03_MODELO DE EVOLUCIÓN ESTRUCTURAL SONDA CAMPECHE

Modelo de evolución estructural para entender el desarrollo de las trampas estructurales de hidrocarburos en la zona costa afuera de la porción occidental en la sonda de Campeche, México.

Rolando Heberto Peterson Rodríguez1, Juan Jaime Hernández Peñaloza1, Teunis Heyn2, Martín Jiménez Guerrero1, Dolores Ibáñez Garduño3, Carlos Eduardo Garza Goicoechea3, Néstor Daniel Ortiz Nájera3, Azalea Paola Méndez Alonso3, Andrés Zuzek2, Pedro Peña Sánchez1, Roberto Rojas Rosas1. 1 PEMEX, Activo de Exploración Cuencas del Sureste Marino, 2 British Petroleum, 3 IMP

Resumen Se presenta un modelo de evolución tectónico en la porción suroccidental de la Cuenca del Golfo de México (GdM), dentro de las áreas conocida como Coatzacoalcos marino y Holok. Se identificaron y caracterizaron diversos estilos estructurales, definiendo las edades de estructuración y las edades de re-deformación de los sistemas estructurales contraccionales, extensionales y salinos. El análisis estructural permitió definir 4 eventos de deformación regional en la cuenca, los cuales se nombraron como: Evento D1 de edad Mesozoico-Paleoceno, Evento D2 de edad Eoceno-Oligoceno, Evento D3 dividido en 2 pulsos: D3A de edad Mioceno Medio, y el D3B de edad Mioceno Tardío), y Evento D4 dividido en 2 pulsos: D4A de edad Plioceno Temprano-Plioceno Medio, y el D4B de edad Plioceno Tardío-Reciente. El reconocimiento en la sísmica de los sistemas estructurales, y el establecimiento de los cuatro eventos de deformación, permitió identificar y entender las geometrías de las estructuras que posiblemente contengan una posible trampa estructural de hidrocarburos. En el caso específico de futuros prospectos en estructuras de diapiros plegados, será indispensable definir si tales estructuras se desarrollaron a partir de un diapiro ó de un anticlinal pre-existente, con la finalidad de poder entender como deberá de preservarse una acumulación de hidrocarburos en estructuras con varias etapas de deformación. 1

Introducción En la porción sur de la Provincia Salina del Golfo Sur-PSGS (PEMEX, 2009; SánchezRivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011) (Figura 1), se localiza la provincia geológica Salina del Istmo, la cual está caracterizada y delimitada por la presencia de sal. Pemex ha realizado varios estudios exploratorios en la porción marina de dicha provincia, con la finalidad de evaluar la prospectividad de hidrocarburos. Debido a la complejidad estructural de la zona, se realizó un análisis geológico-estructural dentro de las áreas conocida como Coatzacoalcos marino y Holok, enfocado a entender los diversos sistemas estructurales contraccionales, extensionales y salinos, analizando la combinación en tiempo y espacio de los diversos mecanismos de deformación de dichos sistemas, que actuaron durante la evolución del margen pasivo en esta porción sur del GdM. Los objetivos del estudio se centraron en proponer un modelo de evolución geológico-estructural, logrando un mejor entendimiento de las estructuras que puedan contener posibles trampas estructurales de hidrocarburos para los plays hipotéticos del Mesozoico y Terciario.

Metodología Se realizó un análisis estructural preliminar, utilizando secciones 2D que incluyeran zonas fuera del área de estudio. Como resultado de dicho análisis se propuso una metodología de trabajo combinando actividades de 3 metodologías existentes: 1) se empleó la metodología de interpretación estructural propuesta por PEMEX, en el estudio de tectónica salina 2009, donde se analizó la interacción de los sistemas estructurales contraccionales, extensionales y salinos en zonas deformadas por una tectónica salina; 2) se emplearon técnicas y conceptos de mapeo de sal alóctona y autóctona con sísmica en tiempo, comparando y entendiendo las geometrías de la sal en una símica migrada en profundidad; y 3) se utilizó la metodología de play fairway (PEMEX, 2011 y 2012) para poder realizar un análisis de la cuenca y de los plays hipotéticos, con la finalidad de evaluar el riesgo de plays hipotéticos en zonas donde se pueda inferir una posible trampa estructural en los diferentes estilos estructurales identificados en la zona. 2

Modelo de evolución estructural Con base a la interpretación de 15 megasecuencias, y a la construcción de 21 secciones geológicas (PEMEX, 2011, 2012, Sánchez-Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011), se estableció el marco geológico estructural actual del área de estudio (figuras 2 y 3). Se realizó un análisis de las secuencias sin-cinemáticas identificadas a diferentes niveles estratigráficos con la finalidad de fechar los diversos eventos de deformación en la cuenca, los cuales desarrollaron estructuras con posibilidades de contener trampas estructurales de hidrocarburos. Se identificaron 4 eventos de deformación: Evento D1, Evento D2, Evento D3, y Evento D4 (PEMEX, 2012). Regionalmente se conoce y localmente se infiere un evento de deformación durante el Jurásico Medio, el cual se ha definido regionalmente como Evento D0 (PEMEX, 2009; Sánchez-Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011); Sin embargo, en el área de estudio no se reconocieron rasgos estructurales confiables en la símica para definirlo, por tal razón no se dará explicación de dicho evento en el modelo de evolución a describir.

Evento D1 (Figura 4) Se le asignó un rango de edad de Mesozoico-Paleoceno. Las estructuras identificadas e inferidas con posibles trampas estructurales de hidrocarburos corresponden a diapiros, anticlinales de sal y paredes de sal. El análisis de la isócrona del Mesozoico sugiere la presencia de una mega-almohada, influyendo en los espesores delgados identificados en algunas zonas del área de estudio (PEMEX, 2012).

Evento D2 (Figura 5) Se infiere un rango de edad entre el Eoceno-Oligoceno. Se consideró la primera etapa de acortamiento de las estructuras desarrolladas durante el Evento D1, dando lugar a la primera sobre posición de deformación. Las estructuras identificadas que pudieron desarrollar trampas estructurales de hidrocarburos corresponden a pliegues por 3

contracción, anticlinales de sal plegados, diapiros plegados sin desarrollar soldaduras secundarias. Se infiere que por la contracción algunos diapiros cambiaron de un mecanismo de movimiento de la sal pasivo a uno activo sin desarrollar extrusión de sal. Las secuencias sin-cinemáticas identificadas sugieren que este evento de deformación fue un pulso débil. La isócrona entre el Oligoceno al Cretácico sugiere la presencia de un remanente de la mega-almohada identificada en el Evento D1. De acuerdo con la edad asignada a este Evento D2, este deberá de asociarse al evento de deformación Larámídico, el cual desarrolló el cinturón de pliegues y cabalgaduras en la Sierra Madre Oriental al sur de las cuencas de Veracruz y Tampico-Misantla durante el Paleógeno; Por tal razón se infiere que este evento puede corresponder al efecto de deformación más hacia el NE del evento Laramídico (PEMEX, 2012). En algunas zonas del antepaís de la Sierra de Chiapas, cerca de la estructura de Cerro Pelón, se han identificado pliegues con edad de Eoceno (PEMEX, 2009; Sánchez-Rivera et. all., 2011).

Evento D3 Se le asignó un rango de edad entre el Mioceno Medio-Mioceno Tardío. Corresponde con el evento regional conocido como el evento Chiapaneco (PEMEX, 2009; SánchezRivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011). El análisis de las secuencias sincinemáticas permitió dividirlo en dos etapas: Evento D3A durante el Mioceno Medio, y el D3B durante el Mioceno Tardío. Se consideró la segunda etapa de plegamiento de las estructuras desarrolladas durante el Evento D1, originando la segunda sobre posición de deformación (PEMEX, 2012).

D3A Mioceno Medio (Figura 6) Corresponde al pulso temprano del Evento D3. Durante esta etapa se inició la extrusión de sal formándose sabanas y toldos de sal alóctona. Se reconoció una contracción tectónica formando diapiros plegados y soldados, y pliegues sin involucrar a sal alóctona. Se reconoció un límite en la porción central del área donde se postuló que el pulso de deformación fue más intenso al sur y más débil al norte del área. La zona de 4

afectación de este pulso del Mioceno Medio cubre toda la zona con presencia de sal autóctona (PEMEX, 2012). D3B Mioceno Tardío (Figura 7) Corresponde al pulso tardío del Evento D3. Continuó la extrusión de sal y el desarrollo de sabanas y toldos de sal alóctona; Permaneció el desarrollo de pliegues sin involucrar a sal alóctona, y se inició el plegamiento fuera de la zona de influencia de sal autóctona hacia la porción occidental del cubo de Holok. Permutó la zona de intensidad de plegamiento, donde la mayor intensidad se registró hacia el NNW y la de menor intensidad hacia el SSE (PEMEX, 2012). Durante esta etapa se inició la actividad volcánica del complejo volcánico de Los Tuxtlas (Ferrari, et. all., 2005).

Evento D4 Se le asignó un rango de edad entre el Plioceno al Holoceno. Durante este evento se desarrollaron las cuencas de Pescadores y la porción SW de Le-Acach. El análisis de las secuencias sin-cinemáticas permitió dividir este evento en dos etapas: Evento D4A durante el Plioceno Temprano-Plioceno Medio, y el D4B durante el Plioceno TardíoHoloceno. Se consideró la tercera etapa de plegamiento de las estructuras salinas desarrolladas durante el Evento D1; Así mismo en este evento se inició la etapa de extensión que deformó varias de las estructuras salinas, originándose la tercera y más compleja sobre posición de deformación, combinándose la contracción tectónica, la contracción gravitacional, la extensión gravitacional y la extensión por colapso de diapiros (PEMEX, 2012).

D4A Plioceno Temprano-Plioceno Medio (Figura 8) Corresponde al pulso temprano del evento D4. Continuó el desarrollo de pliegues sin involucrar a la sal hacia la porción occidental del cubo de Holok, sugiriendo el efecto de la contracción tectónica. En la zona de transición entre el área donde deja de existir la sal autóctona (porción central del cubo de Holok), se inició la estructuración de un 5

anticlinorio re-deformando a todos los pliegues formados durante los eventos D3A y D3B. En la zona de la cuenca con presencia de sal autóctona (porción oriental del cubo de Holok), todos los pliegues que se habían desarrollado desde el evento D3 se vuelven inactivos, dando inicio a un plegamiento sobre los cuerpos de sal alóctonos desarrollando diapiros plegados, aludiendo este efecto al plegamiento gravitacional combinado con el plegamiento tectónico. Hacia la región de Coatzacoalcos marino, se registró el desarrollo de una extensión sobre los diapiros plegados de sal, en su mayoría con un sistema de fallas normales contraregionales. Este sistema extensional se ha relacionado con un efecto gravitacional, en donde se combinaron tanto la migración de los depocentros de depósito hacia el norte, con el efecto de la extensión con movimiento hacia el norte, posiblemente como resultado del basculamiento regional de la cuenca hacia el norte por el levantamiento de la Sierra de Chiapas (PEMEX, 2009; Sánchez-Rivera et. all., 2011; Reyes-Tovar, et. all., 2011, PEMEX 2012).

D4B Plioceno Tardío-Holoceno (Figura 9) Corresponde al pulso tardío del evento D4. Se vuelven inactivos (en la porción occidental del cubo de Holok) la mayoría de los pliegues fuera de la zona de influencia de sal autóctona, los cuales se habían formado durante los eventos D3B y D4A. Se continuó con el desarrollo de los diapiros plegados, y se definieron las geometrías de las soldaduras secundarias. La extensión gravitacional se transfirió hacia el norte desarrollando a la cuenca de Pescadores por el colapso de varios diapiros, desarrollando una falla contraregional profunda. El sistema extensional de pescadores se extiende hacia la porción occidental del área, coincidiendo con la zona donde limita el sistema extensional desarrollado en la etapa D4A, donde se observó una rampa lateral izquierda en los límites de la zona con influencia de la sal autóctona. Se desarrollaron estructuras de inversión en la porción occidental del sistema extensional de la etapa D4A, asociándose a movimientos laterales sobre dicho sistema. Se infirió que el anticlinorio que se formó en la etapa D4A se volvió inactivo, instaurándose la rampa lateral izquierda. El desarrolló de una falla contraregional profunda en el sector 2 de la cuenca pescadores formó un anticlinal rollover afectando hasta la porción terrestre

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de la provincia Salina del Istmo, plegando a manera de un anticlinorio los diapiros plegados durante los eventos D3 y D4A (PEMEX, 2012).

Conclusiones Se logró un gran avance en definir las edades de los diversos eventos de deformación que desarrollaron estructuras con posibles trampas estructurales de hidrocarburos; Sin embargo, el gran reto que se tiene para seguir explorando hidrocarburos en la zona de Coatzacoalcos marino y Holok, consistirá en lograr entender y reconocer las zonas donde se haya realizado y preservado una acumulación de hidrocarburos en trampas estructurales que muestran sobre posición de varios eventos de deformación a lo largo de la historia geológica de la cuenca, lo cual define un grado de complejidad elevado y difícil de entender para evaluar el riesgo de la preservación de hidrocarburos en las trampas de los plays hipotéticos en el área de Coatzacoalcos marino y Holok oriental. Se recomienda que para el análisis de los futuros prospectos en diapiros plegados, se deberá definir si dichas estructuras evolucionaron a partir de un diapiro ó de un anticlinal, para entender la preservación de la acumulación de hidrocarburos.

Referencias -Ferrari, L., Tagami, T., Eguchi, M., Orozco-Esquivel, T., Albarrán, J. López-Martínez, M. 2005. Geology, Geochrology and Tectonic setting of late Cenozoic volcanism along the southwestern Gulf of Mexico: The Eastern Alkaline Province revisited. Journal of Volcanol. and Geotherm. Res. 146, 284-306. -PEMEX, 2009. Estudio Interregional Tectónica Salina y sus Implicaciones en la Exploración Petrolera.Rreporte final interno. -PEMEX, 2011. Estudio de Tectónica Salina 2011. Reporte final interno. -PEMEX, 2012. Estudio Tectónica Salina Holok-Le Acach-Kuzam. Reporte final interno.

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-Sánchez-Rivera, R., M. Á. Cruz-Mercado, E. Reyes-Tovar, H. G. López-Céspedes, R. H. Peterson-Rodríguez, J. C. Flores-Zamora, R. León-Ramirez, and D. BarreraGonzález., 2011. Tectonic evolution of the South Gulf Salt Province in the Gulf of Mexico: Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions, v. 61, p. 421–427. -Reyes-Tovar, E., M. A. Cruz-Mercado, R. Sánchez-Rivera, H. G. López-Céspedes, R. León-Ramírez, D. Barrera-González,R. H. Peterson-Rodríguez, and J. C. FloresZamora., 2011, Structural characterization of the deepwater region in the South Gulf Salt Province, Mexico: Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions, v. 61, p. 817.

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Figura 1 Polígono amarillo indica el área de estudio. CB: Cuenca de Burgos. CTM: Cuenca Tampico-Misantla. CVM: Cinturón Volcánico Mexicano. CV: Cuenca de Veracruz. LT: Los Tuxtla. PSGS: Provincia Salina del Golfo Sur. PSGN: Provincia Salina del Golfo Norte.

Figura 2 Mapa mostrando el marco estructural actual del área de estudio. 9

Figura 3 A) Mapa de ubicación de 7 secciones geológicas. B) Secciones geológicasestructurales del área de estudio. 10

Figura 4 Tabla mostrando los eventos y sistemas de deformación. SC: sistema contraccional; SCT: sistema contraccional tectónico; SCG. sistema contraccional gravitacional;

SET:

sistema

extensional

tectónico;

SEG:

sistema

extensional

gravitacional; SSH: sistema salino halocinético; SSA: sistema salino alóctono; SSC: sistema salino contraccional; SSE: sistema salino extensional.

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Figura 5 Mapa mostrando el Evento D1 de edad Mesozoico-Paleoceno.

Figura 6 Mapa mostrando el Evento D2 de edad Eoceno-Oligoceno

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Figura 7 Mapa mostrando el Evento D3A de edad Mioceno Medio.

Figura 8 Mapa mostrando el Evento D3B de edad Mioceno Tardío.

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Figura 9 Mapa mostrando el Evento D4A de edad Plioceno Temprano-Plioceno Medio.

Figura 10 Mapa mostrando el Evento D4B de edad Plioceno Tardío-Pleistoceno. 14