursico Superior, aunque se considera que algunos de ellos pudieran provenir de las mismas lutitas terciarias encajonantes.

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