Cuenca Sabinas

BOL. ASOC. MX. GEOL. PETR.

ANLISIS DE SUBSIDENCIA E HISTORIA T R M I C A EN LA CUENCA DE SABINAS, NORESTE D E M X I C O *

Por Juan Antonio Cuevas Leree*

A B S T R A C T

Siratigraphic dala from well Ins1 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 secondorder 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 faultcontrolled 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 imetemperature 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 trmica de la C u e n c a de Sabinas fue reconstruida basndose en datos cstrtigr-licos del pozo Ins1. T o m a n d o en cuenta el concepto de terrenos tectnicos, 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 evolucin tectnica de la cuenca se representa en un diagrama de gcohistoria, el cual est definido por tres periodos: ( 1 ) etapa de ruptura, ( 2 ) subsidencia y sedimentacin y ( 3 ) deformacin y levantamiento.

Mtodos de "backstripping" se utilizaron para calcular la cantidad de subsidencia tectnica. Subsidencia controlada inicialmente por fallas y posteriormente subsidencia controlada inicialmente por fallas y posteriormente subsidencia termotectnica se observaron en la cuenca . U n factor de est iramiento de 1.6 fue determinado para la Cuenca de Sabinas en la localizacin del pozo Ins1 y usado para predecir las palco-temperaturas en los sedimentos. L a historia de la temperatura se conjunt con el ndice de t iempotemperatura ( l ' I T ) para inferir la ventana de generacin 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 .

* Petr leos M e x i c a n o s ,

E x p l o r a c i n D F N E

' * Tes i s de M a e s t r 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

INTRODUCCIN 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 extensin m a r i n a del Golfo de Mxico durante el M e s o z o i c o , d e n t r o del noreste de M x i c o , s i tuado e n t r e las paleopennsulas de C o a h u i l a y T a -maulipas.

En trminos de p lacas t e c t n i c a s , la historia depositacional de la C u e n c a de Sabinas representa la evoluc in de una cuenca de " r i f t " i n t e r c o n t i n e n -tal la cual est 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 el Ocano A t l n t i c o y el Gol fo de Mxico.

Tomando en cuenta la posicin tec-tnica 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-cin 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 el falla-miento de bloques y la f o r m a c i n de grabens, ( 2 ) un e s t a d o de subs iden-cia termotectnica d u r a n t e el cua l se deposit el conjunto sobreyac iente del Mesozoico Super ior y ( 3 ) t e r m i n a c i n de la subsidencia deb ido a la in tensa deformacin y fal lamicnto inverso que proNoc el l e \ 'antamiento de la regin 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 tensfera , p r o -v o c a d o por el ade lgazamiento de la li-tosfera, controla la formacin 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 a t 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 tensfera 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 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 in entre subsidencia y sed imentac in , a d e m s estn influenciados por un n m e r o de factores incluyendo la paleogeografa, 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 tn ica , debido a que el mater ia l o r g 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 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 n del petr 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 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 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 evolucin de la c u e n c a , tambin 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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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 r m i c a de u n a c u e n c a s ed imentar ia , es el p a r m e t r o c lave p a r a la generac in de h i d r o c a r b u r o s lquidos, los cuales son el produc to de la m a d u r a c i n t r m i c a de la m a t e r i a o r g 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 in y a c u m u l a c i 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 n de estructuras dentro de la cuenca; mien-tras que la generac in y preservac in de aceite depende de las condic iones t rmicas a travs del t i e m p o geolgi-c o . E s t a r e l a c i 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 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 n , as c o m o la c a n t i d a d , cali-dad y el estado de preservacin del pe-trleo .

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 evolucin de la C u e n -c a de Sab inas , c o m o u n a funcin del enfriamiento de una anomal a t rmica y sus implicaciones p a r a la generac in 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 totectnicos sobreyac i en te s p u e d e n ser delineados p o r anlis is de t e r r e n o s en la regin 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 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 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 pequeos 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 m b o l o m u e s t r a la loca-l izacin 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 ) 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 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 n de N o r t e a m 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 estn e x p u e s t o s en el 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 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 m b r i c o sobre-pues to p o r m 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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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 o al c ierre del O c a n o P r o t o A t l n t i c o ; c u a n d o Africa, S u d a m r i c a y N o r t e a -m 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 r f i c a s de bajo g r a d o (esquis-to v e r d e ) inc luyendo filitas, m 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 n i c o M a r a t h 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 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 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 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 n i c o a p 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 lcnicas in termedias e in trus iona-d a por g r a n i t o tr is 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 cercanas de C i u d a d Vic-toria , T a m p s . E s t const i tuido por un c o m p l e j o m e t a m r f i c o p r e c 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 flucta del O r d o -vc ico al P e n s i l v n i c o , c u l m i n a n d o con un flysh p 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 ls 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 n i c o s y ocas iona les r o c a s v o l c 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 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 depsi tos de un a r c o m a g m 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 n N a z a s es un depsito in-t r a c o n t i n e n t a l de o r i g e n t ec tn 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 n L a se-c u e n c i a es t f o r m a d a p o r clastos te-rr genos , c a r b o n a t o s y r o c a s evapor -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 n m a r i n a q u e se or ig in a

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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 -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 indolos 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 o s , cons t i tuyen el relieve del b a s a m e n t o . L a asoc iac in 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 n en la deformacin 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 litolgicos importantes c o m p o n e n la estratigrafa del conjunto (f igura 2 ) .

Terr genos c lst icos del J u r 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 ms 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 bas amento . 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 gneos y vo lcn icos ( c o n g l o m e r a d o s bsales) (2 ) areniscas costeras ( F o r m a -cin 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 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 lst icos que g r a -dan 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 -macin L a C a s i t a ) . E l espesor de la

s ecuenc ia j u r s i c a super ior v a r a de c e r o en el e l emento posit ivo a 4 8 7 m. en el 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 depsitos gruesos de sal ( 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 g e n o s Cls 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 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 clst icos terr genos c e r c a de los flancos de los e lementos positivos y evaporitas en reas 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 arcsicas 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 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 r e a s y l imolitas con do lomas 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 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 a ( F o r m a c i 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 n C u p i d o ) .

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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 DOLOMA 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 slo en las mrgenes de los e l e m e n t o s positivos mientras que las d e m s es tn disper-sas y ocurren en suces in vert ica l a travs de la c u e n c a . El e spesor de la secuencia c r e t c i c a inferior v a r a de-pendiendo de la posicin d e n t r o de la cuenca, pero el e spesor p r o m e d i o en el rea 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 SuperiorAlbiano (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 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 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 seccin es u n a s ecuenc ia unifor-me de lutitas fosilferas 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 n L a P e -a). Sobre la P l a t a f o r m a de C o a h u i -la, la misma unidad est representada por lutitas l i g e r a m e n t e c a l c r e a s , li-molitas y aren i scas ( F o r m a c i 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 , milili-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 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 n T a maul ipas S u p e r i o r ) .

3 ) Cal izas , calizas dolomit icas , dolomas y yeso ( F o r m a c i n A c a t i ta) con facies arreci fales de cal izas de rudistas ( F o r m a c i 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 s alta de la secuenc ia del C r e t c i c o M e d i o , la cual se enc u e n t r a ampl iamente distribuida en el r e a , son lutitas fosilfras 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 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 tn ica de es tratificacin m e d i a a gruesa ( F o r m a c i n George town) . El espesor de la secuencia comple ta del C r e t 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 c i c o Superior son principalmente rocas c a r b o n a t a d a s , pero tambin cont ienen capas de terr genos 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 n del R o ) , cub ier to

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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 tn ica ( F o r -m a c i 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 imolt icas ( F o r m a -cin 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 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 flucta entre 2 0 0 a 5 0 0 m. de espesor.

Arenas y Lutitas del Campaniano Maestrichtiano (Mc)

Sedimientos terrgenos clsticos del C r e t c i c o S u p e r i o r de la C u e n c a de Sabinas estn 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 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 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 clst 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 g-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 estn 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 .

gneos 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 d i c o s de c o m p o s i c i 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 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 l-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 in e s t e o e s t e .

gneos 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 r e a : (1 ) L a v a s de c o m p o s i c i n in termedia , las cuales estn asoc iadas con cuerpos in-trus ivos l a r a m d i c o s , y ( 2 ) lavas ba-slt icas f o r m a n d o p e q u e a s mesetas en el 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 (CU)

Sed imentos c lst 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 fsiles r e t r a b a j a d o s del C r e -t c i c o , e s tn e x p u e s t o s en la parte oriental del r e a . Es tas rocas sedimen-

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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 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 x i c o . Sus espesores v a r a n de 4 0 0 a 1 , 0 0 0 m .

Aluvin Cenozoico (a)

Grava , b r e c h a s , a r e n a s n o s lo-dos aluviales, fueron depos i tados en depresiones topogrf i cas y valles sin-clinales.

SNTESIS TECTNICA

En la evoluc in t e c t n i c a del N o -reste de M x i c o se reconocen cinco es-tados tectnicos 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 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 rs i co T a r d o al C r e t c i c o T a r -do; (4) Orogen ia L a r a m d i c a del C r e -tcico T a r d 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 x i c o se encuentra o c u l t a p o r e s t ra tos m s j -venes y eventos tec tnicos sobrepues-tos, la conf igurac in 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 x i c o (Gonzlez, 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 r e a Las Del iciasAcatita ( 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 cerr ( G r a h a m et . a l . , 1 9 7 5 ) c u a n d o el cinturn de s u t u r a de u n a colisin

arcocont inenta l o cont inenta lcon-tinental se desarrol l ( 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 n que invo lucr N o r t e a m 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 -spico T a r d o en la porc in centra l de los A p a l a c h e s y lleg a ser sucesiva-m e n t e m 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 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 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 -mrf 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 r i c a ( C a m p a y C o n e y , ob. c i t . ) .

U n a t ec tn ica de tipo extens ional afect la regin desde el T r i s i c o M e -dio al J u r s i c o T a r d o , inicindose por el r o m p i m i e n t o y s eparac in que ori -gin la parte central del Atltico Norte y el Golfo de M 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 caus u n a emersin regional, u n a seg-m e n t a c i n de bloques por fallas nor -males lstricas y el relleno de c u e n c a s de r u p t u r a . L a in terpre tac in de sec-c iones s smicas a t ravs de la C u e n c a de Sabinas m u e s t r a q u e la conf igura-cin del basamento se presenta en for-m a de grabens y horsts ( M a r t n e z D o m i n g o 1 9 8 4 , c o m u n i c a c i n perso-nal ) . L o s grabens f o r m a n c u e n c a s lo-

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cales en las cuales hay sed imentos c lst 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 s j o v e n que en la del Golfo de M x i c o .

L a subs idencia en el Golfo de M x i co cont inu 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 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 x i c o y c o n la F o r m a c i n M i n a s Vie jas del 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 depsitos 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 s i c o T a r do , ya que en el 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 tn 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 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 lacgenos ( 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 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 aulacgeno (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 s re lac ionada en t iempo (Jurs i co M e d i o T a r d o ) a la

fase de d e r i v a y e x p a n s i n del piso o c e n i c o en el Gol fo de M 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 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 travs de M x i c o , desplazand o a S u d a m r i c a h a c i a el sureste en relacin a N o r t e a m 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 ) postul 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 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 x i c o , fueron t a m b i n postulados por D e C s e r n a ( 1 9 7 6 ) . E s t a s es tructuras es tn g e n e r a l m e n t e ocu l tas debajo de sed imentos m s j 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 s i c o T a r d o , el Golfo de M 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 sin m a r i n a q u e se d e s a r r o l l desde el J u r s i c o T a r d o h a s t a el C r e t c i c o T a r d 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 t 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

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

C L S T I C O S TERRGENOS CONTINENTALES

g g j ) T E R R 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 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


T I E R R A P O S I T I V A

T E R R G E N O S C L 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 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 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

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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 deps i to de sal y e v a p o r i t a s (Formacin O l v i d o ) . H u b o t a m b i n un aporte s ign i f i cante d e t e r r g e n o s clsticos ( F o r m a c i 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 depsito 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 paleogeogrfico 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 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 f c o s f u e r o n c o n figurados b a s 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 ms. L a s e d i m e n t a c i n e v a p o r t i c a fue r e e e m p l a z a d a p o r deps i to s de carbonatos y lu t i tas ( F o r m a c i 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 -tectnica y la s e d i m e n t a c i 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 rsico y C r e t 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 g e n o s clsticos 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 g e n o s c ls 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 n c ls t i ca t a m b i n se d e s a r r o l l 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 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 .

L a t r a n s g r e s i n c o n t i n u d u r a n t e el C r e t 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 clsticos en los flancos de los e l ementos e m e r g i d o s . E l p lano paleogeogr 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 deps i to l a g u n a r de la F o r m a c i n Padil la , la cual pos ter iormente fue r e e m p l a z a d a por sed imentos clst icos finos d e la F o r m a c i n L a M u l a . El p lano paleogeogrf ico p a r a este per odo 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 r q u e z et. a l . , 1 9 7 6 ) c o n t i n u 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 in 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 n L a V i r g e n ) . El p lano paleogeogrf 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 X . G E O L . P E T R .

TERRGENOS CLSTICOS 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 ) TERRGENOS C L 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 G E N O S C L 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 A ( F M . L A V I R G E N ) T E R R G E N O S C L 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


TERRGENOS C L 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 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 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 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 r e a , pero g r a d 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 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 o , un i m p o r -tante c a m b i o en la e v o l u a c i n de la cuenca est 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 n entre los carbonatos de a g u a s s o m e r a s de la Formacin 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 n L a P e 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 -motectnica e s t 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 in m a r i n a c u b r i 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 n cont i -nu durante el pr inc ip io del C r e t c i -co Tard o . L a s e d i m e n t a c i 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 terrgenos arci l losos. El pa trn

depos i tac ional a l r e d e d o r de la reg in indica que el origen de los clsticos te-rr genos 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 -leogeogrf 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 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 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 laramdico . El plano paleogeogr-fico de es ta 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 r e a e x p e r i m e n t u n a e m e r s i n im-p o r t a n t e y la subs idenc ia t e r m i n .

Al final del C r e t 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 trminos de placas tec-tn icas , la d e f o r m a c i 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 n de un m o v i m i e n -to lento y obl icuo , r p i d a m e n t e con-verg i 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 i 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 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 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


TERRGENOS C L 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 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.)

DOLOMAS 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 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 TARDO

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

.'.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


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 estn 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 l t imo evento t ec tn ico importante posterior a la deformacin lar a m 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 caus un per iodo de l e v a n t a m i e n t o y t e c t 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 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 . ) .

ANLISIS 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 in de la m i s m a . L a s e c u e n c i a e s tra t igr 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 geolgicos co m o depositacin, c o m p a c t a c i n , falla-m i e n t o , subs idenc ia t e r m o t e c t 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 tcnicas de anlisis 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 igrf icos y pa leobat imtr icos inc l u y e n d o espesores , l i tologa, 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 anl is is d e subs idenc ia para la C u e n c a de Sab inas , se efectu con datos del pozo I n s I . Geogrficamente el pozo se local iza en la porcin 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 l oca l i zado cerca de su d e p o c e n t r o . A d e m s , perfor una c o l u m n a e s t r a i g r f i c a cas i completa que fue m u e s t r e a d a c o n varios ncleos 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 in .

L a e s t r a t i g r a f a y la paleobatimetr a o b t e n i d a s del p o z o InsI se m u e s t r a n en la figura 1 2 . L o s nombres de los fsiles nd ice que aparecen en la m a r g e n d e r e c h a de la grfic 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 a se o b t u v o pr inc ipa lmente por anlisis de litofacies. E s t a informacin 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 c n i c a de anl is is de cuenc a , la h i s tor ia de la s e d i m e n t a c i 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 .

A P T .

B A R .

<

H A U. u

V A L .

(t

B E R R .

TIT. KIM.

TARDO 0

(0 <

MEDIO D ->

NERTICO B A T I A L

Va A

METROS Globotruncana sp. Pithonella sp. Pithonella frjol

- Colomiella recto semiloricGta,C .

Nannoconus trultti, N minutus a lgos ,cor les

- Orbitollna s p .

Chofatello deciplens Favreino salevensis

Colpionella alpino Colplonella ellptica

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 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


H i n t e , 1 9 7 8 ) . El anlisis de c u e n c a es un proced imiento estratigrfico c u a n -t i tat ivo d o n d e la i n f o r m a c i n es tra t i -gr f i ca y p a l e o b a t i m 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 n de s e d i m e n t o s , es-t p l a s m a d a en grf icas de t i e m p o c o n t r a espesor . L a es trat igraf a c u a n -t i ta t iva es la a s i g n a c i n n u m r i c a de e d a d en a o s y p a l e o b a t i m e t r a en m e t r o s a unidades de la seccin es tra-t igrf ica .

L a figura 13 i lustra los c o n c e p t o s bs icos i n v o l u c r a d o s en el anlis 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 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 a , pa-r a es tablecer e s t imac iones prec isas de los c a m b i o s de e levac in 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 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 in 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 n en la c o m p a c t a c i 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 inan c o m p a c t 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 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 evolucin 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 igrf 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 igrf icas ident i f i cadas , los fsiles ndices 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 in 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 n d e c o r t e s . S e us la es-c a l a de t i e m p o g e o l 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

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 N D E S E D I M E N T O S A T R A V 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


la e d a d abso luta de los hor i zontes estrat igrf icos . L a precisin en la determ i n a c i n de a lgunas edades b ioes trat igrf 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 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 paleontolgicos de m i c r o -fauna bentnica , nos dan la clave p a r a la d e t e r m i n a c i n de p r o f u n d i d a d p a l eobat imtr ica por ofrecer las m e j o r e s caracter s t icas paleoecolgicas . C u a n do no fue disponible la d e t e r m i n a c i 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 a t enta t i v a p a r a el p o z o I n 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 igrf 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 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 deps i to . E v i d e n c i a s de la c o m p a c t a c i 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 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 in y est i lo l i t izacin ( 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 n

p a r a la c o m p a c t a c i 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 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 n , fue e s t i m a d a m e d i a n t e c lculos en la reducc in 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 n en porosid a d es u n p r o c e s o n o instantneo 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 prd 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 fitologas (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 k e r , 1 9 8 3 ) y todas sig u e n la f r m u l a e x p o n e n c i a l general:

d o n d e :

i .

(1) =

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 ; Schmker 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 cementacin p a r a e x p l i c a r la r e d u c cin en p o r o s i d a d sin c o m p a c t a c i n . El criterio en la ap l i cac in de este factor se bas 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 t i c o s ta le s c o m o presin^disolucin, en la q u e la disolucin 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 -tizacin 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 -sedimentacin h e c h o s en r o c a s de la Cuenca de S a b i n a s ( M r q u e z , 1 9 7 8 ) fueron m u y ti 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 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 transformacin 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 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 n d e la h i s tor ia de la cuenca, la v a r i a c i n del nivel del m a r con respecto al a c t u a l , es u n p a r 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 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 identificacin 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 los c a m b i o s en el nivel del m a r b a s 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 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 eustt 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 flexin y subs idenc ia t e c t 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 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 igr f i ca fue a j u s t a d a por t cn 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 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 especfica. 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 n i c a a t ravs 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


W + S = Z + X

FIG. 14.- DIAGRAMA DE MODELO DE AIRY PARA COMPENSACIN 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 estn 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 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 calcul med iante la siguiente ecuac in ( W a t t s y Steckler , ob . c i t . ) :

Ps = (

J U R 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 LARAMDICA-

170 160 130 140 lio 120 to 100 90 BO TO 60 30 * 0 30 20 INES-1

FCNHACIOIt A USTI. /

M e , usa f neo

/ M e ,

/ M e ,

M e i TUUUUPfcS

M e i

^lCIti

PAOILL& UMtlvCJO

MECHiC*

Mei

U S A I

Mei

BASUKTP T M U O

00

FIG. 15 DIAGRAMA DE GEOHISTORIA MOSTRANDO LA SUBSIDENCIA TOTAL Y LA SUBSIDENCIA TECTNICA

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

pa leobat imtr i ca . E l r e a p u n t e a d a , representa la subsidencia debido al peso de los s ed imentos y el r e a a c h u rada r e p r e s e n t a la subs idenc ia tectnica.

Subsidencia Tectnica

El mode lo de p lacas t ec tn icas establece que p a r a la creac in de la corteza o c e n i c a , m a t e r i a l ca l iente de la astensfera 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 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 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 ocenica , c o n t r a c c i n t r m i c a de las placas ocenicas 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-ttica y la formac in de cuencas ocenicas ( 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 ocen icas muestran q u e hay u n a re lac in entre la var iac in del flujo t r m i c o y la ba t imetra del piso o c e 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 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 n d o s e en la topografa de la cord i l l era o c e 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 in lineal e n t r e la subsidencia y la raz 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 ocen ico de edad ms ant igua. Subsidencia exponencial parec ida h a sido observad a p a r a m 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 trminos 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 instantneo puede ser u n a suposicin razonable dondequiera que la duracin de extensin sea m e n o r de 2 5 m . a . L a extensin causa que corrientes de m a terial caliente de la estensfera asciendan c r e a n d o u n a a n o m a l a t r m i c a . Al t i empo = OO la a n o m a l a t rmica decae por conducc in , produc iendo e n g r o s a m i e n t o de la litosfera y subsidenc ia contro lada t r m i c a m e n t e . E s te proceso permite la formacin 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 r m i c a m e n t e y el flujo trmico estn en funcin 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 apndice ) .

B a s a d o en este concepto , la subsidenc ia tec tnica en la C u e n c a de Sa-

87


CONDICIONES I N I C I A L E S

L I T O S F E R A

/ / / / / / / / / / / A S T E N S F E R A

O T IOOOc

D I S T E N S I O N t = 0

B a

l / B

l

o T IOOOc 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 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 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 estensfera. L a t e c t n i c a ex tens iona l durante este p e r o d o t iene rasgos estructurales y sed imento lg icos c a r a c tersticos. C u a n d o la extens in 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 n de gra bens y horsts y fa l lamiento l strico. Los s ed imentos son g e n e r a l m e n t e clsticos t e r r g e n o s d e r i v a d o s local-mente y depositados r 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 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 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 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 depsito de las s e c u e n c i a s del C r e t c i c o Super ior fueron g o b e r n a d a s p o r esta tectnica: 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 lst icos t err genos en las m 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 tectn ica d u r 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 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 travs 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 finaliz c u a n d o toda la regin e x p e r i m e n t l e v a n t a m i e n t o y d e f o r m a c i 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 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 distensin, el factor de est iramiento ( B ) controla la cantidad de subsidencia y flujo t r m i c o a t ravs 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 izacin del pozo I n 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 tectnica 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 vaores de ( B ) generados con las frmulas de Mckinz i e ( o b . c i t . ) .

L a figura 17 es u n a grfica de la subsidencia tec tnica p a r a el pozo I n s 1 obten ida despus del " b a c k -s tr ip ing" a travs 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 -tectnica. Sobre el 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 DESPUS 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 N I C A

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

efectos t ermotec tn icos h a n sido m a r cadas tres c u r v a s de subs idenc ia termotec tn 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 n i c a o b t e n i d a despus 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 in de h i d r o c a r b u r o s lquidos proven ientes de la m a t e r i a or gnica 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 orgnico o m a d u r a c i n de la mater ia o r g n i c a . E l proceso de alteracin t r m i c a o c u r r e d u r a n t e la sed imentac in y subs idenc ia en u n a cuenca. A u n q u e var ios factores contribuyen a la t rans formacin de la m a teria o r g n i c a , las r e a c c i o n e s qu mi cas para la generac in de h i d r o c a r b u ros depende pr inc ipalmente de la temperatura y durac in del ca lentamiento (Tissot et. a l . , o b . c i t . ) .

U n o de los objetivos principales del anlisis 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 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 in de la cuenca, esa d i r e c t a m e n t e re lac ionada al flujo t 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 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 estensfera en u n a c u e n c a subsidente t 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 rmicos actuales no son relevantes p a r a determ i n a r paleotemperaturas . Sin e m b a r go, la evolucin del fiujo trmico 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 n t r m i c a en horizontes s ed imentar ios especficos ( 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 n t r m i c a de la mater ia org 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 mtodo de "backs tr ipping"; ( 2 ) el factor beta predijo el flujo de ca lor c o n t r a t iempo y as las p a l e o t e m p e r a t u r a s p a r a horizontes estrat igrf icos especficos 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 clculo del ndice 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 r m i c o pronos t i cado por el modelo extensional fue usado en la ecuacin 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


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 trmico K = conduct iv idad t r m i c a de

sedimentos

L a ecuacin ha sido modif icada dando un valor constante de la conductividad trmica 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 rmica 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 contribucin a la generacin de calor por el deca imiento radiact ivo no fue cons iderado. El flujo t rmico (QO) f'J^ calculado mediante la ecuacin ( 5 ) del apndice , util izando B = 1 .6 , valor de extensin 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 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 n trmic a de la c u e n c a , involucr el anlisis

del intercalo de t iempo durante el cual los sed imentos estn 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 in p a r a calcular el g r a d o de m a d u r a c i n t rmica de la m a t e r i a o r g n i c a presente en los sed imentos , b a s a d a en la relacin 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 in para la a l terac in t r m i c a de sedimientos o r g 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 r i c a m e n t e , H o o d et. a l . , 1 9 7 5 , mostr que sus aproximaciones siguen la e c u a c i 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 n trmic a en la C u e n c a de Sab inas , se obtuvieron utilizamdo la siguiente ecuacin 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 x son los valores de t e m p e r a t u r a s m s alta y ms 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 in 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 refraccin 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 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 X . G E O L . PETR.

do la tabla de corre lac in de W a p l e s (op . c i t . ) ( tabla 1) . Estos valores de m a d u r a c i n fueron usados p a r a re -construir la historia t rmica de la m a -teria orgn ica .

L a figura 18 mues tra la historia de maduracin de la C u e n c a de Sabinas. Los resultados del anlisis 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 geoqumicos 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 a son las mejores rocas generadoras ( K i m m e -r idgianoTithoniano y Apt iano) por su alto contenido de c a r b n orgni -co. L a historia de sepultamiento de es-tas formaciones se muestran con la zo-na de generac in de aceite en la figu-ra 18.

C o m o se indic en la figura, la ge-neracin de aceite en la Formac in L a Cas i ta empez 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-tr en la zona de generac in de acei-te, mientras que en la F o r m a c i n L a P e 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 n L a C a s i t a dej la ventana del aceite hace 9 8 m . a . y con-tinu sepultndose hasta a lcanzar ni-veles altos de m a d u r a c i n . P o r lo que se pronost ica producc in 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 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 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 n L a P e a indica que se m a n t u v o por largo periodo dentro de la zona de generac in de aceite sin al-c a n z a r niveles altos de madurac in . 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 n L a Pea (a excepc in del 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 n L a P e a puede atr ibuirse a que las con-diciones de a c u m u l a c i 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 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 produccin 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 n L a P e a y por consi-guiente compat ib l e con la interpreta-cin g e o q u m i c a .

APLICACIN A LA EXPLORACIN PETROLERA

L a acumulac in de aceite y gas son el resul tado de u n a serie de procesos

94

> 5KCI0N PEROIM fOR EROSION

' ^' '^ *'


geolgicos que ocurr ieron durante la historia de u n a c u e n c a sedimentar ia . El mater ia l orgn 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 orgni co , el cual bajo u n a m a d u r a c i n suficiente podr 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 anlisis 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 n de la r o c a g e n e r a d o r a .

El modelo discutido aqu es usado en la siguiente secuencia:

El anlisis de geohistoria, nos da la reconstrucc in de sedimentacin y subsidencia de la c u e n c a a travs del t i empo.

E n cuencas formadas por extensin, el modelo t ermotec tn ico reconstruye la historia del flujo trmico y as, 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 ndice de m a d u r a c i 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 n per

mite d e t e r m i n a r la ventana de generac in de aceite a travs del t i empo .

E l anlisis de la in formacin dada por el mode lo , nos p r o p o r c i o n a importantes p a r m e t r o s concernientes a la exp lorac in 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 n de la m a t e r i a o r g 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 n t 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 in de hidroc a r b u r o s . L o s va lores de maduracin t rmica ( I T T ) para la iniciacin y el final de la generacin 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 in de aceite par a la secc in c o m p l e t a a travs del t i e m p o . L a iniciacin de la generac in 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 in de ace i te y su posible a c u m u l a c i n en t rampas . U n a vez q u e el t i empo de generac in 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 in 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 cin t 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 n , p r e s e r v a c i n y d e s t r u c c i n del petr leo .

A P N D I C E

L o s valores de m a d u r a c i n conj u n t a m e n t e con los de c a r b o n o orgn 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 , 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 n t 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 r m i c o C o n d u c t i v i d a d t 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 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 r m i c o p a r a t K T

Q t ) = [1 3 0 m . a . se calcula med iante la siguiente expres in .

2 r e x p ( t / y ) ] ( 5 )

donde: r = (B / r r ) sin (TT/B) (6) 97

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