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BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

ANÁLISIS DE SUBSIDENCIA E H I S T O R I A T É R M I C A EN LA CUENCA D E SABINAS, N O R E S T E D E M É X I C O * Por J u a n Antonio Cuevas Leree*

ABSTRACT Siratigraphic dala from well Inés—1 was used co reconstruct the subsidence rate and t h e r m a l history of the Sabinas Rasin. Based on the tcrrane c o n c e p t , three basement t c r r a n e s and two o\'erlap assemblages are recognized a r o u n d the basin. T h e Coahuila t c r r a n e forms the b a s e m e n t , and is overlain u n c o n f o r m a b l y by and upper Mesozoic overlap assemblage coposcd of five s e c o n d — o r d e r assemblages, which a r e in turn over­ lain unconformably by an uppermost C e n o z o i c overlap assemblage. T h e tectonic evolution of the basin is delineated by three periods which a r e potrayed by a geohistory d i a g r a m : ( 1 ) the rifting stage, ( 2 ) subsidence and sedimentation, and ( 3 ) deformation and uplift. Backstripping methods were used to obtain the tectonic subsidence. E a r l y fault—controlled subsidence and later thermotectonic subsidence are observed in the basin. A stretching factor of 1.6 was determined from (he geohistory analysis, and used to predict p a l e o t e m p e r a t u r e s in the sediments. T h e t e m p e r a t u r e his­ tory was coupled with the t i m e — t e m p e r a t u r e index ( T T I ) to infer the oil — generative window. Based on the results, the basin was in proper conditions to generate oil a p r o x i m a t e l y 1 4 0 m . y . a g o . RESUMEN L a subsidencia e historia t é r m i c a de la C u e n c a de Sabinas fue r e c o n s t r u i d a b a s á n d o s e en datos cstrtigrálicos del pozo I n é s — 1 . T o m a n d o en c u e n t a el concepto de terrenos tectónicos, tres t e r r e n o s de b a s a m e n t o y dos conjunlos sobreyacientes se reconocieron alrededor de la c u e n c a . El T e r r e n o C o a h u i l a constituye el basamento de la c u e n c a , el cual se e n c u e n t r a cubierto d i s c o r d a n t e m e n t e p o r el c o n j u n t o sobreyaciente del Mesozoico Superior y este a su vez por el c o n j u n t o sobrepuesto del C e n o z o i c o . L a evolución tectónica de la c u e n c a se representa en un d i a g r a m a de gcohistoria, el cual está definido por tres periodos: ( 1 ) etapa de ruptura, ( 2 ) subsidencia y sedimentación y ( 3 ) deformación y l e v a n t a m i e n t o . Métodos de " b a c k s t r i p p i n g " se utilizaron p a r a calcular la cantidad de subsidencia t e c t ó n i c a . Subsiden­ cia controlada inicialmente por fallas y posteriormente subsidencia c o n t r o l a d a inicialmente p o r fallas y poste­ riormente subsidencia t e r m o t e c t ó n i c a se observaron en la c u e n c a . U n factor de e s t i r a m i e n t o de 1.6 fue d e t e r m i n a d o p a r a la C u e n c a de Sabinas en la localización del pozo Inés—1 y usado p a r a p r e d e c i r las palcotemperaturas en los sedimentos. L a historia de la temperatura se conjuntó con el índice de t i e m p o — t e m p e r a t u r a ( l ' I T ) para inferir la v e n t a n a de generación de aceite. E n base a los resultados obtenidos, se concluye que la c u e n c a estuvo en condiciones para g e n e r a r aceite hace a p r o x i m a d a m e n t e 140 m . a .

* Petróleos Mexicanos, Exploración D F N E ' * Tesis de M a e s t r í a , Universidad de Arizona T r a d u c i d o por Ing. M a . Socorro Uribc E .

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j o a s c e n d e n t e de la estenósfera, p r o v o c a d o p o r el a d e l g a z a m i e n t o de la litosfera, c o n t r o l a la f o r m a c i ó n de la zon a de r o m p i m i e n t o y c r e a u n a anomalía térmica.

INTRODUCCIÓN La C u e n c a de S a b i n a s r e p r e s e n t a una extensión m a r i n a del G o l f o d e México d u r a n t e el M e s o z o i c o , d e n t r o del noreste de M é x i c o , s i t u a d o e n t r e las paleopenínsulas d e C o a h u i l a y T a maulipas.

El e n f r i a m i e n t o p o s t e r i o r del m a terial c a l i e n t e de la a s t e n ó s f e r a i n d u ce a u n a c u e n c a s u b s i d e n t c en la q u e se a c u m u l a n sedimentos. L o s sistemas d e p o s i t a c i o n a l e s y las s e c u e n c i a s est r a t i g r á ñ c a s d e n t r o de la c u e n c a , son el r e s u l t a d o de la i n t e r a c c i ó n e n t r e subsidencia y sedimentación, a d e m á s están influenciados p o r un n ú m e r o de factores i n c l u y e n d o la p a l e o g e o g r a f í a , p a l e o l a t i t u d de la c u e n c a y o t r o s .

En t é r m i n o s de p l a c a s t e c t ó n i c a s , la historia depositacional d e la C u e n c a de Sabinas r e p r e s e n t a la e v o l u c i ó n de una c u e n c a de " r i f t " i n t e r c o n t i n e n tal la cual está r e l a c i o n a d a c o n los p r o cesos de r u p t u r a y d e r i v a q u e a b r i ó el O c é a n o A t l á n t i c o y el G o l f o d e México.

L a p r e s e n c i a de h i d r o c a r b u r o s en la C u e n c a de S a b i n a s , d e p e n d e fuert e m e n t e en eventos suscitados d u r a n t e el p e r i o d o de s u b s i d e n c i a t e c t ó n i c a , d e b i d o a q u e el m a t e r i a l o r g á n i c o dep o s i t a d o j u n t o c o n los s e d i m e n t o s , fue posteriormente degradado térmicam e n t e d u r a n t e el s e p u t a m i e n t o , o c a s i o n a n d o la g e n e r a c i ó n del p e t r ó l e o . L a s r o c a s a c u m u l a d o r a s con suficiente porosidad y permeabilidad para contener los h i d r o c a r b u r o s m i g r a d o s , fuer o n t a m b i é n f o r m a d a s d u r a n t e este periodo.

T o m a n d o en c u e n t a la posición tectónica de la C u e n c a d e S a b i n a s , t r e s son los p r i n c i p a l e s e s t a d o s d e e v o l u ción a los que nos p o d e m o s referir: ( 1 ) un estado inicial d e r o m p i m i e n t o ("rifting") q u e c o m p r e n d i ó el fallamiento de b l o q u e s y l a f o r m a c i ó n d e grabens, ( 2 ) u n e s t a d o d e s u b s i d e n cia t e r m o t e c t ó n i c a d u r a n t e el c u a l se depositó el c o n j u n t o s o b r e y a c i e n t e del Mesozoico S u p e r i o r y ( 3 ) t e r m i n a c i ó n de la subsidencia d e b i d o a la i n t e n s a deformación y f a l l a m i c n t o i n v e r s o q u e proNocó el l e \ ' a n t a m i e n t o d e la r e g i ó n durante la O r o g e n i a L a r a m i d e .

El p e r i o d o de s u b s i d e n c i a t e r m i n ó c u a n d o la C u e n c a de S a b i n a s y las r e giones a d y a c e n t e s e x p e r i m e n t a r o n esfuerzos c o m p r e s i o n a l e s d e f o r m a n d o la pila de s e d i m e n t o s . E s t e p e r i o d o de e v o l u c i ó n de la c u e n c a , t a m b i é n fue i m p o r t a n t e p a r a la o c u r r e n c i a d e hid r o c a r b u r o s , y a q u e los r a s g o s e s t r u c -

Durante el r o m p i m i e n t o c o n t i n e n tal inicial, se f o r m a r o n b l o q u e s inclinados con fallamiento n o r m a l , en respuesta al a d e l g a z a m i e n t o d e la corteza. De a c u e r d o c o n el m o d e l o d e estiramiento de M c k e n z i e ( 1 9 7 8 ) , el flu-

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TECTONOESTRATIGRAFIA

t u r a l e s q u e c o n s t i t u y e n las t r a m p a s e n t o n c e s fueron f o r m a d o s .

T r e s p r i n c i p a l e s t e r r e n o s de basam e n t o y dos c o n j u n t o s litotectónicos s o b r e y a c i e n t e s p u e d e n ser delineados p o r a n á l i s i s d e t e r r e n o s e n la región d e la C u e n c a d e S a b i n a s . L a s rocas del b a s a m e n t o del J u r á s i c o P r e — S u p e r i o r e n el n o r e s t e d e M é x i c o que se e n c u e n t r a n e x p u e s t a s e n p e q u e ñ o s y esparcidos a f l o r a m i e n t o s , pueden ser a g r u p a d a s d e n t r o d e t r e s entidades p r i n c i p a l e s . E s t o s son los terrenos de C h i h u a h u a , C o a h u i l a y S i e r r a M a d r e ( f i g u r a 1 ) , los c u a l e s se e n c u e n tran separados por zonas importantes de fallas o d i s c o n t i n u i d a d e s . E n la figura 1, el s í m b o l o m u e s t r a la localización de afloramientos; ( B e h ) T e rreno Chihuahua; (Ber) T e r r e n o Coah u i l a e n la S i e r r a del C a r m e n , ( B d ) e n las D e l i c i a s — A c a t i t a , ( B í ) en Sier r a del F u s t e y ( B d i ) e n la S i e r r a del D i a b l o ; T e r r e n o S i e r r a M a d r e en ( B h p ) H u i z a c h a l — P e r e g r i n a y (Bsj) en S a n J u l i á n .

L a historia t é r m i c a de u n a c u e n c a s e d i m e n t a r i a , es el p a r á m e t r o c l a v e p a r a la g e n e r a c i ó n de h i d r o c a r b u r o s líquidos, los cuales son el p r o d u c t o de la m a d u r a c i ó n t é r m i c a de la m a t e r i a o r g á n i c a p r e s e n t e en los s e d i m e n t o s (Tissotet. al., 1974; H u n t , 1979). E n u n a c u e n c a s e d i m e n t a r i a la m i g r a c i ó n y a c u m u l a c i ó n de h i d r o c a r b u r o s dep e n d e de la h i s t o r i a de s e p u t a m i e n t o de los s e d i m e n t o s y de la c r e a c i ó n de e s t r u c t u r a s d e n t r o de la c u e n c a ; m i e n tras q u e la g e n e r a c i ó n y p r e s e r v a c i ó n de a c e i t e d e p e n d e de las c o n d i c i o n e s t é r m i c a s a t r a v é s del t i e m p o g e o l ó g i co. Esta relación tiempo— t e m p e r a t u r a h a p e r m i t i d o el d e s a r r o llo del c o n c e p t o de la v e n t a n a de aceite (Tissot ob. cit.; W a p l e s , 1 9 8 0 ) . P a r a c u a l q u i e r c u e n c a , el c o n o c i m i e n t o de la historia t é r m i c a q u e la c o l u m n a sed i m e n t a r i a h a e x p e r i m e n t a d o , se r e q u i e r e p a r a p r e d e c i r el t i e m p o de gen e r a c i ó n , a s í c o m o la c a n t i d a d , calid a d y el e s t a d o de p r e s e r v a c i ó n del petróleo.

E l T e r r e n o C h i h u a h u a p a r e c e ser p a r t e del C r a t ó n d e N o r t e a m é r i c a . L o s p r i n c i p a l e s a f l o r a m i e n t o s están e x p u e s t o s e n el á r e a d e la S i e r r a del C u e r v o y P l a c e r d e G u a d a l u p e y ha sido p e n e t r a d o p o r a l g u n o s p o z o s de P é m e x e n el E s t a d o d e C h i h u a h u a ( P e m e x , 1 9 8 4 ) . L a s e c u e n c i a consiste d e b a s a m e n t o p r e c á m b r i c o sobrep u e s t o p o r m á s d e 3 , 0 0 0 m e t r o s de a r e n i s c a s , lutitas y c a l i z a s p a l e o z o i c a s (Bridges, 1964).

E s t e e s t u d i o p r e t e n d e e n t e n d e r la s u b s i d e n c i a y e v o l u c i ó n d e la C u e n c a d e S a b i n a s , c o m o u n a f u n c i ó n del e n f r i a m i e n t o de u n a a n o m a l í a t é r m i c a y sus implicaciones p a r a la g e n e r a c i ó n de hidrocarburos.

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BsJ

SIERRA

MADRE

J)

Bhp

Campa y Coney, 1983

' ' I G l - P L A N O DE T E R R E N O S T E C T O N O - E S T R A T I G R A F I C O S DEL NORESTE DE M E X I C O .

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2,

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q u e los a n t e r i o r e s , se e n c u e n t r a extens a m e n t e c u b i e r t o p o r los c o n j u n t o s sob r e p u e s t o s del M e s o z o i c o S u p e r i o r y del C e n o z o i c o . L a p a r t e b a s a l del T e r r e n o S i e r r a M a d r e se e n c u e n t r a e x p u e s t a en las c e r c a n í a s de C i u d a d V i c t o r i a , T a m p s . E s t á c o n s t i t u i d o p o r un complejo metamòrfico precámbrico s o b r e p u e s t o p o r u n a s e c u e n c i a sedim e n t a r i a c u y a e d a d fluctúa del O r d o v í c i c o al P e n s i l v á n i c o , culminando c o n u n flysh p é r m i c o ( C a r r i l l o , 1 9 6 1 ) . I n c l u i d o s d e n t r o del T e r r e n o S i e r a M a d r e , e x i s t e n a f l o r a m i e n t o s de r o cas clásticas rojas con frecuente contenido de f r a g m e n t o s volcánicos y ocasionales rocas volcánicas (formaciones C o a p a s , R o d e o y N a z a s ) . L a s e c u e n c i a se e n c u e n t r a l i g e r a m e n t e m e t a m o r f i z a d a y f o l i a d a ( R o g e r s et. a l . , 1 9 5 6 ; C ó r d o b a , 1 9 6 4 ) . L a s formaciones C o a p a s y R o d e o representan depósitos de un arco m a g m à t i c o de m a r g e n c o n t i n e n t a l m i e n t r a s que la F o r m a c i ó n N a z a s es un depósito int r a c o n t i n e n t a l d e o r i g e n t e c t ó n i c o extensional ( O r t e g a , 1 9 8 4 ) .

E l T e r r e n o C o a h u i l a c o n s t i t u y e el piso de la C u e n c a de S a b i n a s , fue form a d o d u r a n t e el P a l e o z o i c o T a r d í o al c i e r r e del O c é a n o P r o t o — A t l á n t i c o ; cuando Africa, Sudamérica y Norteam é r i c a f u e r o n u n i d o s en un solo c o n tinente ( C o n e y , 1 9 8 1 ; C a m p a y C o ney, 1 9 8 3 ) . E s t e terreno consiste de dos p a r t e s . U n a c o m p u e s t a p o r r o c a s m e t a m ó r f i c a s d e b a j o g r a d o (esquisto v e r d e ) i n c l u y e n d o filitas, m á r m o l y c u a r z i t a s . E s t a p a r t e r e p r e s e n t a la z o n a i n t e r n a del S i s t e m a O r o g é n i c o M a r a t h ó n — O u a c h i t a ( F l a w n et. al., 1 9 6 1 ) q u e fue t r a s l a p a d o s o b r e el T e r r e n o C h i h u a h u a a lo largo de u n a zon a de falla q u e f o r m a la f r o n t e r a n o reste del T e r r e n o C o a h u i l a ( C a m p a y C o n e y , o b . c i t . ) . Se e n c u e n t r a aflor a n d o en la S i e r r a del C a r m e n en el n o r t e de C o a h u i l a ( F l a w n y M a x w e l l , 1 9 5 8 ) y h a sido a t r a v e s a d o p o r a l g u nos p o z o s de P é m e x en el E s t a d o d e Coahuila ( P e m e x , 1938). Este terreno h a sido i n t r u s i o n a d o p o r g r a n o d i o ritas p e r m o — t r i á s i c a s . L a o t r a p a r t e del T e r r e n o C o a h u i la, c o r r e s p o n d e a u n a f l o r a m i e n t o en las c e r c a n í a s d e D e l i c i a s , C o a h . q u e consiste de u n a secuencia gruesa ( 3 , 0 0 0 m . ) p l e g a d a de flysch pensilv á n i c o a p é r m i c o c o n c a p a s de g r a u v a c a , c o n t e n i e n d o g r a n d e s bloques de c a r b o n a t o s de aguas somerac y rocas volcánicas intermedias e intrusionad a p o r g r a n i t o t r i á s i c o ( W a r d l a w et. al. 1 9 7 9 ) ; ( D e n i s o n e t . a l . , 1 9 6 9 ) . E l T e r r e n o S i e r r a M a d r e , al igual

Conjunto Sobreyaciente del Mesozoico Superior (Mei) U n c o n j u n t o s o b r e p u e s t o del M e sozoico S u p e r i o r se e n c u e n t r a expuest o e x t e n s a m e n t e en la r e g i ó n L a sec u e n c i a e s t á f o r m a d a p o r c l a s t o s terrígenos, c a r b o n a t o s y rocas evaporíticas q u e se d e p o s i t a r o n d u r a n t e la t r a n s g r e s i ó n m a r i n a q u e se o r i g i n ó a 60

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partir de la a p e r t u r a del Golfo d e M é xico. El c o n j u n t o s o b r e y a c e d i s c o r dantemente s o b r e los t e r r e n o s del b a s mento c u b r i é n d o l o s c a s i e n su t o t a l i dad. D o s b l o q u e s p r i n c i p a l e s , el Burro—Tamaulipas y Coahuila y varios bloques p e q u e ñ o s , c o n s t i t u y e n el relieve del b a s a m e n t o . L a a s o c i a c i ó n de grabens y h o r t s i n f l u y e r o n e n los sistemas d e p o s i t a c i o n a l e s d e n t r o de la Cuenca de S a b i n a s y t a m b i é n e n la deformación p o s t e r i o r del c o n j u n t o . Cinco s e c u e n c i a s s e p a r a d a s p o r c a m bios litológicos i m p o r t a n t e s c o m p o n e n la estratigrafía del c o n j u n t o ( f i g u r a 2 ) .

s e c u e n c i a j u r á s i c a s u p e r i o r v a r í a de c e r o e n el e l e m e n t o positivo a 4 8 7 m . e n el á r e a de M o n c l o v a y a r r i b a de 2 , 6 6 0 m . e n los d e p o c e n t r o s d o n d e la secuencia contiene depósitos gruesos de sal ( á r e a d e M e n c h a c a ) . C a r b o n a t o s , Terrígenos Clásticos y E v a p o r i t a s del Neocomiano— A p t i a n o I n f e r i o r (M2). L a s s e c u e n c i a del C r e t á c i c o Infer i o r de c a r b o n a t o s , c o n t i e n e i n t e r e s t r a t i f i c a c i o n e s de c l á s t i c o s t e r r í g e n o s c e r c a de los flancos de los e l e m e n t o s positivos y e v a p o r i t a s en á r e a s restring i d a s . C i n c o facies p u e d e n ser r e c o n o c i d a s e n la C u e n c a de S a b i n a s :

T e r r í g e n o s c l á s t i c o s del J u r á s i c o Superior, E v a p o r i t a s y C a r b o n a t o s (Mei). Estos e s t r a t o s del O x f o r d i a n o ( o más viejos) al T i t h o n i a n o , d e s c a n s a n d i s c o r d a n t e m e n t e s o b r e los t e r r e n o s del b a s a m e n t o . L a p a r t e i n f e r i o r de la secuencia c o n s i s t e de c u a t r o facies principales: ( 1 ) C o n g l o m e r a d o s y lechos rojos c o m p u e s t o s d e f r a g m e n t o s ígneos y v o l c á n i c o s ( c o n g l o m e r a d o s básales) ( 2 ) a r e n i s c a s c o s t e r a s ( F o r m a ción L a G l o r i a ) , ( 3 ) l i m o l i t a s , c a r b o natos y e v a p o r i t a s ( F o r m a c i ó n Olvido) y ( 4 ) b a l i t a .

1)

2)

3)

4)

L a p a r t e s u p e r i o r d e la s e c u e n c i a (Kimmeridgiano—Tithoniano), consiste de s e d i m e n t o s c l á s t i c o s q u e g r a dúan de areniscas c e r c a de los e l e m e n tos positivos a l u t i t a s n e g r a s i n t e r caladas c o n l i m o l i t a s y c a l i z a s ( F o r mación L a C a s i t a ) . E l e s p e s o r d e la

5)

61

Areniscas arcósicas conglomeraticas i n t e r e s t r a t i f i c a d a s c o n lutitas v e r d e s o r o j a s ( f o r m a c i o n e s San M a r c o s , Fatula y Hosston). Calizas y m a r g a s que gradúan lateralmente y hacia arriba a a r e n i s c a s c a l c á r e a s y limolitas c o n d o l o m í a s locales ( f o r m a c i o nes M e n c h a c a , B a r r i l V i e j o y Padilla). L u t i t a s v e r d e s y rojas i n t e r e s t r a tificadas c o n a r e n i s c a s y c a r b o natos. (Formación L a Mula). Anhidritas intercaladas con calizas p a c k s t o n e y g r a i n s t o n e de bioclastos y oolitas y m i c r o d o l o mía (Formación L a Virgen). Calizas packstone y grainstone de b i o c l a s t o s q u e i n t e r c a l a n c o n calizas m u d s t o n e y wackestone d e b i o c l a s t o s y litoclastos ( F o r mación Cupido).

C U E N C A DE S A B I N A S

Mes

PLATAFORMA COAHUILA

F L A N C O DE L A PLATAFORMA

-I - 1

MC4

— MC3

ARRECIFE CUPIDO

L E Y E N D A

LUTITA LIMO LITA ARENISCA

CONGLOMERADO SAL EVAPORITA DOLOMÍA CALIZA CALIZA DE PLATAFORMA ARRECIFE CALIZA POST-ARRECIFAL CALIZA DE MAR ABIERTO

FIG 2

COLUMNA TECTONO-ESTRATIGRAFICA

D E L CONJUNTO MESOZOICO SUPERIOR EN LA CUENCA DE S A B I N A S

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

2)

L a facies 1 se p r e s e n t a sólo e n las márgenes d e los e l e m e n t o s p o s i t i v o s mientras q u e las d e m á s e s t á n d i s p e r sas y o c u r r e n e n s u c e s i ó n v e r t i c a l a través de la c u e n c a . E l e s p e s o r de la secuencia c r e t á c i c a i n f e r i o r v a r í a d e pendiendo de la p o s i c i ó n d e n t r o de la cuenca, p e r o el e s p e s o r p r o m e d i o e n el área de M o n c l o v a es a p r o x i m a d a mente de 2 , 0 0 0 m .

3)

L a s t r e s facies son e q u i v a l e n t e s e n t i e m p o . L a s facies 1 y 3 se p r e s e n t a n s o b r e las p l a t a f o r m a s de El B u r r o y Coahuila respectivamente, mienras q u e la facies 2 o c u p a la C u e n c a d e Sabinas.

Carbonatos del Aptiano Superior—Albiano (Mcj) R o c a s c a r b o n a t a d a s principcilmente de la E d a d C r e t á c i c o M e d i o f o r m a n una e x t e n s a c a r p e t a d e n t r o del G o l f o de Sabinas y t a m b i é n e n las p l a t a f o r mas a d y a c e n t e s de E l B u r r o — T a maulipas y C o a h u i l a . L a p a r t e b a s a l de la sección es u n a s e c u e n c i a uniforme de lutitas fosilíferas c o l o r gris oscuro y d e l g a d a s c a p a s d e m a r g a s y caliza m u d s t o n e ( F o r m a c i ó n L a P e ña). S o b r e la P l a t a f o r m a d e C o a h u i la, la m i s m a u n i d a d está r e p r e s e n t a d a por lutitas l i g e r a m e n t e c a l c á r e a s , limolitas y a r e n i s c a s ( F o r m a c i ó n L a s Uvas), d e s c a n s a n d o d i s c o r d a n t e m e n t e sobre r o c a s del b a s a m e n t o ( B d ) . L a parte m e d i a de la s e c u e n c i a i n c l u y e tres facies; 1)

C a p a s , g r u e s a s d e calizas m u d s ­ t o n e y w a c k e s t o n e de c o l o r gris c o n estilolitas ( F o r m a c i ó n T a ­ maulipas Superior). C a l i z a s , calizas d o l o m i t i c a s , d o ­ lomías y yeso ( F o r m a c i ó n A c a ­ t i t a ) c o n facies a r r e c i f a l e s d e c a l i z a s de r u d i s t a s ( F o r m a c i ó n Viesca).

L a p a r t e m á s a l t a de la s e c u e n c i a del C r e t á c i c o M e d i o , la c u a l se e n ­ c u e n t r a a m p l i a m e n t e distribuida en el á r e a , son lutitas fosilífras d e color gris c l a r o c o n u n c u e r p o i n e r m e d i o de c a ­ lizas ( F o r m a c i ó n R i a m i c h i ) , s o b r e y a cida por calizas m u d s t o n e y wackes­ tone con fauna planctónica de estra­ tificación m e d i a a g r u e s a ( F o r m a c i ó n G e o r g e t o w n ) . E l espesor d e la secuen­ c i a c o m p l e t a del C r e t á c i c o M e d i o tie­ ne r a n g o s q u e v a n de 5 0 0 a 8 0 0 m . Carbonatos y Lutitas del Santoniano. (Mc^)

Cenomaniano—

L o s e s t r a t o s de la p a r t e inferior del C r e t á c i c o S u p e r i o r son p r i n c i p a l m e n ­ te r o c a s c a r b o n a t a d a s , p e r o t a m b i é n c o n t i e n e n c a p a s de t e r r í g e n o s de g r a ­ n o fino. L a p a r t e b a j a de la s e c u e n ­ c i a es u n d e l g a d o c u e r p o de lutitas grises i n t e r c a l a d a s c o n c a l i z a s m u d s ­ t o n e ( F o r m a c i ó n del R í o ) , c u b i e r t o

Calizas m u d s t o n e a grainstone que c o n t i e n e n r u d i s t a s , miliólidos y f r a g m e n t o s d e c o n c h a s (formaciones Salmon Peak, M c Knight, W e s t N u e c e s , Telephone C a n y o n у G l e n R o s e ) .

63

BOL. ASOC. M E X . G E O L . PETR.

p o r c a l i z a s m u d s t o n e de e s t r a t o s m e dios y d e c o l o r gris c l a r o y c a l i z a w a c kestone con fauna planctónica ( F o r m a c i ó n B u d a ) . L a p a r t e s u p e r i o r de la s e c u e n c i a es u n a u n i d a d de c a l i z a s o b s c u r a s i n t e r c a l a d a s c o n c a p a s delg a d a s de c a l i z a s l i m o l í t i c a s ( F o r m a ción Eagle F o r d ) , sobreyacidas por caliza m u d s t o n e con delgadas interc a l a c i o n e s de m a r g a s ( F o r m a c i ó n A u s t i n ) . L a s e c u e n c i a del C e n o m a n i a n o — S a n t o n i a n o fluctúa e n t r e 2 0 0 a 5 0 0 m. de espesor. Arenas y Lutitas del Maestrichtiano (Mc)

d i s t r i b u i d o s del C e n o z o i c o y r o c a s ígneas, d e s c a n s a n en d i s c o r d a n c i a angular sobre rocas plegadas del M e s o z o i c o S u p e r i o r , las c u a l e s están a f e c t a d a s o c a s i o n a l m e n t e p o r intrusiv o s del C e n o z o i c o . ígneos

Campaniano—

ígneos

L a s e c u e n c i a es u n c o m p l e j o delt a i c o c o n s i s t e n t e de lutitas grises y lodolitas ( F o r m a c i ó n U p s o n ) de facies de p r o d e l t a s e g u i d a p o r u n a s e c u e n c i a m a r i n a y n o m a r i n a de a r e n i s c a s ( g r a d u a d a s hacia a r r i b a ) , limolitas y arcilla con c a r b o n a t o s ( f o r m a c i o n e s S a n M i g u e l , O l m o s y E s c o n d i d o ) de facies de f r e n t e d e l t a i c o y de p l a n i c i e deltaica.

del

Extrusivos

(Ce)

D o s principales tipos de r o c a s ext r u s i v a s se p r e s e n t a n e n el á r e a : ( 1 ) L a v a s de c o m p o s i c i ó n i n t e r m e d i a , las c u a l e s e s t á n a s o c i a d a s c o n c u e r p o s intrusivos l a r a m í d i c o s , y ( 2 ) lavas basálticas f o r m a n d o p e q u e ñ a s mesetas e n el á r e a d e S a b i n a s y N u e v a R o s i ta, C o a h . Paleoceno

L o s e s p e s o r e s de la s e c u e n c i a delt a i c a es c u a n d o m e n o s 1 , 0 0 0 m . e n el á r e a de Sabinas. Sobreyaciente

(Ci)

E x i s t e n d o s p r i n c i p a l e s g r u p o s de c u e r p o s i n t r u s i v o s l a r a m í d i c o s de c o m p o s i c i ó n g e n e r a l m e n t e alcalina. U n o se p r e s e n t a e n el n o r e s t e de C o a h u i l a y el o t r o e n las c e r c a n í a s de M o n c l o v a y C a n d e l a , C o a h . E s t e últ i m o g r u p o d e c u e r p o s i n t r u s i v o s form a n u n a a m p l i a c a d e n a q u e sigue la dirección este—oeste.

S e d i m i e n t o s t e r r í g e n o s clásticos del C r e t á c i c o S u p e r i o r d e la C u e n c a de S a b i n a s e s t á n e x p u e s t o s e n el c e n t r o y n o r e s t e de C o a h u i l a .

Conjunto

Intrusivos

Cenozoico

(CÍU)

S e d i m e n t o s c l á s t i c o s del P a l e o c e n o c o n s i s t e n t e s d e i n t e r c a l a c i o n e s de areniscas, limolitas y lutitas c o n glaucon i t a y fósiles r e t r a b a j a d o s del C r e t á c i c o , e s t á n e x p u e s t o s e n la parte oriental del á r e a . E s t a s r o c a s sedimen-

Cenozoico

S e d i m e n t o s clásticos a m p l i a m e n t e 64

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1 9 8 4

tarias de la C u e n c a d e B u r g o s f o r m a n

arco—continental o continental—cont i n e n t a l se d e s a r r o l l ó ( W i c k h a m et. al., 1 9 7 6 ) .

parte del a c u ñ a m i e n t o s e d i m e n t a r i o de la c o s t a del G o l f o d e M é x i c o . S u s

L a deformación que involucró N o r t e a m é r i c a y p a r t e s de G o n d w a n a p a r e c e h a b e r sido i n i c i a d a e n el M i s i sípico T a r d í o en la p o r c i ó n c e n t r a l de los A p a l a c h e s y llegó a s e r s u c e s i v a m e n t e m á s j o v e n h a c i a el s u r , al irse c e r r a n d o el P r o t o a t l á n t i c o e n f o r m a de t i j e r a ( W a l p e r y R o w e r t t , 1 9 7 2 ) .

espesores v a r í a n d e 4 0 0 a 1 , 0 0 0 m . Aluvión Cenozoico

(a)

G r a v a , b r e c h a s , a r e n a s у ñ n o s lodos aluviales, f u e r o n d e p o s i t a d o s e n depresiones t o p o g r á f i c a s y valles sinclinales.

El T e r r e n o C o a h u i l a m u e s t r a a d e m á s un e x t e n s o m e t a m o r f i s m o de bajo g r a d o e n la S i e r r a del C a r m e n ( B e r ) y en v a r i o s p o z o s . E s t a s r o c a s m e t a m ó r f i c a s r e p r e s e n t a n la z o n a i n t e r n a del S i s t e m a O u a c h i t a ( F l a w n o b . c i t . ) , t r a s l a p a d a s s o b r e la m a r g e n de N o r teamérica ( C a m p a y C o n e y , ob. cit.).

SÍNTESIS T E C T Ó N I C A En la e v o l u c i ó n t e c t ó n i c a del N o reste de M é x i c o se r e c o n o c e n c i n c o estados tectónicos p r i n c i p a l e s . Ellos son: (1) O r o g e n i a A p a l a c h i a n a — O u a c h i t a del Paleozoico T a r d í o ; ( 2 ) E v e n t o e x tensional M e s o z o i c o ; ( 3 ) S u b s i d e n c i a del J u r á s i c o T a r d í o al C r e t á c i c o T a r dío; (4) O r o g e n i a L a r a m í d i c a del C r e tácico T a r d í o al T e r c i a r i o T e m p r a n o y (5) L e v a n t a m i e n t o C e n o z o i c o .

U n a t e c t ó n i c a de tipo e x t e n s i o n a l a f e c t ó la r e g i ó n d e s d e el T r i á s i c o M e dio al J u r á s i c o T a r d í o , iniciándose p o r el r o m p i m i e n t o y s e p a r a c i ó n q u e o r i ginó la p a r t e c e n t r a l del Atlático N o r t e y el G o l f o de M é x i c o ( P i l g e r , 1 9 8 0 ) . H u b o u n a fase inicial d e r o m p i m i e n to ( B u f f l e r et. a l . , 1 9 8 0 ) , d u r a n t e el c u a l el a d e l g a z a m i e n t o de la litosfera c a u s ó u n a e m e r s i ó n regional, u n a segm e n t a c i ó n de b l o q u e s p o r fallas n o r m a l e s lístricas y el relleno de c u e n c a s de r u p t u r a . L a i n t e r p r e t a c i ó n de secc i o n e s s í s m i c a s a t r a v é s de la C u e n c a de S a b i n a s m u e s t r a q u e la c o n f i g u r a ción del b a s a m e n t o se p r e s e n t a en form a de g r a b e n s y h o r s t s ( M a r t í n e z D o m i n g o 1 9 8 4 , comunicación person a l ) . L o s g r a b e n s f o r m a n c u e n c a s lo-

A pesar de q u e la m a y o r p a r t e de la secuencia p a l e o z o i c a e n M é x i c o se encuentra o c u l t a p o r e s t r a t o s m á s j ó venes y e v e n t o s t e c t ó n i c o s s o b r e p u e s tos, la c o n f i g u r a c i ó n del S i s t e m a Marathon O u a c h i t a h a s i d o p r o y e c tada d e n t r o del N o r e s t e d e M é x i c o (González, 1 9 7 6 ; S a l i n a s , 1 9 8 0 ) . L a s rocas del T e r r e n o C o a h u i l a e n el á r e a Las D e l i c i a s — A c a t i t a ( B d ) p u e d e n r e presentar turbiditas de u n a c u e n c a r e manente q u e p r o g r e s i v a m e n t e se cerró ( G r a h a m e t . a l . , 1 9 7 5 ) c u a n d o el cinturón de s u t u r a d e u n a colisión

65

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

c a l e s e n las c u a l e s h a y s e d i m e n t o s c l á s t i c o s c o n t i n e n t a l e s . N o h a y evi­ d e n c i a d i r e c t a p a r a d a t a r e s t a fase en la C u e n c a de S a b i n a s , p e r o p r o b a b l e ­ m e n t e p u e d e ser a l g o m á s j o v e n q u e e n la del G o l f o de M é x i c o .

fase d e d e r i v a y e x p a n s i ó n del piso o c e á n i c o e n el G o l f o d e M é x i c o ( B u f ­ fler o b . c i t . ) q u e a la fase d e r u p t u r a . A s o c i a d o s c o n la a p e r t u r a del Golfo de M é x i c o , se p r e s e n t a r o n m o v i m i e n ­ tos s o b r e el " M e g a s h e a r " M o j a v e — S o n o r a (Silver y A n d e r s o n , 1 9 7 4 ) . Es­ ta fue u n a falla l a t e r a l i z q u i e r d a que p a s a b a a t r a v é s de M é x i c o , desplazan­ d o a S u d a m é r i c a h a c i a el s u r e s t e en relación a N o r t e a m é r i c a (Dickinson y C o n e y , 1 9 8 0 ) . Z w a n s i g e r ( 1 9 7 6 ) pos­ tuló u n a serie d e c i n c o fallas t r a n s f o r ­ m e s p o s t — a p a l a c h a n a s e n el n o r e s t e de M é x i c o , q u e d i v i d e n el s i s t e m a ori­ ginal e n seis s e g m e n t o s . M o v i m i e n ­ tos e s t r u c t u r a l e s i m p o r t a n t e s y d e s p l a z a m i e n t o s l a t e r a l e s p o r fallas en M é x i c o , fueron t a m b i é n postulados por D e C s e r n a ( 1 9 7 6 ) . E s t a s estruc­ t u r a s e s t á n g e n e r a l m e n t e o c u l t a s de­ b a j o d e s e d i m e n t o s m á s j ó v e n e s y aun son c o n t r o v e r t i d a s .

L a s u b s i d e n c i a en el G o l f o d e M é ­ xico continuó y una gruesa secuencia d e e v a p o r i t a s fue d e p o s i t a d a ( B u f f l e r e t . a l . , o b . c i t . ) , la e d a d d e la sal g e ­ n e r a l m e n t e se c o n s i d e r a J u r á s i c o M e ­ d i o y es c o r r e l a c i o n a d a c o n la Sal L o u a n n de la c o s t a n o r t e del Golfo de M é x i c o y c o n la F o r m a c i ó n M i n a s V i e j a s del á r e a de M o n t e r r e y ( K i r k land y G e r h a r d , 1 9 7 1 ) . L o s depósitos de sal que h a n sido p e n e t r a d o s p o r po­ zos d e n t r o de la C u e n c a d e S a b i n a s , p r o b a b l e m e n t e son del J u r á s i c o T a r ­ d í o , y a q u e e n el á r e a d e M e n c h a c a descansan discordantes sobre un gra­ nito d a t a d o en 1 6 4 — 7 m . a . , y están cubiertos por sedimentos con fauna del K i m m e r i d g i n a o ( F o r m a c i ó n L a Casita) ( P e m e x ob. cit., 1 9 8 4 ) .

P a r a el J u r á s i c o T a r d í o , el Golfo de M é x i c o estuvo completamente a b i e r t o y p r o b a b l e m e n t e los m o v i ­ m i e n t o s t e r m i n a r o n a lo l a r g o del "Megashear" Mojave—Sonora (Co­ n e y , 1 9 8 3 ) . E n la C u e n c a d e S a b i n a s un i m p o r t a n t e p e r i o d o de subsiden­ cia estuvo m a r c a d o p o r la transgre­ sión m a r i n a q u e se d e s a r r o l l ó desde el J u r á s i c o T a r d í o h a s t a el C r e t á c i c o T a r d í o . D u r a n t e este p e r i o d o , el con­ j u n t o t r a s l a p a d o del M e s o z o i c o Supe­ r i o r se d e p o s i t ó discordantemente s o b r e el t e r r e n o del b a s a m e n t o ( T e ­ r r e n o C o a h u i l a ) . E n el O x f o r d i a n o

L a s zonas de r o m p i m i e n t o son c o ­ m u n m e n t e a s o c i a d a s c o n u n i o n e s tri­ ples q u e t i e n e n b r a z o s a l a r g a d o s llamados aulacógenos (Burke, 1977). E s t o s se e x t i e n d e n d e n t r o del i n t e r i o r del c o n t i n e n t e p a r a f o r m a r c u e n c a s r e s t r i n g i d a s a l r e d e d o r de la m a r g e n atlántica ( E v a n s , 1978). L a C u e n c a d e S a b i n a s h a sido i n t e r p r e t a d a c o m o u n a u l a c ó g e n o ( F l o r e s , 1 9 8 0 ) . Sin e m ­ b a r g o , el o r i g e n d e la C u e n c a d e S a ­ b i n a s p a r e c e e s t a r m á s r e l a c i o n a d a en t i e m p o ( J u r á s i c o M e d i o — T a r d í o ) a la 66

VOL. X X X V I , NUM.

CLÁSTICOS TERRÍGENOS CONTINENTALES ggj)

TERRÍGENOS,EVAPORITAS, HALITA ( FH.OLVIDO ) CARBONATOS, EVAPORITAS,( F H . OLVIDO ) BARRERA C O L I T I C A ( F H . Z U L O A G A ) L U T I T A CALCAREA Ï LIHOLITA ( F H . SANTIAGO. )

F I G . 3 . - P L A N O P A L E O G E 0 6 R A F I C 0 DEL OXFORDIANO TEMPRANO.

67

2,

1984

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

TIERRA POSITIVA TERRÍGENOS CLÁSTICOS ( P H . L A CASITA) ARENISCAS CALCÁREAS ( F M . L A C A S I T A ) 4=^

LUTITAS CALCÁREAS Y LIMOLITAS ( F M . LA C A S I T A ) CALIZAS ARCILLOSAS ( F M PIMIENTA, FM LA CASITA)

FIG.4.- PLANO PALEOGEOGRAFICO DEL K I M M E R I D G I A N O

68

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

Temprano, incursiones m a r i n a s den­ tro de las c u e n c a s l o c a l e s , p e r m i t i e ­ ron el d e p ó s i t o d e sal y e v a p o r i t a s (Formación O l v i d o ) . H u b o t a m b i é n un a p o r t e s i g n i f i c a n t e d e t e r r í g e n o s clásticos ( F o r m a c i ó n L a G l o r i a ) d e r i ­ vados de los e l e m e n t o s e m e r g i d o s d e Coahuila y el B u r r o — T a m a u l i p a s y el depósito d e c a r b o n a t o s d e a g u a s so­ meras. L a figura 3 m u e s t r a u n p l a n o paleogeográfico del O x f o r d i a n o T e m ­ prano de la C u e n c a d e S a b i n a s y á r e a s c i r c u n v e c i n a s . E s t e y los s u b s e c u e n ­ tes planos p a l e o g r á f í c o s f u e r o n c o n ­ figurados b a s á n d o s e p r i n c i p a l m e n t e en t r a b a j o s n o p u b l i c a d o s (Nieto, 1983, 1 9 8 4 y P e m e x , 1 9 8 4 o b . c i t . ) obtenidos d e d a t o s d e superficie y s u b ­ suelo. D u r a n t e el K i m m e r i d g i a n o , las incursiones m a r i n a s se a c e n t u a r o n más. L a s e d i m e n t a c i ó n e v a p o r í t i c a fue r e e e m p l a z a d a p o r d e p ó s i t o s d e carbonatos y l u t i t a s ( F o r m a c i ó n L a Casita) ( f i g u r a 4 ) .

g o d e la c o s t a n o r t e d e la I s l a d e C o a ­ h u i l a . E s t o s t e r r í g e n o s c l á s t i c o s fue­ r o n e n p a r t e g e n e r a d o s p o r fallas y p o r o t r a p a r t e d e r i v a d o s d e los e l e m e n t o s positivos (formaciones S a n M a r c o s , Fatula y L a Mula). Sedimentación c l á s t i c a t a m b i é n se d e s a r r o l l ó e n el b o r d e n o r t e d e la c u e n c a ( F o r m a c i ó n H o s s t o n ) ; sin e m b a r g o la p r e s e n c i a de u n a falla n o es t a n e v i d e n t e a h í . L a transgresión continuó durante el C r e t á c i c o T e m p r a n o . E n la C u e n ­ c a d e S a b i n a s se e s t a b l e c i e r o n u n a pla­ t a f o r m a de c a r b o n a t o s de a g u a s s o m e ­ r a s y u n c o m p l e j o a r r e c i f a l . L a falla a c t i v a y los e l e m e n t o s e m e r g i d o s c o n ­ t i n u a r o n p r o v o c a n d o el a p o r t e d e se­ d i m e n t o s clásticos e n los flancos de los elementos emergidos. El plano paleo­ g e o g r á f i c o del B e r r i a s i a n o — V a l a n g i a n i a n o se m u e s t r a e n la figura 5 . E n el H a u t e r i v i a n o , persistieron las a g u a s s o m e r a s e n la c u e n c a p e r m i ­ t i e n d o el d e p ó s i t o l a g u n a r d e la F o r ­ m a c i ó n P a d i l l a , la c u a l p o s t e r i o r m e n t e fue r e e m p l a z a d a p o r s e d i m e n t o s clás­ t i c o s finos d e la F o r m a c i ó n L a M u l a . E l p l a n o p a l e o g e o g r á f i c o p a r a este pe­ r í o d o se m u e s t r a e n la figura 6 . E l c o m p l e j o a r r e c i f a l q u e fue i n i c i a d o e n el H a u t e r i v i a n o ( M á r q u e z et. a l . , 1 9 7 6 ) c o n t i n u ó c r e c i e n d o d u r a n t r e el N e o c o m i a n o , lo q u e o r i g i n ó q u e c o n ­ d i c i o n e s l a g u n a r e s y d e s a b k h a se d e ­ s a r r o l l a r a n d e n t r o d e la c u e n c a ( F o r ­ m a c i ó n L a V i r g e n ) . El plano paleo­ g e o g r á f i c o del B a r r e m i a n o se m u e s ­ t r a e n la f i g u r a 7. E n el A p t i a n o

Un i m p o r t a n t e r a s g o q u e t u v o g r a n influencia s o b r e la s u b s i d e n c i a t e r m o tectónica y la s e d i m e n t a c i ó n e n la Cuenca de S a b i n a s es u n a falla q u e pasa c e r c a del b o r d e n o r t e d e la I s l a de C o a h u i l a ( M c k e e y J o n e s , 1 9 7 9 , 1982; M c k e e y L o n g , 1 9 8 4 ) . E s t a fa­ lla se m a n t u v o a c t i v a d u r a n t e el J u ­ rásico y C r e t á c i c o T e m p r a n o deli-* neando la z o n a d e s u b s i d e n c i a y le­ vantamiento r e l a t i v o e n t r e l a c u e n c a y la Isla d e C o a h u i l a , p r o d u c i e n d o una p o t e n t e s e c u e n c i a d e t e r r í g e n o s clásticos q u e se d e s a r r o l l a r o n a lo l a r ­

69

BOL.

ASOC. MÉX.

GEOL.

PETR.

TERRÍGENOS CLÁSTICOS FINOS Y GRUESOS. (FHS. SN MARCOS,HOSSTON, CARBONERA ) ^^4=^ CALIZAS PACKSTONE, GRAINSTONE E INTERC. DE EVAPOfilTA.ARENISCAS (FH.NAVARRETE) TERRÍGENOS CLÁSTICOS FINOS Y CALIZAS ARCILLOSAS (FHS. MENCHACA,B.VIEJO.) I X i | CALIZAS ARCILLOSAS ( F H . T A R A I S E S ) CALIZAS MUDSTONE ( F M . TAHAULIPAS INF.) FIG.5 PLANO P A L E O G E O G R A F I C O DEL B E R R I A S I A N O - V A L A N G I N I A N O

70

VOL.

X X X V I , NUM.

\

=sS

TERRÍGENOS CLÁSTICOS FINOS ( FMS.LAS VIGAS,CARBONERA) CALIZAS PACKSTONE,GRAINSTONE,DOLONIA(FN PADILLA) CALIZA MUDSTONE ANHIDRITICO,DOLOMÍA ( F M . L A V I R G E N ) TERRÍGENOS CLÁSTICOS FINOS ( F M . L A MULA) FACIES ARRECIFALES(FM.CUPIDO)

FIG.-

6

PLANO

PALEOGEOGRAFICO

DEL

71

HAUTERIVIANO

2,

1984

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

TERRÍGENOS CLÁSTICOS GRUESOS (FMS.SN MARCOS,HOSSTON,CARBONERA) - r ' - r i CALIZAS PACKSTONE.GRAINSTONE, DOLOMÍAS, EVAPORITAS (FM.LA VIRGEN) I f I I ARRECIFE (FM.CUPIDO) J_LV~^\

BARRERAS O O L I T I C A S ( F M . C U P I D O )

J t I i CALIZAS MUDSTONE, WACKESTONE (FM. TAMAULIPAS I N F ) FI6.7-PLAN0

PALEOGEOGRAFICO

DEL B A R R E M I A N O

72

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

1 emprano, la p l a t a f o r m a d e c a r b o n a tos de a g u a s s o m e r a s c o n t i n u ò o p e rando d e n t r o d e la C u e n c a d e S a b i nas. Los c a r b o n a t o s de p l a t a f o r m a d e la F o r m a c i ó n C u p i d o se e n c u e n t r a n ampliamente d i s t r i b u i d o s e n el á r e a , pero g r a d ú a n la t e r a l m e n t e h a c i a el este a u n a b a r r e r a d e a r r e c i f e d e c o rales y r u d i s t a s . L o s e l e m e n t o s C o a huila y el B u r r o p e r m a n e n c i e r o n emergidos. E l p l a n o p a l e o g e o g r á f i c o del Aptiano T e m p r a n o se m u e s t r a e n la figura 8 .

d e p o s i t a c i o n a l a l r e d e d o r de la r e g i ó n indica q u e el o r i g e n de los clásticos ter r í g e n o s e n la C u e n c a d e S a b i n a s se e x t i e n d e h a c i a el o e s t e . E l p l a n o p a l e o g e o g r á f i c o del T u r o n i a n o se m u e s t r a e n la figura 1 0 . P a r a el C a m p a n i a n o al M a e s t r i c h t i a n o , la c o n t i n u a acumulación de arenas, limos y arcillas f u e r o n p r o g r e s i v a m e n t e t r a n s f o r m a n d o e n s o m e r a s las á r e a s de c u e n c a y u n s i s t e m a d e l t a i c o fue c o n s t r u i d o d e n t r o d e la C u e n c a de S a b i n a s a partir de elevaciones de probable origen l a r a m í d i c o . El plano p a l e o g e o g r á fico d e e s t a é p o c a se m u e s t r a e n la fig u r a 1 1 . Al final de este p e r i o d o el á r e a e x p e r i m e n t ó u n a emersión imp o r t a n t e y la s u b s i d e n c i a t e r m i n ó .

P a r a el A p t i a n o T a r d í o , u n i m p o r tante c a m b i o e n la e v o l u a c i ó n d e la cuenca está m a r c a d o p o r u n c a m b i o abrupto en la s e d i m e n t a c i ó n e n t r e los carbonatos de a g u a s s o m e r a s d e la Formación C u p i d o y las l u t i t a s o b s curas de a g u a s p r o f u n d a s y c a r b o n a tos de la F o r m a c i ó n L a P e ñ a . E l c o n tacto e n t r e e s t a s d o s f o r m a c i o n e s es muy claro y r e g i o n a l .

A l final del C r e t á c i c o , el c o n j u n t o del M e s o z o i c o S u p e r i o r fue p l e g a d o y a f a l l a d o p o r efectos de la O r o g e n i a L a r a m i d e . E n t é r m i n o s de p l a c a s tect ó n i c a s , la d e f o r m a c i ó n L a r a m i d e h a sido d e f i n i d a c o m o u n c a m b i o en el m o v i m i e n t o relativo e n t r e dos p l a c a s . L a P l a c a F a r r a l l ó n de u n m o v i m i e n to l e n t o y o b l i c u o , r á p i d a m e n t e c o n v e r g i ó d e b a j o d e la P l a c a A m e r i c a n a ( C o n e y , 1 9 7 6 ) . E x i s t i ó un a s o c i a d o inc r e m e n t o e n la p e n d i e n t e d e la p l a c a s u b d u c c i o n a d a que creó esfuerzos c o m p r e s i o n a l e s en la c o r t e z a s u p e r i o r y consecuente deformación (Coney, 1 9 7 8 ; D i c k i n s o n , 1 9 8 1 ) . D e n t r o d e la C u e n c a de S a b i n a s las e s t r u c t u r a s c r e a d a s d u r a n t e este p e r i o d o c o n s i s te de pliegues a n t i c l i n a l e s a l a r g a d o s , relativamente angostos, doblemente

En el A l b i a n o , la s u b s i d e n c i a t e r motectónica e s t á r e p r e s e n t a d a p o r una s u b s i d e n c i a r e g i o n a l d u r a n t e la cual la t r a n s g r e s i ó n m a r i n a c u b r i ó los elementos de C o a h u i l a y E l B u r r o — Tamaulipas. C a r b o n a t o s de a g u a s someras y e v a p o r i t a s se d e p o s i t a r o n e n cima de las p l a t a f o r m a s d e C o a h u i l a y El B u r r o y c a r b o n a t o s d e m a r a b i e r to dentro d e la c u e n c a ( f i g u r a 9 ) . La s u b s i d e n c i a d e la r e g i ó n c o n t i nuó d u r a n t e el p r i n c i p i o del C r e t á c i co T a r d í o . L a s e d i m e n t a c i ó n e s t u v o marcada p o r u n i n c r e m e n t o p r o g r e sivo de terrígenos arcillosos. E l p a t r ó n 73

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

TERRÍGENOS CLÁSTICOS GRUESOS (FHS. SN MARCOS,HOSSTON,CARBONERA) -—r

X

CALIZAS WACKESTONE,PACKSTONE,GRAINSTONE ( F M . CUPIDO) BARRERA COLITICA ( FM CUPIDO.) CALIZAS MUDSTONE-WACKESTONE ( F M . TAMAULIPAS INF)

FIG

8 -

PLANO

PALEOGEOGRAFICO DEL

APTIANO

74

TEMPRANO.

VOL. X X X V I , NUM.

^

SAMUEL

E6UILUZ ,

COMUNICACIÓN

PERSONAL

( 19 8 5 )

CALIZAS WACKESTONE, PACKSTONE , 6 R A I N S T 0 N E ( F M . G L E N

^Zg3|

ARRECIFE. •

e

I

I

^ ^1 I C A L I Z A S

t

DOLOMÍAS FIG.9.-PLANO

WACKSTONE, MUDSTONE ( F M . TAMAULIPAS

E V A P O R I T A S ( FM. A C A T I T A )

PALEOGEOGRAFICO DEL A L B I A N O

75

TEMPRANO.

2,

SUP.)

ROSE)

1984

BOL. ASOC. M É X . GEOL.

I-

FIG. 1 0 - P L A N O

PETR.

r\

CALIZA

MUDSTONE

CALIZA

MUDSTONE ARCILLOSO ( F M . E A G L E FORD)

CALIZA MUDSTONE

PALEOGEOGRAFICO

DEL

76

( F M . AGUA NUEVA)

Y LUTITAS ( F M . INDIDURA)

TURONIANO.

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

L I N E A DE C O S T A MAESTRICHTIANO TARDÍO

so

-Z-r-:fi

PRODELTA FRENTE

too

( FM. U P S O N )

DELTAICO X F M S . S A N MIGUEL , O L M 0 S , E S C 0 N D I D O . )

.'í.VTrtrI

fIG.n.-

PLANO

PLANICIE

DELTAICA

PALEOGEOGRAFICO DEL CAMPANIANO-MAESTRICHTIANO.

77

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

buzantes, ocasionalmente bifurcados y o r i e n t a d o s N W — S E . S o b r e las pla­ taformas de C o a h u U a y El B u r r o las es­ t r u c t u r a s están m a r c a d a s p o r pliegues anticlinales suaves y a m p l i o s en f o r m a de d o m o s y o r i e n t a d o s N W — S E .

c u e n c a c o m o r e s u l t a d o d e fallamientos iniciales, c a r g a s e d i m e n t a r i a y en­ friamiento de la c o r t e z a y manto. E l a n á l i s i s d e s u b s i d e n c i a para la C u e n c a de S a b i n a s , se efectuó con da­ tos del p o z o I n é s — I . G e o g r á f i c a m e n ­ te el p o z o se l o c a l i z a en la porción cen­ tral del E s t a d o d e C o a h u U a aproxima­ d a m e n t e a 17 k m . al n o r t e de Mon­ c l o v a . E s t e p o z o fue e s c o g i d o para r e p r e s e n t a r a l a C u e n c a de Sabinas d e b i d o a q u e e s t á l o c a l i z a d o c e r c a de su d e p o c e n t r o . A d e m á s , p e r f o r ó una c o l u m n a e s t r a i g r á f i c a c a s i completa q u e fue m u e s t r e a d a c o n v a r i o s núcleos y los r e c o r t e s f u e r o n r e c o l e c t a d o s con­ t i n u a m e n t e . N i n g u n a falla importante o d i s c o r d a n c i a f u e r o n o b s e r v a d a s en la s e c c i ó n .

El último evento tectónico im­ p o r t a n t e posterior a la d e f o r m a c i ó n la­ r a m í d i c a fue p r o d u c i d a p o r el i n c r e ­ m e n t o g r a d u a l e n la p e n d i e n t e de l a p l a c a subsidente. E s t e efecto c a u s ó u n p e r i o d o de l e v a n t a m i e n t o y t e c t ó n i c a extensional (Dickinson, ob. cit., 1 9 8 1 ) , la c u a l en el n o r e s t e de M é x i ­ c o p u d i e r a ser m a n i f e s t a d a p o r u n a serie de fallas t r a n s f o r m e s d e s c r i t a s por Eguiluz ( 1 9 8 4 ) y plegamentos suaves (Flores, ob. cit.).

ANÁLISIS D E SUBSIDENCIA

L a e s t r a t i g r a f í a y la paleobatime­ t r í a o b t e n i d a s del p o z o I n é s — I se m u e s t r a n e n l a figura 1 2 . L o s nom­ b r e s d e los fósiles í n d i c e q u e apare­ c e n e n la m a r g e n d e r e c h a d e la gráfi­ c a , f u e r o n u t i l i z a d o s p a r a establecer l a e d a d d e las u n i d a d e s . L a paleoba­ t i m e t r í a se o b t u v o p r i n c i p a l m e n t e por análisis d e litofacies. E s t a información fue u s a d a p a r a r e c o n s t r u i r la historia d e s e p u l t a m i e n t o d e l a c u e n c a en un d i a g r a m a de geohistoria.

L o s sedimentos acumulados dentro d e la C u e n c a d e S a b i n a s , r e g i s t r a r o n los m o v i m i e n t o s v e r t i c a l e s d e la c o r ­ teza (subsidencia y levantamiento) o c u r r i d o s d u r a n t e la e v o l u c i ó n de la misma. L a secuencia estratigráfica d e n t r o de la c u e n c a es el r e s u l t a d o d e u n a serie de p r o c e s o s g e o l ó g i c o s c o ­ m o d e p o s i t a c i ó n , c o m p a c t a c i ó n , fallamiento, subsidencia termotectónica, c a r g a de sedimentos, l e v a n t a m i e n t o y o t r o s . L a s t é c n i c a s d e análisis c u a n ­ t i t a t i v o de c u e n c a s , i n t e g r a los d a t o s e s t r a t i g r á f i c o s y p a l e o b a t i m é t r i c o s in­ cluyendo espesores, litología, e d a d y c a m b i o s e n el nivel del m a r p a r a r e ­ p r o d u c i r la s u b s i d e n c i a del p i s o de la

Diagrama

de

Gcohistoria

E n l a t é c n i c a d e a n á l i s i s de cuen­ c a , l a h i s t o r i a d e l a s e d i m e n t a c i ó n es c o n v e n i e n t e m e n t e r e p r e s e n t a d a por un d i a g r a m a de geohistoria (Van 78

VOL. X X X V I , N U M . 2, 1984

INES-1

NERÍTICO

BATIAL METROS

-

SANT. CON TURO. CENO.

I -

Globotruncana s p . Pithonella s p . Pithonella fréjol

0 ALB. 1000

- Colomiella recto С semiloricGta,C т е х .

и

-

Nannoconus trultti, N minutus algos,coróles

APT.

о BAR.

< 2000

- Orbitollna s p .

ь H A U.

iz:

u

z:

Chofatello deciplens Favreino salevensis

VAL. (t 3 000

BERR.

TIT. KIM. TARDÍO

о

0 и

Va

Colpionella alpino Colplonella ellíptica

A

(0 4000

-

<с MEDIO

D ->

C o p a s rojas

TIRANTE

FIG. 12

SECCION

LITOLOGICA, ESTRATIGRÁFICA

79

Y

DE AGUA MINIMO

PALEOBATIMETRICA

D E L POZO

INES-1

BOL. ASOC. M É X . GEOL. PETR.

t i e m p o 3 n o es el e s p e s o r o r i g i n a l . P o r c o n s i g u i e n e , p o r c e n t a j e s de subsidencia obtenidos con espesores compactados, subestiman v e r d a d e r o s porcent a j e s . P o r lo q u e , u n a c o r r e c c i ó n en la c o m p a c t a c i ó n es n e c e s a r i a p a r a red u c i r el e r r o r e n las e s t i m a c i o n e s de los p o r c e n t a j e s p e r m i t i e n d o r e p r o d u cir la historia de s u b s i d e n c i a precisa.

H i n t e , 1 9 7 8 ) . E l análisis de c u e n c a es un procedimiento estratigráfico c u a n titativo donde la información estratigráfica y paleobatimétrica corregida p o r c o m p a c t a c i ó n d e s e d i m e n t o s , está p l a s m a d a en gráficas de tiempo contra espesor. L a estratigrafía c u a n t i t a t i v a es l a a s i g n a c i ó n n u m é r i c a d e e d a d en a ñ o s y p a l e o b a t i m e t r í a en m e t r o s a u n i d a d e s de la s e c c i ó n e s t r a tigráfica. L a figura 13 i l u s t r a los c o n c e p t o s b á s i c o s i n v o l u c r a d o s e n el a n á l i s i s d e subsidencia de u n a c u e n c a . Al tiemp o del p e r i o d o 1, el b a s a m e n t o o p i s o de la c u e n c a se e n c u e n t r a e n la s u p e r ficie, c u a n d o ella a u n n o h a sido c r e a d a . E n el t i e m p o del p e r i o d o 2 , el b a s a m e n t o sufre subsidencia, p e r m i t i e n d o q u e u n a u n i d a d d e s e d i m e n t o s se a c u m u l e . E n este c a s o , c i e r t o t i r a n t e de a g u a p e r m a n e c e , lo q u e significa q u e la c a n t i d a d d e s u b s i d e n c i a e n la c u e n c a fue m a y o r q u e la a c u m u l a c i ó n de sedimentos. E n o t r a s p a l a b r a s , la a f l u e n c i a d e s e d i m e n t o s fue i n c a p a z d e l l e n a r l a , p o r lo q u e es n e c e s a r i o m a n t e n e r c o n t r o l e n la b a t i m e t r í a , p a ra establecer estimaciones precisas de los c a m b i o s d e e l e v a c i ó n s o b r e el piso d e la c u e n c a , c o n r e s p e c t o al m a r .

A l t i e m p o del p e r i o d o 4 o t r a unid a d d e s e d i m e n t o s fue d e p o s i t a d a . Los sedimentos subyacentes continúan c o m p a c t á n d o s e p o r el c o n t i n u o sepult a m i e n t o . E l i n c r e m e n t o e n el t i r a n te d e a g u a m o s t r a d o e n e s t e c a s o , r e p r e s e n t a p o r c e n t a j e s de subsidencia m a y o r e s q u e los d e s e d i m e n t a c i ó n . A s u m i e n d o q u e l a c o l u m n a al t i e m p o 5 , es la c o l u m n a a c t u a l del p o z o , los c o n c e p t o s a n t e r i o r e s s o n c o n s i d e r a d o s p a r a r e c o n s t r u i r l a e v o l u c i ó n de la c u e n c a e n f o r m a r e g r e s i v a . E l p r o c e d i m i e n t o es q u i t a r los sed i m e n t o s q u e n o h a y a n s i d o deposit a d o s e n el t i e m p o c o n s i d e r a d o , y dec o m p a c t a r los s e d i m e n t o s r e s t a n t e s . Estudios bioestratigráficos (Pemex, 1 9 8 2 ) fueron usados p a r a determinar la e d a d d e u n i d a d e s e s t r a t i g r á f i c a s i d e n t i f i c a d a s , los fósiles í n d i c e s que f u e r o n u s a d o s p a r a e s t a b l e c e r la edad d e las u n i d a d e s , a p a r e c e n e n la figur a 1 2 . P u e d e n s u r g i r d u d a s en la des i g n a c i ó n d e e d a d e s , d e b i d o a fauna r e t r a b a j a d a y p r o b l e m a s s u r g i d o s con la r e c o l e c c i ó n d e c o r t e s . S e u s ó la escala de tiempo geológico DNAG ( 1 9 8 3 ) para interpolar y determinar

E n el t i e m p o del p e r i o d o 3 , la c u e n ca continuó subsidiendo. Permitiend o q u e o t r a u n i d a d d e s e d i m e n t o s se acumulara. Los primeros sedimentos d e p o s i t a d o s , se c o m p a c t a r o n e n func i ó n d e la p r o f u n d i d a d d e s e p u t a m i e n t o , p o r lo q u e el e s p e s o r e n el 80

TIEMPO-I

TIEMPO-2

TIEMPO-3

TIEMPO-4

TIEMPO-5

00

í

FIG. 1 3

EFECTOS

DE LA

ACUMULACIÓN

DE SEDIMENTOS

A

TRAVÉS

D E L TIEMPO

EN UNA CUENCA

SUBSIDENTE.

G

te

BOL. ASOC. M É X . GEOL. PETR.

p a r a la c o m p a c t a c i ó n d e sedimentos, p a r a r e c o n s t r u i r a d e c u a d a m e n t e la h i s t o r i a d e s e d i m e n t a c i ó n y subsiden­ c i a d e la c u e n c a ( f i g u r a 1 3 ) .

la e d a d a b s o l u t a de los h o r i z o n t e s es­ t r a t i g r á f i c o s . L a p r e c i s i ó n e n la d e t e r ­ minación de algunas edades bioestra­ t i g r á f i c a s es d u d o s a , sin e m b a r g o la escala h a sido u s a d a p a r a establecer la e s c a l a d e t i e m p o n e c e s a r i a al n o c o n t a r c o n o t r o m é t o d o m e j o r . P o r lo q u e las e d a d e s a s i g n a d a s , d e b e n c o n ­ siderarse c o m o valores a p r o x i m a d o s .

L a c a n t i d a d d e c o m p a c t a c i ó n , fue e s t i m a d a m e d i a n t e c á l c u l o s en la re­ d u c c i ó n d e la p o r o s i d a d original de los s e d i m i e n t o s . L a r e d u c c i ó n en porosi­ d a d es u n p r o c e s o n o i n s t a n t á n e o si­ n o g r a d u a l y r e l a c i o n a d o a la canti­ dad de sedimientos sobrepuestos. C u r v a s d e p o r o s i d a d c o n t r a profun­ d i d a d , q u e r e f l e j a n la p é r d i d a de po­ r o s i d a d e n el s u b s u e l o , h a n sido deri­ v a d a s p a r a d i f e r e n t e s fitologías (Rub e y y H u b b e r t , 1 9 5 9 ; M a g a r a , 1976; H a l l e y y S c h m ö k e r , 1 9 8 3 ) y todas si­ g u e n la f ó r m u l a e x p o n e n c i a l general:

E s t u d i o s p a l e o n t o l ó g i c o s de m i c r o f a u n a b e n t ó n i c a , nos d a n la clave p a r a la d e t e r m i n a c i ó n de p r o f u n d i d a d p a ­ l e o b a t i m é t r i c a p o r o f r e c e r las m e j o r e s características paleoecológicas. C u a n ­ d o n o fue disponible la d e t e r m i n a c i ó n f a u n i s t i c a , el c o n j u n t o d e l i t o f a c i e s , c o m p a r a d a s c o n las p r o f u n d i d a d e s d e a g u a a c t u a l e s , f u e r o n u s a d o s p a r a es­ tablecer una paleobatimetría tentati­ v a p a r a el p o z o I n é s — 1 , la c u a l se m u e s t r a e n la figura 1 2 .

donde:

L o s e s p e s o r e s a c t u a l e s d e las c o ­ lumnas estratigráficas registradas por p o z o s , h a n sido a f e c t a d o s significati­ v a m e n t e p o r la c o m p a c t a c i ó n , d e b i ­ d o al s e p u t a m i e n t o p r o g r e s i v o . L a s c o l u m n a s a c t u a l e s n o r e p r e s e n t a n el e s p e s o r o r i g i n a l al t i e m o d e d e p ó s i t o . E v i d e n c i a s de la c o m p a c t a c i ó n , se pueden o b s e r v a r p a r t i c u l a r m e n t e en rocas soportadas por granos c o m o ca­ lizas p a c k s t o n e y g r a i n s t o n e ; i n c l u y e n d e f o r m a c i ó n y r o m p i m i e n t o de g r a ­ n o s , e m p a q u e y c o n t a c t o e n t r e ellos, e n los c u a l e s p a r e c e n reflejar d i s o l u ­ ción y estilolitización ( C o o g a n a n d M a n u s , 1 9 7 5 ) . D e tal m a n e r a q u e , fue n e c e s a r i o a p l i c a r u n a c o r r e c c i ó n

i.

= <j.„e-(1) = porosidad final. = p o r o s i d a d inicial (al tiem­ p o del d e p ó s i t o . = p r o f u n d i d a d b a j o nivel del terreno en metros. = g r a d i e n t e d e p é r d i d a de porosidad contra pro­ fundidad.

L a p o r o s i d a d inicial así como el g r a d i e n t e d e p é r d i d a d e porosidad c o n t r a p r o f u n d i d a d ( c ) , f u e r o n con­ s i d e r a d o s e n e s t e a n á l i s i s p a r a cuatro d i f e r e n t e s fitologías ( a r e n i s c a s , lutitas, c a l i z a s y d o l o m í a s ) . S u s v a l o r e s fue­ r o n t o m a d o s d e e s t u d i o s e n sedimen82

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

tos a c t u a l e s ( E n o s y S a w a t s k y , 1 9 8 1 ; Schmöker y H a l l e y , 1 9 8 2 ; Scholle, 1977; M a g a r a , 1 9 8 0 ) . E n el c a s o d e a r e n i s c a s y c a r b o n a ­ tos, fue n e c e s a r i o i n c l u i r u n f a c t o r d e cementación p a r a e x p l i c a r la r e d u c ­ ción en p o r o s i d a d sin c o m p a c t a c i ó n . El criterio e n la a p l i c a c i ó n d e este fac­ tor se b a s ó e n el r e c o n o c i m i e n t o d e rasgos d i a g n e n é t i c o s tales como presión—^disolución, e n la q u e la di­ solución o c u r r e al c o n t a c t o d e g r a n o s y el c e m e n t o es p r e c i p i t a d o o d o l o m i tización q u e o c u r r e c u a n d o a g u a s c o n alto c o n t e n i d o d e m a g n e s i o l l e n a n los espacios p o r o s o s . E s t u d i o s d e p a l e o s e d i m e n t a c i ó n h e c h o s e n r o c a s d e la C u e n c a de S a b i n a s ( M á r q u e z , 1 9 7 8 ) fueron m u y ú t i l e s p a r a r e c o n o c e r es­ te tipo de r a s g o s .

" o f f l a p " . P i t m a n ( 1 9 7 8 ) , e s t i m ó los c a m b i o s e n el nivel del m a r b a s á n d o ­ se e n c a m b i o s en el v o l u m e n de la c o r ­ d i l l e r a m e d i a — o c e á n i c a . Sin e m b a r ­ g o , p a r e c e q u e los c a m b i o s e u s t á t i c o s a largo plazo, dependen fuertemente d e la flexión y s u b s i d e n c i a t e c t ó n i c a d e la c o r t e z a ( W a t t s , 1 9 8 2 ; H a n d e r bol e t . al. 1 9 8 1 ) . L a c u r v a u s a d a e n este e s t u d i o es la de W a t t s y S t e c k l e r , 1 9 7 9 , y a q u e i n c l u y e r o n los efectos d e subsidencia tectónica dando un me­ j o r ajuste a la c u r v a de subsidencia e x ­ ponencial.

CARGA S E D I M E N T A R I A P a r t e de la s u b s i d e n c i a total del pi­ so de la c u e n c a se d e b e a la c a r g a se­ d i m e n t a r i a . P a r a t o m a r e n c u e n t a el peso de los s e d i m e n t o s , la c o l u m n a es­ t r a t i g r á f i c a fue a j u s t a d a p o r t é c n i c a s de "backstripping" ( W a t t s y R y a n , 1 9 7 6 ) , el m é t o d o a s u m e el m o d e l o de isostasia de A i r y p a r a c a l c u l a r la c a n ­ tidad de subsidencia en respuesta a u n a c a r g a específica. E l p r o c e d i m i e n ­ to es r e m o v e r los efectos de la c a r g a s e d i m e n t a r i a d e la s u b s i d e n c i a t o t a l , c a l c u l a n d o la p r o f u n d i d a d del piso d e la c u e n c a d e b a j o del nivel del m a r c u a n d o u n i n t e r v a l o d e s e d i m e n t o s es r e m o v i d o . E l r e s u l t a d o es la c a n t i d a d d e s u b s i d e n c i a t e c t ó n i c a a t r a v é s del tiempo.

L a c o m p a c t a c i ó n n o fue c o n s i d e r a ­ da en e v a p o r i t a s , p u e s t o q u e n o p r e ­ sentan p o r o s i d a d i n i c i a l ; sin e m b a r ­ go, hay a l g u n a e v i d e n c i a d e q u e la transformación de yeso a anhidrita por d e s h i d r a t a c i ó n r e d u c e el e s p e s o r original ( F a i r b r i d g e , 1 9 7 6 ) . D e b i d o a q u e el n i v e l del m a r se utiliza c o m o d a t o d e r e f e r e n c i a p a r a la r e c o n s t r u c c i ó n d e l a h i s t o r i a d e la cuenca, la v a r i a c i ó n del nivel del m a r con r e s p e c t o al a c t u a l , es u n p a r á m e ­ tro i m p o r t a n t e . L a m a g n i t u d e n los cambios del n i v e l del m a r a t r a v é s del tiempo s i g u e e n d i s p u t a . V a i l e t . a l . , 1977, c o n s t r u y e r o n u n a c u r v a del ni­ vel del m a r g l o b a l , m e d i a n t e i d e n t i ­ ficación d e p a t r o n e s d e " o v e r l a p " y

L a figura 1 4 m u e s t r a d o s c o l u m ­ nas balanceadas. 83

BOL. ASOC. MÉX. GEOL.

PETR.

W +

S

=

Z

+ X

FIG. 14.- DIAGRAMA DE MODELO DE AIRY PARA COMPENSACIÓN ISOSTATICA EN UNA COLUMNA

SEDIMENTARIA 84,

CARGADA.

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

L a i z q u i e r d a es la c o l u m n a c a r g a ­ da y c o n t i e n e los efectos del peso de los s e d i m e n t o s : W

+ S =

z +

X

a u m e n t a n su densidad. E s p o r eso ne­ c e s a r i o c a l c u l a r la densidad p r o m e d i o de los s e d i m e n t o s a c u a l q u i e r t i e m p o a n t e r i o r . E s t o se c a l c u l ó m e d i a n t e la siguiente e c u a c i ó n ( W a t t s y S t e c k l e r , ob. cit.):

(2)

C u a n d o están b a l a n c e a d a s , las m a ­ sas de las c o l u m n a s d e b e n s u m a r s e igual h a s t a la p r o f u n d i d a d de c o m p e n ­

Ps

sación:

Donde:

Pw W + P , S = P w Z S — S L — Z)

+ P ^ (w

(

=

S

(

—

) + W P m — Pw Pw

Ps

)

_

(<j, P w

+ ( 1 -

4.

) Pg)

Ti(5)

P g = d e n s i d a d de g r a n o s T i = e s p e s o r de i n t e r v a l o 4", P w y S = y a h a n sido definidos previamente

(3)

r e s o l v i e n d o p a r a z: Z

=

SL

L a g r á f i c a de g e o h i s t o r i a o sepul­ t a m i e n t o m o s t r a d a en la figura 15 es el p r o d u c t o de la t é c n i c a de análisis de subsidencia aplicada a datos pro­ venientes del p o z o I n é s — 1 . L a r e p r e ­ s e n t a c i ó n g r á f i c a del t i e m p o se m u e s ­ t r a s o b r e el eje h o r i z o n t a l y la de p r o ­ f u n d i d a d s o b r e el eje v e r t i c a l . El dia­ g r a m a m u e s t r a la subsidencia total de la C u e n c a de S a b i n a s c o n t r a t i e m p o . L a s m í n i m a s p r o f u n d i d a d e s de la p a ­ l e o b a t i m e t r í a , se m u e s t r a n e n la p a r ­ te superior de la gráfica por líneas ver­ ticales. L o s espacios verticales m o s t r a ­ dos en la p a r t e inferior de la c u r v a de s u b s i d e n c i a son el r a n g o de i n e x a c t i ­ tud en la p r o f u n d i d a d del a g u a . L a g r á f i c a m u e s t r a t a m b i é n la subsiden­ c i a t e c t ó n i c a del p o z o I n é s — 1 o b t e ­ n i d a d e s p u é s del " b a c k s t r i p p i n g " . L a s b a r r a s de e r r o r m o s t r a d o s en la figura, son d u d a s en la p r o f u n d i d a d

(4) Pm

E n las e c u a c i o n e s , los t é r m i n o s P m , P w y P s son las d e n s i d a d e s p r o ­ m e d i o del m a n t o , a g u a m a r i n a y se­ d i m e n t o s , r e s p e c t i v a m e n t e , W es la p r o f u n d i d a d del a g u a d i s p o n i b l e p a ­ ra la s e d i m e n t a c i ó n , S es el e s p e s o r total de s e d i m e n t o s q u e e x i s t í a n en t i e m p o s a n t e r i o r e s a la c u e n c a , e s t o es la c o l u m n a d e c o m p a c t a d a , Z es la p r o f u n d i d a d b a j o el nivel del m a r e n la cual el p i s o o c e á n i c o e s t a r í a c u a n ­ do la c a r g a de s e d i m e n t o s es r e m o v i ­ da. E n la e c u a c i ó n t a m b i é n e s t á n in­ cluidos los efectos d e c a r g a de a g u a debido a los c a m b i o s e n el nivel del mar ( S L ) . L o s s e d i m e n t o s al ser c o m p a c t a d o s 85

J U R Á S I C O •EDIO I t R D 1 CM.L

C T

0

oxF |KI. ITITHO.

E

BERR.|VALAN¡

R U HAUT

E P

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| A

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1 T

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0 0

1

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E R C E O C E N O

1 A OLIGOCENO

R 1 C) M I O C E N O

J

I A N CENO |T|C{SA|CAUPA {UAAST. E | I A R 0 T E H P | M E D I O |TAR TEUP fTAROlO TEMP |MEDIO|lASD(0

-|—

SUBSIDENCIA — INICIAL

C A

MC,-

-LEVANTAMIENTO Y EROSION 1

SUBSIDENCIA

TERMOTECT O N I C A -

— OROGENIA

LARAMÍDICAINES-1

170

160

130

140

lio

120

tío

100

90

BO

TO

60

30

*0

30

20

FCNHACIOIt A USTI».

usa f neo

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o TUUUUPfcS

Mei

I^lüCIti

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UMtlvCJO

MEüCHiC*

Mei

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BASUKTP

O ce Q. FIG. 15 DIAGRAMA DE GEOHISTORIA MOSTRANDO LA SUBSIDENCIA TOTAL Y LA

SUBSIDENCIA

TECTÓNICA

TMUO

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

paleobatimétrica. El área punteada, representa la subsidencia d e b i d o al pe­ so de los s e d i m e n t o s y el á r e a a c h u ­ r a d a r e p r e s e n t a la s u b s i d e n c i a t e c ­ tónica. Subsidencia

subsidencia, y u n a c u r v a de subsiden­ c i a e x p o n e n c i a l p a r a el piso o c e á n i c o de e d a d m á s a n t i g u a . S u b s i d e n c i a e x ­ p o n e n c i a l p a r e c i d a h a sido o b s e r v a ­ da para márgenes continentales (Sleep, 1 9 7 1 ; Steckler y W a t t s , 1 9 7 9 ; R o y d e n y K e e n , 1 9 8 0 ) y otras cuen­ c a s ( R o y d e n et. a l . , 1 9 8 3 ; S c l a t e r et. al. 1 9 8 0 ) .

Tectónica

El m o d e l o d e p l a c a s t e c t ó n i c a s es­ tablece q u e p a r a la c r e a c i ó n de la c o r ­ teza o c e á n i c a , m a t e r i a l c a l i e n t e d e la astenósfera es e m p l a z a d o e n el c e n t r o de e s p a r c i m i e n t o y p o s t e r i o r m e n t e a c r e c i o n a d o h a c i a las p l a c a s a a m b o s lados de las c o r d i l l e r a s o c e á n i c a s , en un p r o c e s o c o n o c i d o c o m o e s p a r c i ­ m i e n t o o c e á n i c o . A l t i e m p o q u e las placas se v a n s e p a r a n d o de la c o r d i ­ llera o c e á n i c a , c o n t r a c c i ó n t é r m i c a de las placas o c e á n i c a s r e c i e n t e m e n t e for­ m a d a s , p r o v o c a u n i n c r e m e n t o en sus densidades y e s p e s o r e s d a n d o c o m o resultado u n a s u b s i d e n c i a p a s i v a isostática y la f o r m a c i ó n d e c u e n c a s o c e á ­ nicas ( T u r c o t t e y A h e r n , 1 9 7 7 ) .

E l m o d e l o de M c k e n z i e ( o b . c i t . ) p a r a el desarrollo de c u e n c a s sedimen­ t a r i a s se m u e s t r a en la figura 1 6 . E n este m o d e l o de e s t i r a m i e n t o , la litos­ fera de e s p e s o r original ( 1 ) al t i e m p o = O es r e e m p l a z a d a p o r u n f a c t o r B p a r a p r o d u c i r u n a subsidencia inicial c o n t r o l a d a por falla. E n términos rea­ les, J a r v i s y M c k e n z i e ( 1 9 8 0 ) h a n m o s t r a d o q u e el e s t i r a m i e n t o instan­ t á n e o p u e d e ser u n a suposición r a z o ­ nable d o n d e q u i e r a que la d u r a c i ó n de e x t e n s i ó n sea m e n o r de 2 5 m . a . L a extensión c a u s a que corrientes de m a ­ terial caliente de la estenósfera ascien­ dan creando una anomalía térmica. Al t i e m p o = OO la a n o m a l í a t é r m i c a decae por conducción, produciendo e n g r o s a m i e n t o de la litosfera y subsi­ dencia controlada térmicamente. Es­ te p r o c e s o p e r m i t e la f o r m a c i ó n de la c u e n c a . L a m a g n i t u d de la subsiden­ c i a inicial, la s u b s i d e n c i a c o n t r o l a d a t é r m i c a m e n t e y el flujo t é r m i c o están en función de la c a n t i d a d de e s t i r a ­ m i e n t o ( B ) de la c o r t e z a ( M c k e n s i e , ob. cit.). ( V e r apéndice).

E s t u d i o s en c u e n c a s o c e á n i c a s muestran que hay u n a relación entre la v a r i a c i ó n del flujo t é r m i c o y la b a ­ t i m e t r í a del p i s o o c e á n i c o , c o n el in­ c r e m e n t o de e d a d de la c o r t e z a o c e á ­ nica, que o c u r r e al s e p a r a r s e de las zo­ nas de r u p t u r a ( S c l a t t e r y F r a n c h e teau, 1970). B a s á n d o s e en la topografía d e la c o r d i l l e r a o c e á n i c a , Parson y Sclatter ( 1 9 7 7 ) e n c o n t r a r o n u n a r e l a c i ó n lineal e n t r e la s u b s i d e n ­ cia y la r a í z c u a d r a d a del t i e m p o d u ­ rante los p r i m e r o s 6 0 a 7 0 m . a . de

B a s a d o en este c o n c e p t o , la subsi­ d e n c i a t e c t ó n i c a en la C u e n c a de S a 87

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

CONDICIONES

INICIALES O

T

IOOO°c

LITOSFERA

/ / / / / / / / / / / ASTENÓSFERA

DISTENSION

t= 0 Ba

o

IOOO°c

T I

Î

I

I

l/B

l ENFRIAMIENTO T

t = 00 -1

lOOCc 1

I

nrm

^/////.

^V77777777 DESPUÉS D EMcKEA/Z/E,

FIG.16.

DIAGRAMA MOSTRANDO E L MODELO DE E S T I R A M I E N T O PARA L A D I S T E N S I O N DE L A C O R T E Z A Y S U B S I D E N C I A .

88

/978.

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

binas p u e d e e s t a r r e s u m i d a e n dos principales fases: ( 1 ) s u b s i d e n c i a ini­ cial y ( 2 ) s u b s i d e n c i a t e r m o t e c t ó n i c a (figura 1 5 ) . L a s u b s i d e n c i a inicial o s u b s i d e n ­ cia c o n t r o l a d a p o r falla, se p r o d u c e c u a n d o la l i t o s f e r a se a d e l g a z a y es reemplazada por corrientes ascenden­ tes p a s i v a s d e m a t e r i a l c a l i e n t e d e la estenósfera. L a t e c t ó n i c a extensional d u r a n t e e s t e p e r í o d o t i e n e r a s g o s es­ tructurales y sedimentológicos c a r a c ­ terísticos. C u a n d o la e x t e n s i ó n se p r e ­ senta, el d e b i l i t a m i e n t o e n l a c o r t e z a se m a n i f i e s t a p o r la f o r m a c i ó n de g r a ­ bens y h o r s t s y f a l l a m i e n t o l í s t r i c o . Los sedimentos son g e n e r a l m e n t e clásticos t e r r í g e n o s d e r i v a d o s l o c a l mente y depositados r á p i d a m e n t e . E n la C u e n c a d e S a b i n a s este p e r i o d o p a ­ rece h a b e r d u r a d o c e r c a de 2 0 m . a .

E s t a e t a p a inicial de s u b s i d e n c i a t e c ­ t ó n i c a d u r ó a l r e d e d o r de 2 5 m . a . e n la C u e n c a de S a b i n a s . D u r a n t e la e t a ­ p a final de la s u b s i d e n c i a t e r m o t e c t ó ­ n i c a , los m o v i m i e n t o s a lo l a r g o de la falla t e r m i n a r o n y las facies s e d i m e n ­ tarias se e x t e n d i e r o n r e g i o n a l m e n t e a t r a v é s de los e l e m e n t o s e m e r g i d o s . L a s u b s i d e n c i a de la c u e n c a finali­ zó c u a n d o t o d a la r e g i ó n e x p e r i m e n ­ tó l e v a n t a m i e n t o y d e f o r m a c i ó n d e ­ b i d o a los efectos de la O r o g e n i a L a ­ r a m i d e c u y a d u r a c i ó n h a sido defini­ d a e n t i e m p o de 4 0 m . a . a 8 0 m . a . ( C o n e y , ob. cit., 1 9 7 6 ) . E n c u e n c a s f o r m a d a s p o r disten­ sión, el factor de e s t i r a m i e n t o ( B ) c o n ­ trola la c a n t i d a d de subsidencia y flujo t é r m i c o a t r a v é s del t i e m p . E l p r o c e ­ d i m i e n t o s i g u i e n t e fue u t i l i z a d o p a r a c a l c u l a r el f a c t o r B de la C u e n c a de S a b i n a s e n la l o c a l i z a c i ó n del p o z o I n é s — 1 . U n a v e z q u e los c o m p o n e n ­ tes de s u b s i d e n c i a a c u m u a d o s p o r la c a r g a s e d i m e n t a r i a h a n sido e l i m i n a ­ dos de la c o l u m n a , la s u b s i d e n c i a res­ t a n t e o subsidencia t e c t ó n i c a fue c o m ­ p a r a d a c o n u n c o n j u n t o d e c u r v a s de subsidencia p a r a diferentes vaüores de ( B ) g e n e r a d o s c o n las f ó r m u l a s de Mckinzie (ob. cit.). L a figura 17 es u n a g r á f i c a de la s u b s i d e n c i a t e c t ó n i c a p a r a el p o z o I n é s — 1 o b t e n i d a d e s p u é s del " b a c k s t r i p i n g " a t r a v é s del t i e m p o . L a fi­ g u r a m u e s t r a la s u b s i d e n c i a c o n t r o ­ l a d a p o r falla y la s u b s i d e n c i a t e r m o t e c t ó n i c a . S o b r e el á r e a p r o d u c i d a p o r

L a s e g u n d a fase i m p o r t a n t e de sub­ sidencia es l a s u b s i d e n c i a t e r m o t e c t ó ­ nica, la c u a l se d e b e al e n f r i a m i e n t o pasivo d e l a c o r t e z a y del m a n t o su­ perior h a c i a el e q u i l i b r i o t é r m i c o . E n la C u e n c a de S a b i n a s la e t a p a inicial de e s t a fase p a r e c e h a b e r sido m o d i ­ ficada o c o n t r o l a d a l o c a l m e n t e p o r el m o v i m i e n t o d e fallas a c t i v a s s i t u a d a s en las m á r g e n e s d e los e l e m e n t o s d e C o a h u i l a y El B u r r o . L a s facies d e de­ pósito de las s e c u e n c i a s del C r e t á c i c o Superior fueron g o b e r n a d a s por esta tectónica: c a r b o n a t o s de a g u a s some­ ras en el c e n t r o d e la c u e n c a y sedi­ m i e n t o s c l á s t i c o s t e r r í g e n o s e n las m á r g e n e s d e los e l e m e n t o s p o s i t i v o s .

89

J

R

u

A

MEDIO e 1 CALL

T A 0

I F

S

I

C

R D

1 0

1

K

1

I1

T

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c

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CEIia|T{{s«{cillPAII

0

T

HAAST

SUBSIDENCIA

SUB

SIDENCIA

TERMOTECTÓNICA

i

FIG, 17 CURVAS DE SUBSIDENCIA TACTONICA OBTENIDAS DESPUÉS DE " BASKSTRIPPWG' EN L A S OUE HAN S C O MARCADAS L A S CURVAS DE SUBSIDENCIA PREOECIDA PARA DIFERENTES «LORES D£ B.

V O L . X X X V I , N U M . 2, 1984

efectos t e r m o t e c t ó n i c o s h a n sido m a r ­ c a d a s tres c u r v a s de s u b s i d e n c i a t e r ­ motectónica pronosticadas. C o m p a ­ r a n d o las c u r v a s d e s u b s i d e n c i a p a r a las b e t a s d a d a s , la c u r v a de s u b s i d e n ­ cia t e r m o t e c t ó n i c a o b t e n i d a d e s p u é s del " b a c k s t r i p p i n g " p a r e c e c o i n c i d i r mejor con beta = 1.6.

las c u e n c a s s e d i m e n t a r i a s , es p r e d o ­ minante conductivo. Los primeros dos f a c t o r e s r e s p o n d e n al p o r c e n t a j e de e n f r i a m i e n t o de la e s t e n ó s f e r a en u n a c u e n c a subsidente t é r m i c a m e n ­ te c o n t r o l a d a . E n c u e n c a s a n t i g u a s c o m o la de S a ­ b i n a s , las m e d i d a s de fiujos t é r m i c o s a c t u a l e s no son relevantes p a r a d e t e r ­ m i n a r p a l e o t e m p e r a t u r a s . Sin e m b a r ­ g o , la e v o l u c i ó n del fiujo t é r m i c o y los p o r c e n t a j e s de s u b s i d e n c i a p r o n o s t i ­ c a d o s p o r un m o d e l o extensional, p u e d e n ser u s a d o s p a r a d e t e r m i a n a r las p a l e o t e m p e r a t u r a s y p r e d e c i r el g r a d o de m a d u r a c i ó n t é r m i c a en ho­ rizontes sedimentarios específicos ( R o y d e n et. al., 1 9 8 0 ) . T o m a n d o en c u e n t a q u e la C u e n ­ c a de S a b i n a s tiene un o r i g e n e x t e n ­ sional, tres procedimientos fueron e m ­ p l e a d o s p a r a d e t e r m i n a r el g r a d o de m a d u r a c i ó n t é r m i c a de la m a t e r i a o r ­ g á n i c a en los e s t r a t o s s e d i m e n t a r i o s : ( 1 ) el f a c t o r de e s t i r a m i e n t o ( B ) fue d e t e r m i n a d o p o r el m é t o d o de " b a c k ­ s t r i p p i n g " ; ( 2 ) el f a c t o r b e t a p r e d i j o el flujo de c a l o r c o n t r a t i e m p o y así las p a l e o t e m p e r a t u r a s p a r a h o r i z o n ­ tes e s t r a t i g r á f i c o s específicos y ( 3 ) los v a l o r e s de p a l e o t e m p e r a t u r a s fueron u s a d o s en el c á l c u l o del índice de m a ­ durez tiempo—temperatura ( I T T ) (Waples, ob. cit.). E l flujo t é r m i c o p r o n o s t i c a d o p o r el m o d e l o e x t e n s i o n a l fue u s a d o en la e c u a c i ó n de R o y d e n et. a l . , 1 9 8 0 , p a ­ r a o b t e n e r las p a l e o t e m p e r a t u r a s de

HISTORIA T E R M I C A L a g e n e r a c i ó n de h i d r o c a r b u r o s lí­ quidos p r o v e n i e n t e s de la m a t e r i a o r ­ g á n i c a p r e s e r v a d a e n los s e d i m e n t o s , es en p a r t e d e b i d a al p r o c e s o d e m e ­ tamorfismo o r g á n i c o o m a d u r a c i ó n de la m a t e r i a o r g á n i c a . E l p r o c e s o de al­ teración t é r m i c a o c u r r e d u r a n t e la se­ d i m e n t a c i ó n y s u b s i d e n c i a en u n a cuenca. A u n q u e varios factores con­ tribuyen a la t r a n s f o r m a c i ó n de la m a ­ teria o r g á n i c a , las r e a c c i o n e s q u í m i ­ cas p a r a la g e n e r a c i ó n de h i d r o c a r b u ­ ros depende p r i n c i p a l m e n t e de la t e m ­ peratura y d u r a c i ó n del c a l e n t a m i e n t o (Tissot et. a l . , o b . c i t . ) . U n o de los objetivos principales del análisis de c u e n c a , es d e d u c i r la his­ toria de t e m p e r a t u r a d e la c o l u m n a sedimentaria. L a historia t é r m i c a q u e los e s t r a t o s s e d i m e n t a r i o s h a n e x p e ­ r i m e n t a d o d u r a n t e la e v o l u c i ó n de la cuenca, esa d i r e c t a m e n t e r e l a c i o n a d a al flujo t é r m i c o p r o v e n i e n t e del inte­ rior de la t i e r r a , a los i n c r e m e n t o s de profundidad d e s e p u l t a m i e n t o c o n el tiempo y a la m a n e r a de t r a n s f e r e n ­ cia de c a l o r , el c u a l e n la m a y o r í a d e

91

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

del intercalo de t i e m p o d u r a n t e el cual los s e d i m e n t o s e s t á n sujetos a varias temperaturas. Lopatin ( 1 9 7 1 ) , Conn a n ( 1 9 7 4 ) y W a p l e s ( o b . c i t . ) han m o s t r a d o u n a r e l a c i ó n p a r a calcular el g r a d o de m a d u r a c i ó n t é r m i c a de la m a t e r i a o r g á n i c a p r e s e n t e e n los se­ d i m e n t o s , b a s a d a e n la relación tiempo—temperatura. Experimentalm e n t e el p o r c e n t a j e de r e a c c i ó n p a r a la a l t e r a c i ó n t é r m i c a de sedimientos o r g á n i c o s , se d u p l i c a p o r c a d a 1 0 ° C de i n c r e m e n t o e n la t e m p e r a t u r a . T e ó r i c a m e n t e , H o o d et. a l . , 1 9 7 5 , m o s t r ó que sus a p r o x i m a c i o n e s siguen la e c u a c i ó n d e A r r h e n i u s .

u n h o r i z o n t e s e d i m e n t a r i o a la p r o ­ fundidad Z .

T

=

T.

J

Q.(t) K

dz

(6)

donde: T = temperatura Tj= t e m p e r a t u r a e n la su­ perficie Z = profundidad Q ( 4 ) flujo t é r m i c o K = c o n d u c t i v i d a d t é r m i c a de sedimentos

L o s v a l o r e s de m a d u r a c i ó n t é r m i ­ c a en la C u e n c a de S a b i n a s , se obtu­ vieron utilizamdo la siguiente ecuación de W a p l e s ( o b . c i t . ) .

L a e c u a c i ó n h a sido m o d i f i c a d a d a n d o un v a l o r c o n s t a n t e d e la c o n ­ ductividad t é r m i c a de sedimentos p a ­ r a m a n t e n e r simplicidad e n las e c u a ­ ciones. L a c o n d u c t i v i d a d t é r m i c a fue c o n s i d e r a d a i n v a r i a b l e c o n el i n c r e ­ m e n t o de t e m p e r a t u r a y p o r o s i d a d . L a contribución a la generación de c a ­ lor p o r el d e c a i m i e n t o r a d i a c t i v o n o fue c o n s i d e r a d o . E l flujo t é r m i c o (QíO) f'J^ calculado m e d i a n t e la e c u a ­ ción ( 5 ) del a p é n d i c e , utilizando B = 1 . 6 , v a l o r de e x t e n s i ó n q u e fue d e d u ­ cido p a r a la C u e n c a de S a b i n a s . Se a s u m e que el flujo t é r m i c o n o v a r i a con la profundidad ( T u r c o t t e y A h e m , o b . c i t . ) . L a historia d e t e m p e r a t u r a c a l c u l a d a se m u e s r a e n la figura 1 8 .

ITT

2"

A Tn

(7)

D o n d e n m i n y n m á x son los va­ lores de t e m p e r a t u r a s m á s a l t a y m á s b a j a del i n t e r v a l o a n a l i z a d o y T n es el t i e m p o q u e t a r d a el intervalo en in­ c r e m e n t a r la t e m p e r a t u r a en 1 0 ° C . L a s p a l e o t e m p e r a t u r a s usadas en la e c u a c i ó n y q u e a p a r e c e n e n la figura 18 f u e r o n las p r o n o s t i c a d a s m e d i a n ­ te el m o d e l o e x t e n s i o n a l .

L a historia de m a d u r a c i ó n t é r m i ­

L o s v a l o r e s d e I T T f u e r o n conver­ tidos al de refracción d e vitrinita usan-

c a de la c u e n c a , i n v o l u c r ó el análisis

92

VOL. X X X V I , NUM.

TABLA CORRELACIÓN (ITT) CON Ro

D E L INDICE DE

1 TIEMPO—TEMPERATURA

REFLECTANCIA DE VITRINITA Ro

ITT

(Ro) ITT

0.30

1

1.36

180

0.40

1

1.39

200

0.50

3

1.46

260

0.55

7

1.50

300

0.60

10

1.62

370

0.65

15

1.75

500

0.70

20

1.87

650

0.77

30

2.00

900

0.85

40

2.25

1,600

0.93

56

2.50

2,700

1.00

75

2.75

4,000

1.07

92

3.00

6,000

1.15

110

3.25

9,000

1.19

120

3.50

12,000

1.22

130

4.00

23,000

1.26

140

4.50

42,000

1.30

150

5.00

85,000

93

2, 1984

BOL. ASOC. M É X . GEOL. PETR.

tos generados p o r esta unidad. El aceite g e n e r a d o p o r la F o r m a c i ó n L a C a sita d u r a n t e el i n t e r v a l o de 1 2 0 m . a . a 9 8 m . a . , t u v o suficiente tiempo par a m i g r a r y p e r d e r s e a n t e s de que se c r e a r a n las t r a m p a s e s t r u c t u r a l e s dur a n t e la d e f o r m a c i ó n l a r a m d i c a (hace a p r o x i m a d a m e n t e 6 5 m . a . ) .

d o la tabla de c o r r e l a c i ó n de W a p l e s ( o p . c i t . ) ( t a b l a 1 ) . E s t o s valores de m a d u r a c i ó n fueron u s a d o s p a r a r e c o n s t r u i r la historia t é r m i c a de la m a teria o r g á n i c a . L a figura 18 m u e s t r a la historia de m a d u r a c i ó n de la C u e n c a de Sabinas. L o s resultados del análisis indican que la c u e n c a no estuvo en condiciones de g e n e r a r h i d r o c a r b u r o s sino h a s t a h a ce a p r o x i m a d a m e n t e 1 4 0 m . a .

L a c u r v a de s e p u l t a m i e n t o de la F o r m a c i ó n L a P e ñ a i n d i c a que se m a n t u v o p o r l a r g o p e r i o d o dentro de la z o n a de g e n e r a c i ó n de aceite sin alc a n z a r niveles altos d e m a d u r a c i ó n . Sin e m b a r g o , n o se h a n e n c o n t r a d o m a n i f e s t a c i o n e s de a c e i t e en intervalos a r r i b a de la F o r m a c i ó n L a P e ñ a ( a e x c e p c i ó n del á r e a sur de Piedras N e g r a s ) . L a a u s e n c i a de h i d r o c a r b u ros p r o v e n i e n t e s de la F o r m a c i ó n L a P e ñ a p u e d e a t r i b u i r s e a q u e las condiciones de a c u m u l a c i ó n h a n sido adv e r s a s y a q u e n o e x i s t e n b u e n a s rocas a c u m u l a d o r a s a d e m á s de que gen e r a l m e n t e se e n c u e n t r a n expuestas y sin r o c a sello.

E s t u d i o s g e o q u í m i c o s en r o c a s de la C u e n c a de S a b i n a s ( V a n D e l i n d e r y Holguin, 1 9 8 1 ) , indican que las form a c i o n e s L a C a s i t a y L a P e ñ a son las mejores rocas generadoras ( K i m m e ridgiano—Tithoniano y Aptiano) por su alto c o n t e n i d o de c a r b ó n o r g á n i co. L a historia de sepultamiento de estas formaciones se m u e s t r a n con la zon a de g e n e r a c i ó n de a c e i t e en la figura 18. C o m o se indicó en la figura, la generación de aceite en la F o r m a c i ó n L a Casita empezó aproximadamente hace 1 2 0 m . a . c u a n d o esta u n i d a d entró en la z o n a de g e n e r a c i ó n de a c e i te, m i e n t r a s q u e en la F o r m a c i ó n L a P e ñ a se p r o n o s t i c a h a b e r e m p e z a d o a g e n e r a r h i d r o c a r b u r o s hace u n o s 7 0 m.a.

L a p r o d u c c i ó n de h i d r o c a r b u r o s en la C u e n c a de S a b i n a s es casi complet a m e n t e de g a s y en niveles abajo de la F o r a m a c i ó n L a P e ñ a y por consig u i e n t e c o m p a t i b l e c o n la interpretación g e o q u í m i c a .

L a F o r m a c i ó n L a C a s i t a dejó la v e n t a n a del aceite h a c e 9 8 m . a . y continuó sepultándose h a s t a a l c a n z a r niveles altos de m a d u r a c i ó n . P o r lo que se p r o n o s t i c a p r o d u c c i ó n principalm e n t e de m e t a n o p a r a los y a c i m i e n -

APLICACIÓN A LA E X P L O R A C I Ó N PETROLERA L a a c u m u l a c i ó n de aceite y gas son el r e s u l t a d o de u n a serie de procesos

94

> 5KCI0N PEROIM fOR EROSION

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2

00

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

geológicos que o c u r r i e r o n d u r a n t e la historia de u n a c u e n c a s e d i m e n t a r i a . E l m a t e r i a l o r g á n i c o , c o m o p a r t e de los s e d i m i e n t o s , es p r o g r e s i v a m e n t e a c u m u l a d o y sepultado d u r a n t e la s u b s i d e n c i a de la c u e n c a . Al t i e m p o q u e la c a p a s e d i m e n t a r i a es sepulta­ d a , existe un i n c r e m e n t o de t e m p e ­ r a t u r a que a f e c t a al m a t e r i a l o r g á n i ­ c o , el cual b a j o u n a m a d u r a c i ó n sufi­ ciente p o d r á g e n e r a r h i d r o c a r b u r o s . U n a vez que los hidrocarburos son ex­ pulsados de las c a p a s g e n e r a d o r a s , pueden m i g r a r y a c u m u l a r s e en t r a m ­ pas.

organico. • E l m o d e l o de m a d u r a c i ó n per­ m i t e d e t e r m i n a r la v e n t a n a de g e n e r a c i ó n de aceite a través del tiempo. E l análisis d e la i n f o r m a c i ó n dada p o r el m o d e l o , nos p r o p o r c i o n a im­ p o r t a n t e s p a r á m e t r o s concernientes a la e x p l o r a c i ó n p e t r o l e r a : A l g u n a s de las p r i n c i p a l e s a p l i c a c i o n e s son bre­ vemente descritas: •

El análisis de la s u b s i d e n c i a de c u e n c a s p e r m i t e en m u c h o s casos, es­ t i m a r el e s t a d o de m a d u r a c i ó n de la roca generadora.

•

El m o d e l o discutido a q u í es u s a d o en la siguiente s e c u e n c i a : •

El análisis de geohistoria, nos d a la r e c o n s t r u c c i ó n de s e d i m e n t a ­ ción y s u b s i d e n c i a d e la c u e n c a a t r a v é s del t i e m p o .

•

E n cuencas formadas por exten­ sión, el m o d e l o t e r m o t e c t ó n i c o r e c o n s t r u y e la historia del flujo t é r m i c o y así, las p a l e o t e m p e r a ­ t u r a s de la c u e n c a s e d i m e n t a r i a creciente.

•

•

L a historia de la t e m p e r a t u r a a cualquier nivel de la c o l u m n a se­ d i m e n t a r i a , es a c o p l a d a c o n el índice de m a d u r a c i ó n t i e m p o — t e m p e r a t u r a ( I T T ) del m a t e r i a l

96

E l e s t a d o de m a d u r a c i ó n de la m a t e r i a o r g á n i c a . E s t o significa q u e se h a y a a l c a n z a d o o no la m a d u r a c i ó n t é r m i c a en la roca generadora. T i e m p o de g e n e r a c i ó n de hidro­ c a r b u r o s . L o s v a l o r e s de m a d u ­ r a c i ó n t é r m i c a ( I T T ) p a r a la ini­ ciación y el final de la generación de h i d r o c a r b u r o s , p u e d e n ser d e t e r m i n a d o s en el d i a g r a m a de g e o h i s t o r i a , p a r a definir la ven­ t a n a de g e n e r a c i ó n de aceite pa­ r a la s e c c i ó n c o m p l e t a a través del t i e m p o . L a i n i c i a c i ó n de la g e n e r a c i ó n es c u a n d o u n a roca g e n e r a d o r a e n t r a a la z o n a de la v e n t a n a del a c e i t e , figura 1 8 . E l t i e m p o t r a n s c u r r i d o e n t r e la g e n e r a c i ó n de a c e i t e y su posi­ ble a c u m u l a c i ó n e n t r a m p a s . U n a v e z q u e el t i e m p o de gene­ r a c i ó n se c o n o c e , este p u e d e ser c o m p a r a d o con el t i e m p o de for­ m a c i ó n de altos estructurales, los

V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1984

c u a l e s p u e d e n c a p t u r a r los hi-

•

drocarliuros migrados. P r o f u n d i d a d a la c u a l y a n o es posible e n c o n t r a r h i d r o c a r b u r o s . B a s a d o s en el perfil d e m a d u r a ­ c i ó n t é r m i c a es p o s i b l e o b t e n e r la p r o f u n d i d a d d e g e n e r a c i ó n , p r e s e r v a c i ó n y d e s t r u c c i ó n del petróleo. APÉNDICE

L o s v a l o r e s de m a d u r a c i ó n c o n ­ j u n t a m e n t e c o n los de c a r b o n o o r g á n i c o , p u e d e n ser u s a d o s p a ­ r a d e t e r m i n a r la c a n t i d a d de hi­ d r o c a r b u r o s q u e p u e d e n ser es­ p e r a d o s d e la r o c a g e n e r a d o r a a c u a l q u i e r t i e m p o en la c u e n c a (Welte y Yukler, 1980).

E n el m o d e l o extensional de M c k e n z i e ( o p . c i t . ) u t i l i z a d o a q u í , la s u b s i d e n c i a inicial e s t a d a d a p o r : a (( P o — P e ) te (1 — a T te ) — a T P ) ( 1 — _ 1 _ ) a a 2 B Po ( 1 — a T ) — donde: a = 125 K m Po = 3 . 3 3 gcm3 Pe = .8 gcm^ Pw = 1.03 g c m 3 Te = 31.2 K m a = 3 . 2 8 x 10-5OC-1 T = 1350 ° C y = 62.8 m.a. A = 7 . 5 x 10-3 C a l c m ' t = B = L a subsidencia

°C

=

4a Po a n2 ( P o —

t e r m o t e c t ó n i c a esta d a d a por:

Qít) = donde: r =

[1

(2) (3)

T

(4)

Pw)

E l flujo t é r m i c o p a r a t KT

Pw

E s p e s o r d e litosfera D e n s i d a d del m a n t o D e n s i d a d del c o n t i n e n t e D e n s i d a d del a g u a E s p e s o r de la c o r t e z a Coeficiente de expansión t é r m i c a T e m p e r a t u r a del m a n t o s u p e r i o r C o n s t a n t e de d e c a i m i e n t o t é r m i c o C o n d u c t i v i d a d t é r m i c a d e la litosfera Tiempo B e t a ( F a c t o r de e s t i r a m i e n t o )

St = e ( o ) — e ( t ) e(t) Q E o r e x p ( — t / r ) Eo

(1)

3 0 m . a . se c a l c u l a m e d i a n t e la siguiente e x p r e s i ó n .

2 r exp (—t/y)]

(5)

(6)

( B / r r ) sin (TT/B)

97

BOL. ASOC. М Е Х . GEOL. PETR.

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