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BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
ANÁLISIS DE SUBSIDENCIA E HISTORIA T É R M I C A EN LA CUENCA DE SABINAS, NORESTE D E M É X I C O *
Por Juan Antonio Cuevas Leree*
A B S T R A C T
Siratigraphic dala from well Inés—1 was used co reconstruct the subsidence rate and thermal history of the Sabinas Rasin. Based on the tcrrane concept, three basement tcrranes and two o\'erlap assemblages are recognized around the basin. T h e Coahuila tcrrane forms the basement, and is overlain unconformably by and upper Mesozoic overlap assemblage coposcd of five second—order assemblages, which are in turn overlain unconformably by an uppermost Cenozoic overlap assemblage. T h e tectonic evolution of the basin is delineated by three periods which are potrayed by a geohistory d iagram: ( 1 ) the rifting stage, ( 2 ) subsidence and sedimentation, and ( 3 ) deformation and uplift.
Backstripping methods were used to obtain the tectonic subsidence. Ear ly 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 paleotemperatures in the sediments. T h e temperature history was coupled with the t ime—temperature index ( T T I ) to infer the oil — generative window. Based on the results, the basin was in proper conditions to generate oil aproximately 140 m.y . ago .
R E S U M E N
L a subsidencia e historia térmica de la C u e n c a de Sabinas fue reconstruida basándose en datos cstrtigrá-licos del pozo Inés—1. T o m a n d o en cuenta el concepto de terrenos tectónicos, tres terrenos de basamento y dos conjunlos sobreyacientes se reconocieron alrededor de la cuenca. El T e r r e n o Coahui la constituye el basamento de la cuenca, el cual se encuentra cubierto discordantemente por el conjunto sobreyaciente del Mesozoico Superior y este a su vez por el conjunto sobrepuesto del Cenozo ico . L a evolución tectónica de la cuenca se representa en un diagrama de gcohistoria, el cual está definido por tres periodos: ( 1 ) etapa de ruptura, ( 2 ) subsidencia y sedimentación y ( 3 ) deformación y levantamiento.
Métodos de "backstripping" se utilizaron para calcular la cantidad de subsidencia tectónica. Subsidencia controlada inicialmente por fallas y posteriormente subsidencia controlada inicialmente por fallas y posteriormente subsidencia termotectónica se observaron en la cuenca . U n factor de est iramiento de 1.6 fue determinado para la Cuenca de Sabinas en la localización del pozo Inés—1 y usado para predecir las palco-temperaturas en los sedimentos. L a historia de la temperatura se conjuntó con el índice de t iempo—temperatura ( l ' I T ) para inferir la ventana de generación de aceite. En base a los resultados obtenidos, se concluye que la cuenca estuvo en condiciones para generar aceite hace aprox imadamente 140 m . a .
* Petró leos M e x i c a n o s ,
E x p l o r a c i ó n D F N E
' * Tes i s de M a e s t r í a , U n i v e r s i d a d de A r i z o n a
T r a d u c i d o p o r Ing . M a . S o c o r r o U r i b c E .
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V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
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 Golfo de
México durante 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 tuado e n t r e
las paleopenínsulas de C o a h u i l a y T a
maulipas.
En términos de p lacas t e c t ó n i c a s ,
la historia depositacional de la C u e n c a
de Sabinas representa la evoluc ión de
una cuenca de " r i f t " i n t e r c o n t i n e n
tal la cual está re lac ionada con los pro
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 Océano A t l á n t i c o y el Gol fo de
México.
Tomando en cuenta la posición tec
tónica de la C u e n c a de S a b i n a s , tres
son los principales e s tados de evolu
ción a los que nos p o d e m o s referir: ( 1 )
un estado inicial de r o m p i m i e n t o
("rifting") que c o m p r e n d i ó el falla-
miento de bloques y la f o r m a c i ó n de
grabens, ( 2 ) un e s t a d o de subs iden
cia termotectónica d u r a n t e el cua l se
depositó el conjunto sobreyac iente del
Mesozoico Super ior y ( 3 ) t e r m i n a c i ó n
de la subsidencia deb ido a la in tensa
deformación y fal lamicnto inverso que
proNocó el l e \ 'antamiento de la región
durante la O r o g e n i a L a r a m i d e .
Durante el r o m p i m i e n t o cont inen
tal inicial, se f o r m a r o n bloques incli
nados con fallamiento n o r m a l , en res
puesta al a d e l g a z a m i e n t o de la
corteza.
De acuerdo con el m o d e l o de esti
ramiento de M c k e n z i e ( 1 9 7 8 ) , el flu
j o a s c e n d e n t e de la es tenósfera , p r o
v o c a d o por el ade lgazamiento de la li
tosfera, controla la formación de la zo
n a de r o m p i m i e n t o y c r e a u n a
a n o m a l í a t é r m i c a .
El e n f r i a m i e n t o poster ior del m a
terial ca l iente de la as tenósfera indu
ce a u n a c u e n c a subs identc en la que
se a c u m u l a n sedimentos. L o s sistemas
depos i tac ionales y las secuenc ias es-
t 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 resu l tado de la in teracc ión entre
subsidencia y sed imentac ión , a d e m á s
están influenciados por un n ú m e r o de
factores incluyendo la paleogeografía,
paleolat i tud de la c u e n c a y o tros .
L a presenc ia de h i d r o c a r b u r o s en
la C u e n c a de Sab inas , d e p e n d e fuer
temente en eventos suscitados durante
el per iodo de subsidencia t ec tón ica ,
debido a que el mater ia l o r g á n i c o de
positado j u n t o con los sedimentos, fue
p o s t e r i o r m e n t e d e g r a d a d o t é r m i c a
m 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 ionando la g e n e r a c i ó n del petró leo .
L a s rocas acumuladoras con suficiente
poros idad y permeabi l idad p a r a con
tener los hidrocarburos migrados , fue
ron t a m b i é n f o r m a d a s d u r a n t e este
per iodo .
El per iodo de subsidencia t e r m i n ó
c u a n d o la C u e n c a de Sabinas y las re
giones adyacentes exper imentaron es
fuerzos compresionales deformando la
pila de sed imentos . E s t e per iodo de
evolución de la c u e n c a , también 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 de hi
d r o c a r b u r o s , ya que los rasgos estruc-
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BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
turales que const i tuyen las t r a m p a s
entonces fueron f o r m a d o s .
L a historia t é r m i c a de u n a c u e n c a
s ed imentar ia , es el p a r á m e t r o c lave
p a r a la generac ión de h i d r o c a r b u r o s
líquidos, los cuales son el produc to 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 presente en los sed imentos
( T i s s o t e t . a l . , 1 9 7 4 ; H u n t , 1 9 7 9 ) . E n
u n a cuenca sedimentar ia la migrac ión
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 de
pende de la historia de s e p u t a m i e n t o
de los sedimentos y de la c r e a c i ó n de
estructuras dentro de la cuenca; mien
tras que la generac ión y preservac ión
de aceite depende de las condic iones
t érmicas a través del t i e m p o geológi
c o . E s t a r e l a c i ó n t i e m p o —
t e m p e r a t u r a ha permit ido el d e s a r r o
llo del concepto de la ventana de aceite
(Tissot ob . c i t . ; W a p l e s , 1 9 8 0 ) . P a r a
cualquier 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 que la c o l u m n a se
d i m e n t a r i a ha e x p e r i m e n t a d o , se re
quiere p a r a predec i r el t i empo de ge
n e r a c i ó n , as í c o m o la c a n t i d a d , cali
dad y el estado de preservación del pe
tróleo .
E s t e es tudio p r e t e n d e e n t e n d e r la
subs idencia y evolución de la C u e n
c a de Sab inas , c o m o u n a función del
enfriamiento de una anomal ía t érmica
y sus implicaciones p a r a la generac ión
de h i d r o c a r b u r o s .
TECTONOESTRATIGRAFIA
T r e s pr inc ipa le s t e r r e n o s de basa
m e n t o y dos c o n j u n t o s l i totectónicos
sobreyac i en te s p u e d e n ser delineados
p o r anális is de t e r r e n o s en la región
de la C u e n c a de 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 en el n o r e s t e de 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 en pequeños
y e s p a r c i d o s 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 de tres entida
des principales . 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 ierra M a
d r e ( f igura 1 ) , los c u a l e s se encuen
t r a n s e p a r a d o s p o r z o n a s i m p o r t a n
tes de fallas o d i s cont inu idades . E n la
figura 1, el s í m b o l o m u e s t r a la loca
l ización de a f l o r a m i e n t o s ; ( B e h ) T e
rreno C h i h u a h u a ; ( B e r ) T e r r e n o Coa
hui la en la S i e r r a del C a r m e n , ( B d )
en las D e l i c i a s — A c a t i t a , ( B í ) en Sie
r r a del F u s t e y ( B d i ) en la S i e r r a del
Diab lo ; 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 .
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 de N o r t e a m é r i c a .
L o s pr inc ipa le s a f l o r a m i e n t o s están
e x p u e s t o s en el á r e a de la S i e r r a del
C u e r v o y P l a c e r de 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 pozos de
P é m e x en el E s t a d o de 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 consis
te de b a s a m e n t o p r e c á m b r i c o sobre
pues to p o r m á s de 3 , 0 0 0 m e t r o s de
aren i scas , lutitas y cal izas paleozoicas
( B r i d g e s , 1 9 6 4 ) .
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50 100
/ \ BsJ
S I E R R A M A D R E
J) Bhp
Campa y Coney, 1983
' ' I G l - PLANO DE T E R R E N O S T E C T O N O - E S T R ATIGRAFICOS DEL NORESTE DE M E X I C O .
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BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
El T e r r e n o C o a h u i l a const i tuye el
piso de la C u e n c a de Sabinas , fue for
m a d o d u r a n t e el Paleozoico T a r d í o al
c ierre del O c é a n o P r o t o — A t l á n t i c o ;
c u a n d o Africa, S u d a m é r i c a y N o r t e a
m é r i c a fueron unidos en un solo con
t inente ( 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 t e r r e n o consiste de
dos par tes . U n a c o m p u e s t a por r o c a s
m e t a m ó r f i c a s de bajo g r a d o (esquis
to v e r d e ) inc luyendo filitas, m á r m o l
y c u a r z i t a s . E s t a par te r e p r e s e n t a la
z o n a in terna 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 . a l . ,
1 9 6 1 ) que fue tras lapado sobre el T e
rreno C h i h u a h u a a lo largo de u n a zo
n a de falla que f o r m a la f rontera no
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 , ob. c i t . ) . Se e n c u e n t r a aflo
r a n d o en la S i e r r a del C a r m e n en el
norte de C o a h u i l a (F lawn y M a x w e l l ,
1 9 5 8 ) y ha sido a t r a v e s a d o por a lgu
nos pozos de P é m e x en el E s t a d o de
C o a h u i l a ( P e m e x , 1 9 3 8 ) . Es te t e r r e
no ha sido intrusionado por granodio-
ritas p e r m o — t r i á s i c a s .
L a o t r a parte 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 un a f loramiento en
las c e r c a n í a s de Delicias , C o a h . que
consiste de u n a secuenc ia g r u e s a
( 3 , 0 0 0 m . ) p legada de flysch pensil-
v á n i c o a p é r m i c o con c a p a s de g r a u -
v a c a , conteniendo grandes bloques de
c a r b o n a t o s de aguas s o m e r a c y rocas
vo lcánicas in termedias e in trus iona-
d a por g r a n i t o tr iás ico ( W a r d l a w et.
al . 1 9 7 9 ) ; (Den i son et . 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
que los anter iores , se e n c u e n t r a exten
samente cubierto por los conjuntos so
brepues tos 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 basal 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 ex
puesta en las cercanías de C i u d a d Vic
toria , T a m p s . E s t á const i tuido por un
c o m p l e j o m e t a m ò r f i c o p r e c á m b r i c o
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 sedi
m e n t a r i a c u y a e d a d fluctúa del O r d o -
víc ico al P e n s i l v á n i c o , c u l m i n a n d o
con un flysh p é r m i c o ( C a r r i l l o , 1 9 6 1 ) .
Inc lu idos d e n t r o del T e r r e n o S iera
M a d r e , ex i s ten a f l o r a m i e n t o s de ro
cas c lás t icas rojas c o n f recuente con
tenido de f r a g m e n t o s v o l c á n i c o s y
ocas iona les r o c a s v o l c á n i c a s ( f o r m a
c iones 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 fol iada ( 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 for
m a c i o n e s C o a p a s y R o d e o represen
tan depósi tos de un a r c o 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 in-
t r a c o n t i n e n t a l de o r i g e n t ec tón ico ex-
tens ional ( O r t e g a , 1 9 8 4 ) .
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 expues
to e x t e n s a m e n t e en la r e g i ó n L a se
c u e n c i a es tá f o r m a d a p o r clastos te
rr ígenos , c a r b o n a t o s y r o c a s evaporí -
t icas 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 or ig inó a
60
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
partir de la a p e r t u r a del Golfo de M é
xico. El c o n j u n t o s o b r e y a c e discor
dantemente sobre los terrenos del bas-
mento cubr iéndolos casi en su total i
dad. Dos b loques pr inc ipa les , el
B u r r o — T a m a u l i p a s y C o a h u i l a y va
rios bloques p e q u e ñ o s , cons t i tuyen el
relieve del b a s a m e n t o . L a asoc iac ión
de grabens y hor t s inf luyeron en los
sistemas deposi tacionales 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 en la
deformación p o s t e r i o r del c o n j u n t o .
Cinco secuencias s e p a r a d a s por c a m
bios litológicos importantes c o m p o n e n
la estratigrafía del conjunto (f igura 2 ) .
Terr ígenos c lást icos 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 es tratos 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
discordantemente sobre los t e r r e n o s
del basamento . L a p a r t e inferior de
la secuencia cons is te de c u a t r o facies
principales: ( 1 ) C o n g l o m e r a d o s y le
chos rojos c o m p u e s t o s de f r a g m e n t o s
ígneos y vo lcán icos ( c o n g l o m e r a d o s
básales) (2 ) areniscas costeras ( F o r m a
ción L a G l o r i a ) , ( 3 ) l imol i tas , 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 ) bal i ta .
L a parte super ior de la s e c u e n c i a
( K i m m e r i d g i a n o — T i t h o n i a n o ) , con
siste de sed imentos c lást icos que g r a
dúan de areniscas c e r c a de los e lemen
tos positivos a lutitas n e g r a s inter
caladas con l imoli tas y cal izas ( F o r
mación L a C a s i t a ) . E l espesor de la
s ecuenc ia j u r á s i c a super ior v a r í a de
c e r o en el e l emento posit ivo a 4 8 7 m.
en 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 . en los depocentros donde la
s ecuenc ia cont i ene depósitos gruesos
de sal ( á r e a de M e n c h a c a ) .
C a r b o n a t o s , T e r r í g e n o s Clás t icos
y E v a p o r i t a s del N e o c o m i a n o —
A p t i a n o Infer ior (M2).
L a s s ecuenc ia del C r e t á c i c o Infe
r ior de c a r b o n a t o s , cont iene interes-
trat i f icaciones de clást icos terr ígenos
c e r c a de los flancos de los e lementos
positivos y evaporitas en áreas restrin
gidas . C i n c o facies pueden ser reco
noc idas en la C u e n c a de Sabinas:
1 ) Areniscas arcósicas cong lomera-
ticas interestrat i f icadas con luti
tas verdes o rojas ( formac iones
San M a r c o s , F a t u l a y Hoss ton) .
2 ) C a l i z a s y m a r g a s que g r a d ú a n
l a t e r a l m e n t e y hac ia a r r i b a a
aren i scas c a l c á r e a s y l imolitas
con do lomías locales ( f o r m a c i o
nes M e n c h a c a , Barr i l Vie jo y
Padi l la ) .
3 ) Lut i tas verdes y rojas interestra
tif icadas con areniscas y c a r b o
na tos . ( F o r m a c i ó n L a M u l a ) .
4 ) Anhidr i tas in terca ladas con c a
lizas packstone y gra ins tone de
bioclastos y oolitas y microdolo-
m í a ( F o r m a c i ó n L a V i r g e n ) .
5 ) Ca l i zas packstone y gra ins tone
de bioclastos que in terca lan con
cal izas m u d s t o n e y wackes tone
de bioclastos y l itoclastos ( F o r
m a c i ó n C u p i d o ) .
61
C U E N C A DE S A B I N A S
P L A T A F O R M A
F L A N C O DE LA C O A H U I L A PLATAFORMA -I - 1 -
Mes
MC4
— ARRECIFE MC3 CUPIDO
L E Y E N D A
LUTITA LIMO LITA A R E N I S C A
CONGLOMERADO SAL EVAPORITA DOLOMÍA CALIZA CALIZA DE PLATAFORMA ARRECIFE CALIZA POST-ARRECIFAL CALIZA DE MAR ABIERTO
F I G 2 C O L U M N A T E C T O N O - E S T R A T I G R A F I C A D E L C O N J U N T O M E S O Z O I C O S U P E R I O R E N L A C U E N C A D E S A B I N A S
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
L a facies 1 se p r e s e n t a sólo en las
márgenes de los e l e m e n t o s positivos
mientras que las d e m á s es tán disper
sas y ocurren en suces ión vert ica l a
través de la c u e n c a . El e spesor de la
secuencia c r e t á c i c a inferior v a r í a de
pendiendo de la posición d e n t r o de la
cuenca, pero el e spesor p r o m e d i o en
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 .
Carbonatos del Aptiano
Superior—Albiano (Mcj)
Rocas c a r b o n a t a d a s principcilmen-
te de la E d a d C r e t á c i c o M e d i o forman
una extensa c a r p e t a d e n t r o del Golfo
de Sabinas y t a m b i é n en las platafor
mas adyacentes 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 basal
de la sección es u n a s ecuenc ia unifor
me de lutitas fosilíferas co lor gris os
curo y de lgadas c a p a s de 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). Sobre la P l a t a f o r m a de C o a h u i
la, la misma unidad está representada
por lutitas l i g e r a m e n t e c a l c á r e a s , li
molitas y aren i scas ( F o r m a c i ó n L a s
Uvas), descansando d i scordantemente
sobre rocas del b a s a m e n t o ( B d ) . L a
parte media de la s e c u e n c i a incluye
tres facies;
1) Calizas m u d s t o n e a gra ins tone
que cont i enen rud i s tas , milióli
dos y f r a g m e n t o s de c o n c h a s
( formaciones S a l m o n P e a k , M c
Knight, W e s t N u e c e s , T e l e p h o
ne C a n y o n у G l e n R o s e ) .
2 ) C a p a s , gruesas de calizas muds tone y wackes tone de color gris con estilolitas ( F o r m a c i ó n T a maul ipas S u p e r i o r ) .
3 ) Cal izas , calizas dolomit icas , dolomías y yeso ( F o r m a c i ó n A c a t i ta) con facies arreci fales de cal izas de rudistas ( F o r m a c i ó n V i e s c a ) .
L a s tres facies son equivalentes en t i empo . L a s facies 1 y 3 se presentan sobre las p la ta formas de El B u r r o y C o a h u i l a r e s p e c t i v a m e n t e , m i e n r a s que la facies 2 o c u p a la C u e n c a de Sab inas .
L a par te m á s alta de la secuenc ia del C r e t á c i c o M e d i o , la cual se enc u e n t r a ampl iamente distribuida en el á r e a , son lutitas fosilífras de color gris c laro con un c u e r p o inermedio de c a lizas ( F o r m a c i ó n R i a m i c h i ) , sobreya-c ida por cal izas m u d s t o n e y wackestone con fauna p lanc tón ica de es tratificación m e d i a a gruesa ( F o r m a c i ó n George town) . El espesor de la secuencia comple ta del C r e t á c i c o M e d i o tiene rangos que van de 5 0 0 a 8 0 0 m.
Carbonatos y Lutitas del Cenomaniano— Santoniano. (Mc^)
L o s estratos de la par te inferior del C r e t á c i c o Superior son principalmente rocas c a r b o n a t a d a s , pero también cont ienen capas de terr ígenos de gra no fino. L a par te baja de la secuenc ia es un de lgado c u e r p o de lutitas grises in terca ladas con cal izas m u d s tone ( F o r m a c i ó n del R í o ) , cub ier to
63
B O L . ASOC. M E X . G E O L . PETR.
por cal izas m u d s t o n e de es tratos m e
dios y de co lor gris c laro y caliza w a c
kestone con fauna p lanc tón ica ( F o r
m a c i ó n B u d a ) . L a p a r t e super ior de
la s ecuenc ia es u n a unidad de cal izas
o b s c u r a s in terca ladas con c a p a s del
g a d a s de cal izas l imolít icas ( F o r m a
ción E a g l e F o r d ) , sobreyac idas por
cal iza m u d s t o n e con de lgadas inter
ca lac iones de m a r g a s ( F o r m a c i ó n
Aus t in ) . L a secuenc ia del C e n o m a
n i a n o — S a n t o n i a n o fluctúa entre 2 0 0
a 5 0 0 m. de espesor.
Arenas y Lutitas del Campaniano—
Maestrichtiano (Mc)
Sedimientos terrígenos clásticos del
C r e t á c i c o S u p e r i o r de la C u e n c a de
Sabinas están expues tos en el c e n t r o
y noreste de C o a h u i l a .
L a secuenc ia es un c o m p l e j o del
taico consistente de lutitas grises y lo-
dolitas ( F o r m a c i ó n U p s o n ) de facies
de prode l ta seguida por u n a secuen
c ia m a r i n a y no m a r i n a de aren i scas
( g r a d u a d a s hac ia a r r i b a ) , l imolitas y
arci l la 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 frente del ta ico y de planicie
de l ta ica .
L o s espesores de la secuenc ia del
ta ica es c u a n d o menos 1 , 0 0 0 m . en el
á r e a de S a b i n a s .
Conjunto Sobreyaciente del Cenozoico
S e d i m e n t o s clást icos a m p l i a m e n t e
distribuidos del C e n o z o i c o y rocas íg
neas , d e s c a n s a n en d i s c o r d a n c i a an
g u l a r s o b r e r o c a s p l e g a d a s del
M e s o z o i c o S u p e r i o r , las cua les están
a fec tadas o c a s i o n a l m e n t e p o r intrusi
vos del C e n o z o i c o .
ígneos Intrusivos (Ci)
E x i s t e n dos pr inc ipa le s g r u p o s de
c u e r p o s in trus ivos 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 alcal ina.
U n o se presenta en el nores te de C o a
hui la y el o t r o en 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 . Es te úl
t imo g r u p o de c u e r p o s intrusivos for
m a n u n a a m p l i a c a d e n a q u e sigue la
d irecc ión e s t e — o e s t e .
ígneos Extrusivos (Ce)
D o s pr inc ipa le s t ipos de rocas ex-
trus ivas se p r e s e n t a n en el á r e a : (1 )
L a v a s de c o m p o s i c i ó n in termedia , las
cuales están asoc iadas con cuerpos in
trus ivos l a r a m í d i c o s , y ( 2 ) lavas ba
sált icas f o r m a n d o p e q u e ñ a s mesetas
en el á r e a de S a b i n a s y N u e v a Rosi
t a , C o a h .
Paleoceno Cenozoico (CÍU)
Sed imentos c lást icos del Paleoceno
consistentes de intercalac iones de are
n iscas , l imol i tas y lut i tas c o n glauco-
nita 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 tán e x p u e s t o s en la parte
oriental del á r e a . Es tas rocas sedimen-
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 de B u r g o s f o r m a n
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 costa del Golfo de M é x i c o . Sus
espesores v a r í a n de 4 0 0 a 1 , 0 0 0 m .
Aluvión Cenozoico (a)
Grava , b r e c h a s , a r e n a s у ñ n o s lo
dos aluviales, fueron depos i tados en
depresiones topográf i cas y valles sin-
clinales.
SÍNTESIS TECTÓNICA
En la evoluc ión t e c t ó n i c a del N o
reste de M é x i c o se reconocen cinco es
tados tectónicos principales. Ellos son:
(1) Orogenia 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 ex -
tensional M e s o z o i c o ; ( 3 ) Subs idenc ia
del Ju rás i co T a r d í o al C r e t á c i c o T a r
dío; (4) Orogen ia 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 .
A pesar de que la m a y o r p a r t e de
la secuencia p a l e o z o i c a en M é x i c o se
encuentra o c u l t a p o r e s t ra tos m á s j ó
venes y eventos tec tónicos sobrepues
tos, la conf igurac ión del S i s t e m a
Marathon O u a c h i t a h a s ido p r o y e c
tada dentro del N o r e s t e de M é x i c o
(González, 1 9 7 6 ; Sa l inas , 1 9 8 0 ) . L a s
rocas del T e r r e n o C o a h u i l a en el á r e a
Las Del icias—Acatita ( B d ) pueden re
presentar turbiditas de u n a c u e n c a re
manente que p r o g r e s i v a m e n t e se
cerró ( G r a h a m et . a l . , 1 9 7 5 ) c u a n d o
el cinturón de s u t u r a de u n a colisión
arco—cont inenta l o cont inenta l—con
tinental se desarrol ló ( W i c k h a m et.
a l . , 1 9 7 6 ) .
L a d e f o r m a c i ó n que invo lucró
N o r t e a m é r i c a y par tes de G o n d w a n a
p a r e c e h a b e r sido inic iada en el Mis i -
sípico T a r d í o en la porc ión centra l de
los A p a l a c h e s y llegó a ser sucesiva
m e n t e m á s j o v e n hac ia el sur , 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 en f o r m a
de t i jera ( W a l p e r y R o w e r t t , 1 9 7 2 ) .
El T e r r e n o C o a h u i l a m u e s t r a ade
m á s un extenso metamorf i smo de bajo
g r a d o en la S i e r r a del C a r m e n ( B e r )
y en varios pozos . E s t a s rocas m e t a
mórf icas r e p r e s e n t a n la zona in terna
del Sistema O u a c h i t a (F lawn ob. c i t . ) ,
t ras lapadas sobre la m a r g e n de N o r
t e a m é r i c a ( C a m p a y C o n e y , ob. c i t . ) .
U n a t ec tón ica de tipo extens ional
afectó la región desde 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 por
el r o m p i m i e n t o y s eparac ión que ori
ginó la parte central del Atlático Norte
y el Golfo de M é x i c o (P i lger , 1 9 8 0 ) .
H u b o u n a fase inicial de r o m p i m i e n
to (Buffler et. a l . , 1 9 8 0 ) , d u r a n t e el
cual el a d e l g a z a m i e n t o de la litosfera
causó u n a emersión regional, u n a seg
m e n t a c i ó n de bloques por fallas nor
males lístricas y el relleno de c u e n c a s
de r u p t u r a . L a in terpre tac ión de sec
c iones s ísmicas a t ravés de la C u e n c a
de Sabinas m u e s t r a q u e la conf igura
ción del basamento se presenta en for
m a de grabens y horsts ( M a r t í n e z
D o m i n g o 1 9 8 4 , c o m u n i c a c i ó n perso
nal ) . L o s grabens f o r m a n c u e n c a s lo-
65
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
cales en las cuales hay sed imentos c lást icos cont inenta les . N o hay evid e n c i a d i r e c t a p a r a d a t a r esta fase en la C u e n c a de Sabinas , pero probablem e n t e puede ser a lgo m á s j o v e n que en la del Golfo de M é x i c o .
L a subs idencia en el Golfo de M é x i co cont inuó y u n a g r u e s a secuenc ia de e v a p o r i t a s fue depos i tada (Buff ler et . a l . , o b . c i t . ) , la e d a d de la sal genera lmente se cons idera J u r á s i c o M e dio 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 costa norte 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 Vie jas 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 han sido penetrados por pozos d e n t r o de la C u e n c a de 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 dío , ya que en el á r e a de M e n c h a c a descansan d i scordantes sobre un g r a nito d a t a d o en 1 6 4 — 7 m . a . , y es tán cubiertos por sed imentos c o n 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 C a s i t a ) ( P e m e x ob . c i t . , 1 9 8 4 ) .
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 asoc iadas con un iones triples que t ienen b r a z o s a l a r g a d o s l lamados au lacógenos ( B u r k e , 1 9 7 7 ) . Es tos se ex t i enden d e n t r o del inter ior del cont inente p a r a f o r m a r c u e n c a s res tr ing idas a l r e d e d o r de la m a r g e n a t l á n t i c a ( E v a n s , 1 9 7 8 ) . L a C u e n c a de Sabinas h a sido in terpre tada c o m o un aulacógeno (Flores , 1 9 8 0 ) . Sin e m b a r g o , el or igen de la C u e n c a de Sa binas parece es tar m á s re lac ionada en t iempo (Jurás i co M e d i o — T a r d í o ) a la
fase de 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 en el Gol fo de M é x i c o (Buffler o b . c i t . ) q u e a la fase de r u p t u r a .
Asoc iados con 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 movimientos sobre 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 tera l i zqu ierda que pasaba a través de M é x i c o , desplazand o a S u d a m é r i c a h a c i a el sureste 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 ) postuló u n a serie d e c i n c o fallas transform e s p o s t — a p a l a c h a n a s en el noreste de M é x i c o , q u e dividen el s is tema original en 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 desp lazamientos laterales por 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 es tructuras es tán g e n e r a l m e n t e ocu l tas debajo de sed imentos 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 .
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 e s t u v o c o m p l e t a m e n t e a b i e r t o y p r o b a b l e m e n t e los movi 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 " M e g a s h e a r " M o j a v e — S o n o r a ( C o ney , 1 9 8 3 ) . E n la C u e n c a de Sabinas un i m p o r t a n t e p e r i o d o de subsidencia e s tuvo m a r c a d o p o r la t ransgre 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 per iodo , el conj u n t o t r a s l a p a d o del M e s o z o i c o Super ior se depos i tó d i s c o r d a n t e m e n t e sobre 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
66
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
C L Á S T I C O S TERRÍGENOS CONTINENTALES
g g j ) T E R R Í G E N O S , E V A P O R I T A S , H A L I T A ( F H . O L V I D O )
C A R B O N A T O S , E V A P O R I T A S , ( F H . OLVIDO )
B A R R E R A C O L I T I C A ( F H . Z U L O A G A )
L U T I T A C A L C A R E A Ï L I H O L I T A ( F H . S A N T I A G O . )
F I G . 3 . - P L A N O PALEOGE06RAFIC0 DEL OXFORDIANO TEMPRANO.
67
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
T I E R R A P O S I T I V A
T E R R Í G E N O S C L Á S T I C O S ( P H . L A C A S I T A )
A R E N I S C A S C A L C Á R E A S ( F M . L A C A S I T A )
4 = ^ L U T I T A S C A L C Á R E A S Y L I M O L I T A S ( F M . L A C A S I T A )
C A L I Z A S A R C I L L O S A S ( F M P I M I E N T A , FM L A C A S I T A )
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 , 1 9 8 4
Temprano , incurs iones m a r i n a s d e n 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 depós i to de 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 aporte s ign i f i cante 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 ) der i vados de los e l e m e n t o s e m e r g i d o s de Coahuila y el B u r r o — T a m a u l i p a s y el depósito de c a r b o n a t o s de a g u a s someras. 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 de S a b i n a s y á r e a s circunvecinas. 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 trabajos n o p u b l i c a d o s ( N i e t o , 1983, 1 9 8 4 y P e m e x , 1 9 8 4 o b . c i t . ) obtenidos de datos de superficie y subsuelo. 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 depós i to s de carbonatos y lu t i tas ( F o r m a c i ó n L a Casita) ( f igura 4 ) .
Un importante r a s g o q u e tuvo g r a n influencia sobre la subs idenc ia t e r m o -tectónica y la s e d i m e n t a c i ó n en la Cuenca de S a b i n a s es u n a falla q u e pasa cerca del b o r d e n o r t e de la Isla de Coahui la ( 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 falla 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 de s u b s i d e n c i a y levantamiento re la t ivo e n t r e la c u e n c a y la Isla de C o a h u i l a , p r o d u c i e n d o una potente s e c u e n c i a de t e r r í g e n o s clásticos que se d e s a r r o l l a r o n a lo lar
g o de la c o s t a n o r t e de la Isla de C o a hui la . E s t o s t e r r í g e n o s c lás t icos fueron en parte generados por fallas y por o t r a p a r t e d e r i v a d o s de los e l e m e n t o s posi t ivos ( f o r m a c i o n e s S a n M a r c o s , F a t u l a y L a M u l a ) . S e d i m e n t a c i ó n c lás t i ca t a m b i é n se d e s a r r o l l ó en el b o r d e n o r t e de 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 presencia de u n a falla n o es t an ev idente ah í .
L a t r a n s g r e s i ó n c o n t i n u ó d u r a n t e 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 de Sabinas se establecieron u n a plat a f o r m a de c a r b o n a t o s de a g u a s someras y un c o m p l e j o arrec i fa l . L a falla a c t i v a y los e l ementos 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 de sed imentos clásticos en los flancos de los e l ementos e m e r g i d o s . E l p lano paleogeográ f i co 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 en 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 en la c u e n c a p e r m i t i endo el depós i to l a g u n a r de la F o r m a c i ó n Padil la , la cual pos ter iormente fue r e e m p l a z a d a por sed imentos clást icos finos d e la F o r m a c i ó n L a M u l a . El p lano paleogeográf ico p a r a este per íodo se m u e s t r a en la figura 6 . El c o m p l e j o arreci fal q u e fue inic iado en 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 que or ig inó que c o n d ic iones l a g u n a r e s y de s a b k h a se de s a r r o l l a r a n d e n t r o de 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 p lano paleogeográf i co del B a r r e m i a n o se m u e s t r a en la f igura 7. E n el A p t i a n o
69
B O L . A S O C . M É X . G E O L . P E T R .
TERRÍGENOS CLÁSTICOS FINOS Y GRUESOS. ( F H S . SN MARCOS,HOSSTON, CARBONERA )
^^4=^ C A L I Z A S PACKSTONE, GRAINSTONE E INTERC. DE EVAPOfilTA.ARENISCAS ( F H . N A V A R R E T E ) TERRÍGENOS C L Á S T I C O S FINOS Y C A L I Z A S A R C I L L O S A S ( F H S . M E N C H A C A , B . V I E J O . )
I X i | C A L I Z A S A R C I L L O S A S ( F H . T A R A I S E S )
C A L I Z A S MUDSTONE ( F M . T A H A U L I P A S I N F . )
FIG.5 PLANO PALEOGEOGRAFICO DEL B E R R I A S I A N O - V A L A N G I N I A N O
7 0
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
\
=sS T E R R Í G E N O S C L Á S T I C O S F INOS ( F M S . L A S V I G A S , C A R B O N E R A )
C A L I Z A S P A C K S T O N E , G R A I N S T O N E , D O L O N I A ( F N P A D I L L A )
C A L I Z A M U D S T O N E A N H I D R I T I C O , D O L O M Í A ( F M . L A V I R G E N )
T E R R Í G E N O S C L Á S T I C O S F I N O S ( F M . L A M U L A )
F I G . - 6 -P L A N O
F A C I E S A R R E C I F A L E S ( F M . C U P I D O )
P A L E O G E O G R A F I C O D E L H A U T E R I V I A N O
7 1
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
TERRÍGENOS C L Á S T I C O S GRUESOS ( F M S . S N MARCOS,HOSSTON,CARBONERA)
- r ' - r i C A L I Z A S P A C K S T O N E . G R A I N S T O N E , D O L O M Í A S , E V A P O R I T A S ( F M . L A V I R G E N )
I f I I A R R E C I F E ( F M . C U P I D O )
J_LV~^\ B A R R E R A S O O L I T I C A S ( F M . C U P I D O )
J t I i C A L I Z A S M U D S T O N E , W A C K E S T O N E ( F M . TAMAULIPAS I N F )
F I 6 . 7 - P L A N 0 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 , 1 9 8 4
1 emprano, la p l a t a f o r m a de c a r b o n a
tos de aguas s o m e r a s c o n t i n u ò ope
rando dentro de la C u e n c a de Sab i
nas. Los c a r b o n a t o s de p l a t a f o r m a de
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 tr ibu idos en 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 de a r r e c i f e de c o
rales y rudis tas . 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 en
la figura 8 .
Para el A p t i a n o T a r d í o , un i m p o r
tante c a m b i o en la e v o l u a c i ó n de la
cuenca está m a r c a d o p o r un c a m b i o
abrupto en la s e d i m e n t a c i ó n entre los
carbonatos de a g u a s s o m e r a s de la
Formación C u p i d o y las lut i tas obs
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 . El c o n
tacto entre estas dos f o r m a c i o n e s es
muy claro y reg iona l .
En el A l b i a n o , la s u b s i d e n c i a ter
motectónica e s tá r e p r e s e n t a d a p o r
una subsidencia r e g i o n a l d u r a n t e la
cual la transgres ión 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 so
meras y evapor i tas se depos i taron en
cima de las p l a t a f o r m a s de C o a h u i l a
y El Burro y c a r b o n a t o s de m a r abier
to dentro de la c u e n c a ( f igura 9 ) .
La subsidencia de la r e g i ó n cont i
nuó durante el pr inc ip io del C r e t á c i
co Tard ío . L a s e d i m e n t a c i ó n e s tuvo
marcada por un i n c r e m e n t o p r o g r e
sivo de terrígenos arci l losos. El pa trón
depos i tac ional a l r e d e d o r de la reg ión
indica que el origen de los clásticos te
rr ígenos en la C u e n c a de S a b i n a s se
ex t i ende h a c i a el oeste . El p lano pa
leogeográf ico del T u r o n i a n o se mues
t r a en 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
a c u m u l a c i ó n de a r e n a s , l imos y a r c i
llas fueron p r o g r e s i v a m e n t e transfor
m a n d o en s o m e r a s las á r e a s de c u e n
c a y un s i s t ema de l ta ico fue cons tru i
do d e n t r o de la C u e n c a de S a b i n a s a
par t i r de e levaciones de probable ori
gen laramídico . El plano paleogeográ
fico de es ta é p o c a se m u e s t r a en la fi
g u r a 1 1 . Al final de este per iodo el
á r e a e x p e r i m e n t ó u n a e m e r s i ó n im
p o r t a n t e y la subs idenc ia t e r m i n ó .
Al 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 legado
y afal lado p o r efectos de la O r o g e n i a
L a r a m i d e . E n términos de placas tec
tón icas , la d e f o r m a c i ó n L a r a m i d e h a
sido definida 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 entre dos placas .
L a P l a c a F a r r a l l ó n de un m o v i m i e n
to lento y obl icuo , r á p i d a m e n t e con
verg ió debajo de la P l a c a A m e r i c a n a
( C o n e y , 1 9 7 6 ) . Exist ió un asociado in
c r e m e n t o en la pendiente de la p laca
s u b d u c c i o n a d a que c r e ó esfuerzos
compres ionales en la c o r t e z a super ior
y c o n s e c u e n t e d e f o r m a c i ó n ( C o n e y ,
1 9 7 8 ; Dickinson, 1 9 8 1 ) . D e n t r o de la
C u e n c a de Sab inas 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 per iodo consis
te de pliegues ant ic l inales a l a r g a d o s ,
r e l a t i v a m e n t e angos tos , d o b l e m e n t e
7 3
B O L . A S O C . M É X . G E O L . P E T R .
TERRÍGENOS C L Á S T I C O S GRUESOS ( F H S . SN M A R C O S , H O S S T O N , C A R B O N E R A )
-—r C A L I Z A S W A C K E S T O N E , P A C K S T O N E , G R A I N S T O N E ( F M . C U P I D O )
X B A R R E R A C O L I T I C A ( FM C U P I D O . )
C A L I Z A S M U D S T O N E - W A C K E S T O N E ( F M . T A M A U L I P A S I N F )
FIG 8 - PLANO PALEOGEOGRAFICO DEL APTIANO T E M P R A N O .
7 4
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
^ S A M U E L E 6 U I L U Z , C O M U N I C A C I Ó N P E R S O N A L ( 1 9 8 5 )
CALIZAS WACKESTONE, PACKSTONE , 6RAINST0NE(FM. GLEN R O S E )
^Zg3 | A R R E C I F E . •
e I t
I ^ ^1 I CAL IZAS WACKSTONE, MUDSTONE ( F M . TAMAULIPAS SUP.)
DOLOMÍAS EVAPORITAS ( FM. A C A T I T A )
F I G . 9 . - P L A N O PALEOGEOGRAFICO DEL ALBIANO T E M P R A N O .
75
B O L . A S O C . M É X . G E O L . PETR.
CALIZA MUDSTONE (FM. AGUA NUEVA)
CALIZA MUDSTONE ARCILLOSO ( F M . E A G L E FORD)
I - r \ CALIZA MUDSTONE Y LUTITAS ( F M . INDIDURA)
FIG. 10 -PLANO PALEOGEOGRAFICO DEL TURONIANO.
7 6
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
L I N E A DE C O S T A M A E S T R I C H T I A N O TARDÍO
so too
-Z-r-:fi P R O D E L T A ( FM. UPSON )
X F M S . SAN MIGUEL , O L M 0 S , E S C 0 N D I D O . )
F R E N T E D E L T A I C O
.'í.VTrtrI P L A N I C I E D E L T A I C A
fIG.n.- PLANO P A L E O G E O G R A F I C O DEL C A M P A N I A N O - M A E S T R I C H T I A N O .
7 7
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
buzantes , o c a s i o n a l m e n t e b i furcados y orientados N W — S E . Sobre las plataformas de CoahuUa y El B u r r o las estructuras están m a r c a d a s por pliegues anticlinales suaves y amplios en f o r m a de domos y orientados N W — S E .
El ú l t imo evento t ec tón ico importante posterior a la deformación lar a m í d i c a fue p r o d u c i d a p o r el incre m e n t o gradua l en la pend iente de la placa subsidente. Es te efecto causó un per iodo de l e v a n t a m i e n t o y t e c t ó n i c a extens ional ( D i c k i n s o n , o b . c i t . , 1 9 8 1 ) , la cual en el nores te de M é x i co pud iera 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 descr i tas por Egu i luz ( 1 9 8 4 ) y p l e g a m e n t o s suaves ( F l o r e s , ob . c i t . ) .
ANÁLISIS DE SUBSIDENCIA
L o s sedimentos a c u m u l a d o s dentro de la C u e n c a de 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 vert ica les de la c o r teza ( subs idenc ia y l e v a n t a m i e n t o ) o c u r r i d o s d u r a n t e la evo luc ión de la m i s m a . L a s e c u e n c i a e s tra t igrá f i ca d e n t r o de la c u e n c a es el re su l tado de u n a serie de procesos geológicos co m o depositación, c o m p a c t a c i ó n , falla-m i e n t o , subs idenc ia t e r m o t e c t ó n i c a , c a r g a de s ed imentos , l e v a n t a m i e n t o y o tros . L a s técnicas de análisis c u a n t i tat ivo de c u e n c a s , i n t e g r a los da tos estrat igráf icos y pa leobat imétr icos inc l u y e n d o espesores , l i tología, e d a d y c a m b i o s en el nivel del m a r p a r a re p r o d u c i r la subs idenc ia del piso de la
c u e n c a c o m o r e s u l t a d o de fallamien-tos iniciales, c a r g a sed imentar ia y enf r i a m i e n t o de la c o r t e z a y manto.
E l anál is is d e subs idenc ia para la C u e n c a de Sab inas , se efectuó con datos del pozo I n é s — I . Geográficamente el pozo se local iza en la porción central del E s t a d o de C o a h u U a aproximad a m e n t e a 17 k m . al n o r t e de Monc l o v a . E s t e p o z o fue escogido para r e p r e s e n t a r a la C u e n c a de Sabinas d e b i d o a q u e e s t á l oca l i zado cerca de su d e p o c e n t r o . A d e m á s , perforó una c o l u m n a e s t r a i g r á f i c a cas i completa que fue m u e s t r e a d a c o n varios núcleos y los recor te s fueron recolectados cont 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 observadas en la s ecc ión .
L a e s t r a t i g r a f í a y la paleobatimetr ía o b t e n i d a s del p o z o Inés—I se m u e s t r a n en la figura 1 2 . L o s nombres de los fósiles índ ice que aparecen en la m a r g e n d e r e c h a de la gráfic a , fueron ut i l i zados p a r a establecer la e d a d de las u n i d a d e s . L a paleobat imetr ía se o b t u v o pr inc ipa lmente por análisis de 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 de s e p u l t a m i e n t o de la c u e n c a en un d i a g r a m a de g e o h i s t o r i a .
Diagrama de Gcohistoria
E n la t é c n i c a de anál is is de cuenc a , la h i s tor ia de la 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 g e o h i s t o r i a (Van
7 8
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
I N E S - 1
1 0 0 0 -
2 0 0 0 -
3 0 0 0 -
4 0 0 0 -
- I -
iz: z :
SANT. CON
T U R O . C E N O .
0 A L B .
и
A P T .
о B A R .
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H A U. u
V A L .
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B E R R . о
TIT. KIM.
TARDÍO 0 и
(0
< с MEDIO D
->
NERÍTICO B A T I A L
Va A
METROS Globotruncana sp. Pithonella sp. Pithonella fréjol
- Colomiella recto С semiloricGta,C тех.
Nannoconus trultti, N minutus a lgos ,coró les
- Orbitollna s p .
Chofatello deciplens Favreino salevensis
Colpionella alpino Colplonella ellíptica
Copas rojas
T I R A N T E DE AGUA MINIMO
FIG. 12 SECCION L I T O L O G I C A , E S T R A T I G R Á F I C A Y P A L E O B A T I M E T R I C A DEL POZO I N E S - 1
79
B O L . A S O C . M É X . G E O L . P E T R .
H i n t e , 1 9 7 8 ) . El análisis de c u e n c a es
un proced imiento estratigráfico c u a n
t i tat ivo d o n d e la i n f o r m a c i ó n es tra t i
grá f i ca y p a l e o b a t i m é t r i c a c o r r e g i d a
por c o m p a c t a c i ó n de s e d i m e n t o s , es
tá p l a s m a d a en gráf icas de t i e m p o
c o n t r a espesor . L a es trat igraf ía c u a n
t i ta t iva es la a s i g n a c i ó n n u m é r i c a de
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 unidades de la sección es tra
t igráf ica .
L a figura 13 i lustra los c o n c e p t o s
bás icos i n v o l u c r a d o s en el anális is de
subs idenc ia de u n a c u e n c a . Al t i em
po del per iodo 1, el b a s a m e n t o o piso
de la c u e n c a se e n c u e n t r a en la super
ficie, c u a n d o ella a u n no 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 ba
samento sufre subsidencia, permit ien
d o q u e u n a u n i d a d de 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 er to t i ran te
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 de subs idenc ia en la
c u e n c a fue m a y o r que la a c u m u l a c i ó n
de sed imentos . E n o t r a s p a l a b r a s , la
af luencia de s ed imentos fue i n c a p a z
de l l enar la , por lo q u e es n e c e s a r i o
m a n t e n e r control en la bat imetr ía , pa
r a es tablecer e s t imac iones prec isas de
los c a m b i o s de e levac ión sobre el pi
so de la c u e n c a , c o n r e s p e c t o al m a r .
E n el t iempo del periodo 3 , la cuen
c a c o n t i n u ó subs id iendo. P e r m i t i e n
do que o t r a u n i d a d de s e d i m e n t o s se
a c u m u l a r a . L o s p r i m e r o s sed imentos
depos i tados , se c o m p a c t a r o n en fun
c ión de la pro fund idad de s eputa
m i e n t o , p o r lo que el e spesor en el
t i e m p o 3 n o es el e spesor original . Por
cons igu iene , p o r c e n t a j e s de subsiden
c ia o b t e n i d o s c o n e s p e s o r e s c o m p a c
tados , subes t iman v e r d a d e r o s porcen
tajes . 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 re
d 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 reprodu
c ir la h i s tor ia de s u b s i d e n c i a precisa .
Al t i e m p o del p e r i o d o 4 o t r a uni
d a d de sed imentos fue deposi tada. Los
s e d i m e n t o s s u b y a c e n t e s cont inúan
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 sepul
t a m i e n t o . E l i n c r e m e n t o en el t iran
te de a g u a m o s t r a d o en este c a s o , re
p r e s e n t a p o r c e n t a j e s de subs idencia
m a y o r e s q u e los de 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 la c o l u m n a al t iem
p o 5 , es la c o l u m n a a c t u a l del pozo,
los c o n c e p t o s a n t e r i o r e s son conside
rados p a r a r e c o n s t r u i r la evolución de
la c u e n c a en 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 se
d i m e n t o s q u e n o h a y a n sido deposi
tados en el t i e m p o c o n s i d e r a d o , y de-
c o m p a c t a r los s e d i m e n t o s restantes .
Es tud ios b ioestrat igráf icos ( P e m e x ,
1 9 8 2 ) fueron u s a d o s p a r a d e t e r m i n a r
la e d a d de u n i d a d e s es trat igráf icas
ident i f i cadas , los fósiles índices que
fueron u s a d o s p a r a e s t a b l e c e r la edad
de las u n i d a d e s , a p a r e c e n en la figu
r a 1 2 . P u e d e n s u r g i r d u d a s en la de
s ignac ión de 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 surgidos con
la r e c o l e c c i ó n d e c o r t e s . S e usó la es
c a l a de t i e m p o g e o l ó g i c o D N A G
( 1 9 8 3 ) p a r a i n t e r p o l a r y d e t e r m i n a r
80
TIEMPO-I TIEMPO-2 TIEMPO-3 TIEMPO-4 TIEMPO-5
00
í
F I G . 1 3 E F E C T O S D E L A A C U M U L A C I Ó N D E S E D I M E N T O S A T R A V É S D E L T I E M P O E N U N A C U E N C A S U B S I D E N T E . G
te
B O L . A S O C . M É X . G E O L . P E T R .
la e d a d abso luta de los hor i zontes estrat igráf icos . L a precisión en la determ i n a c i ó n de a lgunas edades b ioes trat igráf icas es d u d o s a , sin e m b a r g o la esca la h a sido u s a d a p a r a e s tab lecer la e sca la de t i empo n e c e s a r i a al no c o n t a r con o t r o m é t o d o m e j o r . P o r lo q u e las edades a s i g n a d a s , deben c o n s iderarse c o m o valores a p r o x i m a d o s .
Estudios paleontológicos de m i c r o -fauna bentónica , nos dan 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 eobat imétr ica por ofrecer las m e j o r e s caracter ís t icas paleoecológicas . C u a n do no fue disponible la d e t e r m i n a c i ó n faunis t ica , el c o n j u n t o de l i tofacies , c o m p a r a d a s con las profundidades de a g u a actua les , fueron usados p a r a estab lecer u n a p a l e o b a t i m e t r í a t enta t i v a p a r a el p o z o I n é s — 1 , la cual se m u e s t r a en la figura 1 2 .
L o s espesores ac tua l e s de las c o l u m n a s estrat igráf icas reg i s tradas p o r pozos , h a n sido a fec tados significativ a m e n t e p o r la c o m p a c t a c i ó n , debido 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 no r e p r e s e n t a n el e spesor or ig inal al t i emo de depós i to . 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 p u e d e n 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 s o p o r t a d a s por g r a n o s c o m o c a lizas packstone y grainstone; incluyen 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 nos , e m p a q u e y c o n t a c t o e n t r e ellos, en los cua le s p a r e c e n reflejar disoluc ión y est i lo l i t ización ( 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
p a r a la c o m p a c t a c i ó n de 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 tor ia de s e d i m e n t a c i ó n y subsidenc i a d e la c u e n c a ( f i g u r a 13) .
L a c a n t i d a d de 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 cá lculos en la reducc ión de la poros idad 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 porosid a d es u n p r o c e s o n o instantáneo sin o g r a d u a l y r e l a c i o n a d o a la cantid a d de s e d i m i e n t o s sobrepuestos. C u r v a s d e p o r o s i d a d c o n t r a profund i d a d , q u e ref lejan la pérd ida de por o s i d a d en el s u b s u e l o , h a n sido deriv a d a s p a r a d i f erentes fitologías (Ru-bey 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 sig u e n la f ó r m u l a e x p o n e n c i a l general:
d o n d e :
i .
(1) = <j.„e--= p o r o s i d a d final. = p o r o s i d a d inicial (al tiem
po del d e p ó s i t o . = p r o f u n d i d a d bajo nivel del
t e r r e n o en m e t r o s . = g r a d i e n t e de pérdida de
p o r o s i d a d c o n t r a prof u n d i d a d .
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 de porosidad c o n t r a p r o f u n d i d a d ( c ) , fueron cons i d e r a d o s en es te anál is is p a r a cuatro diferentes fitologías (aren i scas , lutitas, ca l i zas y d o l o m í a s ) . S u s valores fueron t o m a d o s de e s tud ios en sedimen-
82
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
tos actuales ( 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 ; Schol le , 1977; M a g a r a , 1 9 8 0 ) .
En el caso de 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 inc lu ir u n f a c t o r de 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 en la ap l i cac ión de este factor se basó en el r e c o n o c i m i e n t o de rasgos d i a g n e n é t i c o s ta le s c o m o presión—^disolución, en la q u e la disolución o c u r r e al c o n t a c t o de 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 do lomi -tización que o c u r r e c u a n d o a g u a s con alto contenido d e m a g n e s i o l lenan los espacios p o r o s o s . E s t u d i o s de pa leo -sedimentación h e c h o s en r o c a s de la Cuenca de S a b i n a s ( M á r q u e z , 1 9 7 8 ) fueron m u y úti les p a r a r e c o n o c e r este tipo de r a s g o s .
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 inic ial ; sin e m b a r go, hay a l g u n a e v i d e n c i a de q u e la transformación d e yeso a a n h i d r i t a por d e s h i d r a t a c i ó n r e d u c e el e spesor original ( F a i r b r i d g e , 1 9 7 6 ) .
Debido a q u e el nivel del m a r se utiliza c o m o d a t o de 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 la h i s tor ia de la cuenca, la v a r i a c i ó n del nivel del m a r con respecto 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 en los cambios del nivel del m a r a t r a v é s del tiempo sigue en d i s p u t a . V a i l et . a l . , 1977, c o n s t r u y e r o n u n a c u r v a del nivel del m a r g loba l , m e d i a n t e identificación de p a t r o n e s de " o v e r l a p " y
" 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 en el nivel del m a r b a s á n d o se en cambios en el v o l u m e n de la cordil lera m e d i a — o c e á n i c a . Sin e m b a r go , p a r e c e que los c a m b i o s eustát icos a l a r g o p lazo , d e p e n d e n f u e r t e m e n t e de la flexión y subs idenc ia t e c t ó n i c a de 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 en este estudio es la de W a t t s y Steckler , 1 9 7 9 , y a q u e inc luyeron los efectos de subs idenc ia t e c t ó n i c a d a n d o un m e j o r ajuste a la c u r v a de subsidencia exponenc ia l .
CARGA SEDIMENTARIA
P a r t e de la subsidencia total del piso de la c u e n c a se debe a la c a r g a sed i m e n t a r i a . P a r a t o m a r en c u e n t a el peso de los sedimentos , la c o l u m n a est ra t igrá f i ca fue a j u s t a d a por t écn icas de " b a c k s t r i p p i n g " ( 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 ca l cu lar la c a n t idad de subs idenc ia en re spues ta a u n a c a r g a específica. E l proced imiento 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 de la subs idenc ia total , c a l c u l a n d o la profundidad del piso de 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 un intervalo de sed imentos es r e m o v i d o . El resul tado es la c a n t i d a d de subs idenc ia t e c t ó n i c a a t ravés del t i e m p o .
L a figura 14 m u e s t r a dos c o l u m nas b a l a n c e a d a s .
83
B O L . A S O C . M É X . G E O L . P E T R .
W + S = Z + X
FIG. 14.- DIAGRAMA DE MODELO DE AIRY PARA COMPENSACIÓN ISOSTATICA EN UNA COLUMNA S E D I M E N T A R I A C A R G A D A .
8 4 ,
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
L a i zqu ierda es la c o l u m n a c a r g a da y cont iene los efectos del peso de los sedimentos:
W + S = z + X ( 2 )
C u a n d o están ba lanceadas , 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 hasta la profundidad de compens a c i ó n :
a u m e n t a n su densidad. Es por eso necesario calcular la densidad promedio de los sedimentos a cualquier t i empo anter ior . E s t o se calculó med iante la siguiente ecuac ión ( W a t t s y Steckler , ob . c i t . ) :
Ps = (<j, P w + ( 1 - 4. ) P g ) T i ( 5 )
D o n d e :
Pw W + P , S = P w Z + P ^ (w S — S L — Z ) ( 3 )
resolviendo p a r a z:
Z = S ( — P s ) _ S L ( ) + W ( 4 )
P m — P w P w
P m
E n las e c u a c i o n e s , los t é rminos P m , P w y Ps son las dens idades pro medio del m a n t o , a g u a m a r i n a y sed imentos , r e s p e c t i v a m e n t e , W es la profundidad del a g u a disponible para la s e d i m e n t a c i ó n , S es el espesor total de s ed imentos que exist ían en t iempos a n t e r i o r e s a la c u e n c a , esto es la c o l u m n a d e c o m p a c t a d a , Z es la profundidad b a j o el nivel del m a r en la cual el piso o c e á n i c o e s tar ía c u a n do la c a r g a de sed imentos 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 están incluidos los efectos de c a r g a de a g u a debido a los c a m b i o s en el nivel del m a r ( S L ) .
L o s sedimentos al ser c o m p a c t a d o s
P g = densidad de granos T i = espesor de intervalo
4", P w y S = ya han sido definidos p r e v i a m e n t e
L a gráf ica de geohistoria o sepult 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 técnica de análisis de subsidencia apl icada a datos pro venientes del pozo I n é s — 1 . L a representación gráfica del t i empo se mues tra sobre el eje horizontal y la de profundidad sobre el eje vert ical . El diag r a m a m u e s t r a la subsidencia total de la C u e n c a de Sabinas c o n t r a t i empo. L a s m í n i m a s profundidades de la paleobat imetr ía , se m u e s t r a n en la p a r te superior de la gráfica por líneas verticales. Los espacios verticales mostrados en la par te inferior de la c u r v a de subsidencia son el r a n g o de inexact i tud en la profundidad del a g u a . L a gráf ica m u e s t r a también la subsidencia t ec tón ica del pozo Inés—1 obtenida después 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 dudas en la profundidad
85
J U R Á S I C O C R E T A C 1 C 0 T E R C 1 A R 1 C ) J •EDIO I t R D 1 0 T E U P R A N O T A a. 0 1 0 PALEO E O C E N O OLIGOCENO M I O C E N O
CM.L o x F |KI. ITITHO. BERR . |VALAN¡ HAUT |BAR. | APT | A L B 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
o
I -
2
o
o <
O
ce
Q.
- | — M C , -
SUBSIDENCIA — INICIAL 1 SUBSIDENCIA T E R M O T E C T O N I C A -
-LEVANTAMIENTO Y EROSION
— OROGENIA LARAMÍDICA-
170 160 130 140 lio 120 tío 100 90 BO TO 60 30 * 0 30 20 INES-1
FCNHACIOIt
A USTI». / M e ,
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/ M e ,
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M e i TUUUUPfcS
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BASUKTP T M U O
00
FIG. 15 DIAGRAMA DE GEOHISTORIA MOSTRANDO LA SUBSIDENCIA TOTAL Y LA SUBSIDENCIA TECTÓNICA
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
pa leobat imétr i ca . E l á r e a p u n t e a d a , representa la subsidencia debido al peso de los s ed imentos y el á r e a a c h u rada r e p r e s e n t a la subs idenc ia tectónica.
Subsidencia Tectónica
El mode lo de p lacas t ec tón icas establece que p a r a la creac ión de la corteza o c e á n i c a , m a t e r i a l ca l iente de la astenósfera es e m p l a z a d o en 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 acrec ionado h a c i a las p lacas a a m b o s lados de las cordi l leras o c e á n i c a s , en un proceso c o n o c i d o c o m o esparc i miento o c e á n i c o . Al t i empo que las placas se v a n s e p a r a n d o de la cordi llera oceánica , c o n t r a c c i ó n t é r m i c a de las placas oceánicas rec ientemente formadas, p r o v o c a un incremento en sus densidades y espesores d a n d o c o m o resultado u n a subsidencia pasiva isos-tática y la formac ión de cuencas oceánicas ( T u r c o t t e y A h e r n , 1 9 7 7 ) .
Estudios en c u e n c a s oceán icas muestran q u e hay u n a re lac ión entre la var iac ión del flujo t é r m i c o y la ba t imetría del piso o c e á n i c o , c o n el incremento 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 separarse de las zonas de r u p t u r a ( S c l a t t e r y F r a n c h e -t e a u , 1 9 7 0 ) . B a s á n d o s e en la topografía de la cord i l l era o c e á n i c a , Parson y S c l a t t e r ( 1 9 7 7 ) e n c o n t r a r o n una re lac ión lineal e n t r e la subsidencia y la raíz c u a d r a d a del t i empo durante los p r i m e r o s 6 0 a 7 0 m . a . de
subsidencia, y u n a curva de subsidenc ia exponenc ia l p a r a el piso oceán ico de edad más ant igua. Subsidencia exponencial parec ida h a sido observad a p a r a m á r g e n e s c o n t i n e n t a l e s (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 cuencas ( R o y d e n et. a l . , 1 9 8 3 ; Sc later et. al. 1 9 8 0 ) .
El mode lo de M c k e n z i e (ob . c i t . ) para el desarrollo de cuencas sedimentarias se m u e s t r a en la figura 16 . E n este modelo de es t i ramiento , la litosfera de espesor original ( 1 ) al t i empo = O es r e e m p l a z a d a por un factor B
p a r a producir u n a subsidencia inicial controlada por falla. E n términos reales, J a r v i s y M c k e n z i e ( 1 9 8 0 ) han m o s t r a d o que el e s t i ramiento instantáneo puede ser u n a suposición razonable dondequiera que la duración de extensión sea m e n o r de 2 5 m . a . L a extensión causa que corrientes de m a terial caliente de la estenósfera asciendan c r e a n d o u n a a n o m a l í a t é r m i c a . Al t i empo = OO la a n o m a l í a t érmica decae por conducc ión , produc iendo e n g r o s a m i e n t o de la litosfera y subsidenc ia contro lada t é r m i c a m e n t e . E s te proceso permite la formación de la c u e n c a . L a magni tud de la subsidencia inicial, la subsidencia 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 térmico están en función de la cant idad de est iramiento ( B ) de la cor teza ( M c k e n s i e , ob . c i t . ) . ( V e r apéndice ) .
B a s a d o en este concepto , la subsidenc ia tec tónica en la C u e n c a de Sa-
87
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
CONDICIONES I N I C I A L E S
L I T O S F E R A
/ / / / / / / / / / / A S T E N Ó S F E R A
O T IOOO°c
D I S T E N S I O N t = 0 B a
Î l / B
l
o T IOOO°c I I I
E N F R I A M I E N T O
n r m
^/////.
t = 0 0 T l O O C c -1 1 I
^ V 7 7 7 7 7 7 7 7
D E S P U É S D E M c K E A / Z / E , /978.
FIG.16 . DIAGRAMA MOSTRANDO EL 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 .
8 8
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
binas p u e d e e s tar r e s u m i d a en dos principales fases: ( 1 ) subs idenc ia inicial y ( 2 ) subs idenc ia t e r m o t e c t ó n i c a (figura 1 5 ) .
L a subs idenc ia inicial o subsidencia 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 tosfera se a d e l g a z a y es reemplazada por corr ientes ascendentes pasivas de m a t e r i a l ca l iente de la estenósfera. L a t e c t ó n i c a ex tens iona l durante este p e r í o d o t iene rasgos estructurales y sed imento lóg icos c a r a c terísticos. C u a n d o la extens ión se presenta, el deb i l i t amiento en la c o r t e z a se manifiesta p o r la f o r m a c i ó n de gra bens y horsts y fa l lamiento l ístrico. Los s ed imentos 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 local-mente y depositados r á p i d a m e n t e . E n la C u e n c a de Sabinas este periodo parece h a b e r d u r a d o c e r c a de 2 0 m . a .
L a segunda fase importante de subsidencia es la subs idenc ia t e r m o t e c t ó nica, la cua l se debe al e n f r i a m i e n t o pasivo de la c o r t e z a y del m a n t o superior h a c i a el equil ibrio 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 esta fase p a r e c e h a b e r sido modi ficada o c o n t r o l a d a l o c a l m e n t e por el m o v i m i e n t o de fallas ac t ivas s i tuadas en las m á r g e n e s de los e l e m e n t o s de Coahui la y El B u r r o . L a s facies de depósito de las s e c u e n c i a s del C r e t á c i c o Super ior fueron g o b e r n a d a s p o r esta tectónica: c a r b o n a t o s de a g u a s someras en el c e n t r o de la c u e n c a y sedimientos c lást icos t err ígenos en las m á r g e n e s de los e l e m e n t o s posit ivos.
E s t a e t a p a inicial de subsidencia tectón ica d u r ó a lrededor de 2 5 m . a . en la C u e n c a de Sabinas. D u r a n t e la etap a final de la subsidencia t e r m o t e c t ó n ica , los m o v i m i e n t o s a lo largo de la falla t e r m i n a r o n y las facies sedimentarias se extendieron reg ionalmente a través de los e l ementos e m e r g i d o s .
L a subs idencia de la c u e n c a finalizó c u a n d o toda la región 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 debido 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 ha sido definid a en t i empo de 4 0 m . a . a 8 0 m . a . ( C o n e y , o b . c i t . , 1 9 7 6 ) .
E n c u e n c a s f o r m a d a s por distensión, el factor de est iramiento ( B ) controla la cantidad de subsidencia y flujo t é r m i c o a t ravés del t i e m p . El proce d imiento siguiente fue uti l izado p a r a ca l cu lar el factor B de la C u e n c a de Sabinas en la local ización del pozo I n é s — 1 . U n a vez que los c o m p o n e n tes de subsidencia a c u m u a d o s por la c a r g a s ed imentar ia han sido e l iminados de la c o l u m n a , la subsidencia restante o subsidencia tectónica fue c o m p a r a d a con un conjunto de c u r v a s de subsidencia p a r a diferentes vaüores de ( B ) generados con las fórmulas de Mckinz i e ( o b . c i t . ) .
L a figura 17 es u n a gráfica de la subsidencia tec tónica p a r a el pozo I n é s — 1 obten ida después del " b a c k -s tr ip ing" a través del t i empo . L a fig u r a m u e s t r a la subsidencia c o n t r o lada por falla y la subsidencia t e r m o -tectónica. Sobre el á r e a producida por
89
J u R A S I C 0 c R E T A C 1 C O
MEDIO T A R D 1 0 T E M P R A N 0 T A R D I 0 T
e 1 CALL 0 I F 1 K 1 I T 1 T K 0 fi E R R I VAL A N H A U T 1 BAR 1 ART | A L S 1 A K 0 C E I i a | T { { s « { c i l l P A I I H A A S T
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.
S U B S I D E N C I A
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
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
efectos t ermotec tón icos h a n sido m a r cadas tres c u r v a s de subs idenc ia termotec tón ica p r o n o s t i c a d a s . C o m p a rando las c u r v a s de subs idenc ia p a r a las betas d a d a s , la c u r v a de subsidencia t e r m o t e c t ó n i c a o b t e n i d a después del " b a c k s t r i p p i n g " p a r e c e co inc idir mejor con b e t a = 1 . 6 .
HISTORIA T E R M I C A
L a generac ión de h i d r o c a r b u r o s líquidos proven ientes de la m a t e r i a or gánica p r e s e r v a d a en los s ed imentos , es en par te deb ida al p r o c e s o de m e tamorfismo orgánico o m a d u r a c i ó n de la mater ia o r g á n i c a . E l proceso de alteración t é r m i c a o c u r r e d u r a n t e la sed imentac ión y subs idenc ia en u n a cuenca. A u n q u e var ios factores contribuyen a la t rans formación de la m a teria o r g á n i c a , las r e a c c i o n e s qu ími cas para la generac ión de h i d r o c a r b u ros depende pr inc ipalmente de la temperatura y durac ión del ca lentamiento (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 historia de t e m p e r a t u r a de la c o l u m n a sedimentaria. L a historia t é r m i c a que los estratos s e d i m e n t a r i o s h a n expe r imentado d u r a n t e la evo luc ión de la cuenca, esa d i r e c t a m e n t e re lac ionada al flujo t é r m i c o p r o v e n i e n t e del interior de la t i e r r a , a los i n c r e m e n t o s de profundidad de 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 rans ferencia de ca lor , el cua l en la m a y o r í a de
las c u e n c a s sed imentar ias , es predom i n a n t e c o n d u c t i v o . L o s p r i m e r o s dos factores responden al porcenta je de enfr iamiento de la estenósfera 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 cuencas antiguas c o m o la de Sabinas , las med idas de fiujos t érmicos actuales no son relevantes p a r a determ i n a r paleotemperaturas . Sin e m b a r go, la evolución del fiujo térmico y los porcentajes de subsidencia pronost i cados por un modelo extens ional , pueden ser usados 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 predec ir 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 horizontes s ed imentar ios específicos ( R o y d e n et . a l . , 1 9 8 0 ) .
T o m a n d o en c u e n t a que la C u e n c a de Sab inas tiene un origen extensional, tres procedimientos fueron empleados 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 mater ia org á n i c a en los es tratos sedimentar ios: ( 1 ) el factor de e s t i ramiento ( B ) fue de terminado por el método de "backs tr ipping"; ( 2 ) el factor beta predijo el flujo de ca lor c o n t r a t iempo y así las p a l e o t e m p e r a t u r a s p a r a horizontes estrat igráf icos específicos y ( 3 ) los valores de p a l e o t e m p e r a t u r a s fueron usados en el cálculo del índice de m a d u r e z t i e m p o — t e m p e r a t u r a ( I T T ) ( W a p l e s , ob . c i t . ) .
El flujo t é r m i c o pronos t i cado por el modelo extensional fue usado en la ecuación de R o y d e n et. a l . , 1 9 8 0 , par a ob tener las p a l e o t e m p e r a t u r a s de
9 1
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
un horizonte sedimentar io a la p r o fundidad Z .
T = T .
donde:
J Q . ( t ) K
dz ( 6 )
T = t e m p e r a t u r a T j = t e m p e r a t u r a en la su
perficie Z = profundidad Q ( 4 ) flujo térmico K = conduct iv idad t é r m i c a de
sedimentos
L a ecuación ha sido modif icada dando un valor constante de la conductividad térmica de sedimentos par a m a n t e n e r simplicidad en las e c u a ciones. L a conduct ividad t érmica fue cons iderada invariable con el increm e n t o de t e m p e r a t u r a y poros idad. L a contribución a la generación de calor por el deca imiento radiact ivo no fue cons iderado. El flujo t érmico (QíO) f'J^ calculado mediante la ecuación ( 5 ) del apéndice , util izando B = 1 .6 , valor de extensión que fue deducido p a r a la C u e n c a de Sabinas . Se a s u m e que el flujo t é r m i c o no v a r i a con la profundidad (Turcot te y A h e m , ob . c i t . ) . L a historia de t e m p e r a t u r a ca lcu lada se m u e s r a en la figura 18 .
L a historia de m a d u r a c i ó n térmic a de la c u e n c a , involucró el análisis
del intercalo de t iempo durante el cual los sed imentos están sujetos a varias t e m p e r a t u r a s . L o p a t i n ( 1 9 7 1 ) , Con-n 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 re lac ión p a r a calcular el g r a d o de m a d u r a c i ó n t érmica de la m a t e r i a o r g á n i c a presente en los sed imentos , b a s a d a en la relación t i e m p o — t e m p e r a t u r a . Experimental -m e n t e el p o r c e n t a j e de reacc ión para la a l terac ión t é r m i c a de sedimientos o r g á n i c o s , se dupl ica por c a d a 1 0 ° C de i n c r e m e n t o en 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 , mostró que sus aproximaciones siguen la e c u a c i ó n de A r r h e n i u s .
L o s va lores de m a d u r a c i ó n térmic a en la C u e n c a de Sab inas , se obtuvieron utilizamdo la siguiente ecuación de W a p l e s ( o b . c i t . ) .
I T T 2" A T n (7)
D o n d e n min y n m á x son los valores de t e m p e r a t u r a s m á s alta y más baja del intervalo ana l i zado y T n es el t iempo que t a r d a el intervalo en inc 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 paleotemperaturas usadas en la ecuac ión y que a p a r e c e n en la figura 18 fueron las pronos t i cadas mediante el mode lo extens ional .
L o s valores de I T T fueron convertidos al de refracción de vitrinita usan-
92
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
T A B L A 1
C O R R E L A C I Ó N D E L I N D I C E D E T I E M P O — T E M P E R A T U R A ( I T T ) C O N R E F L E C T A N C I A D E V I T R I N I T A ( R o )
R o I T T R o I T T
0 . 3 0 1 1 . 3 6 1 8 0
0 . 4 0 1 1 . 3 9 2 0 0
0 . 5 0 3 1 . 4 6 2 6 0
0 . 5 5 7 1 . 5 0 3 0 0
0.60 10 1 .62 3 7 0
0.65 15 1 . 7 5 5 0 0
0 . 7 0 20 1 .87 6 5 0
0 . 7 7 30 2 . 0 0 9 0 0
0 . 8 5 40 2 . 2 5 1 , 6 0 0
0 . 9 3 56 2 . 5 0 2,700
1 . 0 0 75 2 . 7 5 4 , 0 0 0
1 .07 92 3 . 0 0 6 , 0 0 0
1 . 1 5 110 3 . 2 5 9 , 0 0 0
1 . 1 9 120 3 . 5 0 1 2 , 0 0 0
1 .22 130 4 . 0 0 2 3 , 0 0 0
1 . 2 6 140 4 . 5 0 4 2 , 0 0 0
1 . 3 0 150 5 . 0 0 8 5 , 0 0 0
9 3
BOL. ASOC. M É X . G E O L . PETR.
do la tabla de corre lac ión de W a p l e s
(op . c i t . ) ( tabla 1) . Estos valores de
m a d u r a c i ó n fueron usados p a r a re
construir la historia t érmica de la m a
teria orgán ica .
L a figura 18 mues tra la historia de
maduración de la C u e n c a de Sabinas.
Los resultados del análisis indican que
la cuenca no estuvo en condiciones de
generar h idrocarburos sino hasta ha
ce a p r o x i m a d a m e n t e 140 m . a .
Estudios geoquímicos en rocas de
la C u e n c a de Sabinas ( V a n Del inder
y Holguin, 1 9 8 1 ) , indican que las for
maciones L a Cas i ta y L a P e ñ a son las
mejores rocas generadoras ( K i m m e
r idgiano—Tithoniano y Apt iano) por
su alto contenido de c a r b ó n orgáni
co. L a historia de sepultamiento de es
tas formaciones se muestran con la zo
na de generac ión de aceite en la figu
ra 18.
C o m o se indicó en la figura, la ge
neración de aceite en la Formac ión L a
Cas i ta empezó a p r o x i m a d a m e n t e ha
ce 120 m . a . c u a n d o esta unidad en
tró en la zona de generac ión de acei
te, mientras que en la F o r m a c i ó n L a
P e ñ a se pronost ica haber e m p e z a d o
a generar hidrocarburos hace unos 70
m . a .
L a F o r m a c i ó n L a C a s i t a dejó la
ventana del aceite hace 9 8 m . a . y con
tinuó sepultándose hasta a lcanzar ni
veles altos de m a d u r a c i ó n . P o r lo que
se pronost ica producc ión principal
mente de m e t a n o p a r a los yac imien
tos generados por esta unidad. El acei
te generado por la F o r m a c i ó n L a Ca
sita d u r a n t e el intervalo de 120 m.a.
a 9 8 m . a . , tuvo suficiente t iempo pa
r a m i g r a r y perderse antes de que se
c r e a r a n las t r a m p a s estructurales du
rante la d e f o r m a c i ó n l a r a m d i c a (ha
ce a p r o x i m a d a m e n t e 6 5 m . a . ) .
L a c u r v a de sepul tamiento de la
F o r m a c i ó n L a P e ñ a indica que se
m a n t u v o por largo periodo dentro de
la zona de generac ión de aceite sin al
c a n z a r niveles altos de madurac ión .
Sin e m b a r g o , no se h a n encontrado
manifes tac iones de acei te en interva
los a r r i b a de la F o r m a c i ó n L a Peña
(a excepc ión del á r e a sur de Piedras
N e g r a s ) . L a ausenc ia de hidrocarbu
ros provenientes de la F o r m a c i ó n L a
P e ñ a puede atr ibuirse a que las con
diciones de a c u m u l a c i ó n han sido ad
versas ya que no existen buenas ro
cas a c u m u l a d o r a s a d e m á s de que ge
n 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.
L a producción de hidrocarburos en
la C u e n c a de Sabinas es casi comple
t a m e n t e de gas y en niveles abajo de
la F o r a m a c i ó n L a P e ñ a y por consi
guiente compat ib l e con la interpreta
ción g e o q u í m i c a .
APLICACIÓN A LA EXPLORACIÓN PETROLERA
L a acumulac ión de aceite y gas son
el resul tado de u n a serie de procesos
94
BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.
geológicos que ocurr ieron durante la historia de u n a c u e n c a sedimentar ia . El mater ia l orgán ico , c o m o parte de los sedimientos, es progres ivamente a c u m u l a d o y sepultado durante la subsidencia de la c u e n c a . Al t i empo que la c a p a sedimentar ia es sepultada , existe un incremento de t emper a t u r a que afecta al mater ia l orgáni co , el cual bajo u n a m a d u r a c i ó n suficiente podrá generar h idrocarburos . U n a vez que los hidrocarburos son expulsados de las capas generadoras , pueden migrar y acumularse en t r a m pas.
El análisis de la subsidencia de cuencas permite en muchos casos, est i m a r el estado de m a d u r a c i ó n de la r o c a g e n e r a d o r a .
El modelo discutido aquí es usado en la siguiente secuencia:
• El análisis de geohistoria, nos da la reconstrucc ión de sedimentación y subsidencia de la c u e n c a a través del t i empo.
• E n cuencas formadas por extensión, el modelo t ermotec tón ico reconstruye la historia del flujo térmico y así, las pa leotemperaturas de la c u e n c a sedimentar ia crec iente .
• L a historia de la t e m p e r a t u r a a cualquier nivel de la co lumna sed i m e n t a r i a , es acop lada con 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 mater ia l
o r g a n i c o . • El m o d e l o de m a d u r a c i ó n per
mite d e t e r m i n a r la ventana de generac ión de aceite a través del t i empo .
E l análisis de la in formación dada por el mode lo , nos p r o p o r c i o n a importantes p a r á m e t r o s concernientes a la exp lorac ión pe tro lera: Algunas de las principales apl icac iones son brev e m e n t e descr i tas:
• El e s tado 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 que 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 g e n e r a d o r a .
• T i e m p o de generac ión de hidroc a r b u r o s . L o s va lores de maduración t érmica ( I T T ) para la iniciación y el final de la generación de h i d r o c a r b u r o s , pueden ser de terminados en el d i a g r a m a de geohis tor ia , p a r a definir la vent a n a de generac ión de aceite par a la secc ión c o m p l e t a a través del t i e m p o . L a iniciación de la generac ión 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 zona de la v e n t a n a del ace i te , figura 18.
• E l t i e m p o t r a n s c u r r i d o entre la generac ión de ace i te y su posible a c u m u l a c i ó n en t rampas . U n a vez q u e el t i empo de generac ión se c o n o c e , este puede ser c o m p a r a d o con el t iempo de formac ión de altos estructurales, los
96
V O L . X X X V I , N U M . 2 , 1 9 8 4
cuales p u e d e n c a p t u r a r los hi- • d r o c a r l i u r o s m i g r a d o s . P r o f u n d i d a d a la cual y a n o es posible e n c o n t r a r h idrocarburos . B a s a d o s en el perfil de m a d u r a ción t é r m i c a es posible o b t e n e r la p r o f u n d i d a d de 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 petró leo .
A P É N D I C E
L o s valores de m a d u r a c i ó n conj u n t a m e n t e con los de c a r b o n o orgán ico , pueden ser usados par a d e t e r m i n a r la cant idad de hid r o c a r b u r o s que pueden ser esperados de la r o c a g e n e r a d o r a a cua lquier t i empo en la c u e n c a ( W e l t e y Y u k l e r , 1 9 8 0 ) .
E n el m o d e l o e x t e n s i o n a l de Mckenz ie ( o p . c i t . ) u t i l i zado a q u í , la subsidencia inicial e s ta d a d a por:
a (( P o — P e ) te (1 — a T te ) — a T P ) ( 1 — _ 1 _ ) a a 2 B
P o ( 1 — a T ) — P w donde: a = 1 2 5 K m Po = 3 . 3 3 g c m 3 Pe = . 8 gcm^ Pw = 1 .03 g c m 3 T e = 3 1 . 2 K m a = 3 . 2 8 x 10-5OC-1 T = 1 3 5 0 ° C y = 6 2 . 8 m . a . A = 7 . 5 x 10-3 C a l c m ' ° C t = B =
( 1 )
E s p e s o r de litosfera D e n s i d a d del m a n t o D e n s i d a d del cont inente 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 Coef ic iente de e x p a n s i ó n t é r m i c a T e m p e r a t u r a del m a n t o super ior 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 de la l itosfera T i e m p o B e t a ( F a c t o r de e s t i r a m i e n t o )
L a subs idenc ia t e r m o t e c t ó n i c a esta d a d a por:
St = e (o ) — e ( t ) e(t) Q E o r e x p ( — t / r )
4 a P o a T E o =
n2 ( P o — P w )
( 2 ) ( 3 )
( 4 )
El flujo t é r m i c o p a r a t
K T
Q í t ) = [1
3 0 m . a . se calcula med iante la siguiente expres ión .
2 r e x p ( — t / y ) ] ( 5 )
donde: r = (B / r r ) sin (TT/B) (6)
97
BOL. ASOC. М Е Х . GEOL. PETR.
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