La Formación McMurray es una unidad estratigráfica de edad Cretácico Inferior ( etapa Barremiano tardía a Aptiano ) de la Cuenca Sedimentaria del Oeste de Canadá en el noreste de Alberta . [4] Toma el nombre de Fort McMurray y fue descrita por primera vez a partir de afloramientos a lo largo de las orillas del río Athabasca a 5 kilómetros (3,1 millas) al norte de Fort McMurray por FH McLearn en 1917. [3] Es un ejemplo bien estudiado de sedimentación fluvial a estuarina , y es económicamente importante porque alberga la mayoría de los vastos recursos de betún de la región de las arenas petrolíferas de Athabasca .
La Formación McMurray está formada por arena cuarcítica de grano fino a grueso y arenisca , intercalada con cantidades menores de limo , lodo , arcilla y, con menor frecuencia, capas delgadas de carbón . Las arenas son muy sueltas y friables , a menos que estén cementadas parcial o totalmente con betún o, con menor frecuencia, con calcita , óxidos de hierro o cuarzo . [5]
Dentro de la Formación McMurray se han definido tres miembros, que se pueden diferenciar en los afloramientos y, en menor medida, en el subsuelo:
La Formación McMurray aflora a lo largo de los ríos Athabasca y Clearwater y sus afluentes cerca de Fort McMurray en las Arenas Petrolíferas de Athabasca en el noreste de Alberta, donde tiene un espesor promedio de unos 60 metros (200 pies). Se adelgaza hacia el este hasta Saskatchewan , donde, en la mayoría de las áreas, carece de betún. Ha sido eliminada por la erosión al norte del área de las Arenas Petrolíferas de Athabasca. [5] [6]
La Formación McMurray está cubierta de manera concordante por el Miembro Wabiskaw de la Formación Clearwater . Tiene como base formaciones devónicas que se inclinaron y erosionaron antes de la deposición de la McMurray, lo que dio como resultado una discordancia angular poco profunda entre la McMurray y las unidades subyacentes. Por lo tanto, la McMurray descansa sobre diferentes unidades devónicas en diferentes partes de la cuenca. Estas van desde el Grupo Elk Point en el este cerca de la frontera con Saskatchewan, hasta la Formación Waterways a lo largo del río Athabasca , y las Formaciones Banff , Wabamun y Winterburn más al oeste.
La Formación McMurray es equivalente al Grupo Mannville inferior de Alberta, la Formación Dina del este de Saskatchewan, la Formación Gething del noroeste de Alberta y el noreste de Columbia Británica, y la Formación Ellerslie y los lechos de ostrácodos del centro de Alberta. [5] [7]
La Formación McMurray fue depositada por un extenso sistema de drenaje que fluyó hacia el norte después de una depresión regional de norte a sur. La depresión fue creada por la disolución de depósitos de sal gruesos en el Grupo Elk Point del Devónico en las profundidades del subsuelo. Un mar en ascenso invadió el sistema de drenaje desde el norte y, a medida que avanzaba esta transgresión marina , los entornos de sedimentación cambiaron de fluviales en la base (Miembro Inferior), a estuarinos (Miembro Medio), a frente de costa en la parte superior (Miembro Superior) y, finalmente, a marinos abiertos en la Formación Clearwater suprayacente .
Los depósitos de arena de los canales albergan la mayor parte del betún que se encuentra en los espacios porosos entre los granos de arena. Los canales de arena más grandes se encuentran en el Miembro Medio, donde, en algunos lugares, alcanzan espesores de más de 30 metros (100 pies). Están flanqueados por depósitos fuera del canal que consisten principalmente en lodo y limo que se acumularon en los entornos de llanuras aluviales, marismas, pantanos y bahías salobres que existían contemporáneamente con los canales. [8]
Los icnofósiles como Skolithos y Teichichnus , que fueron creados por organismos excavadores, son comunes en las partes media y superior de la Formación McMurray. Otros fósiles macroscópicos son raros, [9] aunque también se han descrito fragmentos de madera de coníferas [10] y moluscos de agua dulce a salobre [11] . Los fósiles microscópicos incluyen foraminíferos , dinoflagelados , polen y esporas . [11] [12]
El petróleo original probablemente se generó a partir de las lutitas orgánicas de la Formación Exshaw , según estudios de biomarcadores orgánicos y proporciones isotópicas que actúan como una huella digital para unidades de roca específicas. Luego migró hacia arriba en dirección noreste. [13] La datación radiométrica por el método de renio-osmio indica que se emplazó en McMurray y otras formaciones a 112 ± 5,3 Ma (hace millones de años), no mucho después de la deposición de los sedimentos de McMurray. [14] La biodegradación por bacterias luego convirtió el petróleo en betún inmóvil. Esto puede haber contribuido al mecanismo de atrapamiento de los hidrocarburos, además de obstaculizar la litificación de los sedimentos anfitriones. [13] [15]
Desde 1967 se produce betún en la Formación McMurray de las Arenas Petrolíferas de Athabasca , primero mediante minería a cielo abierto y luego también desde el subsuelo, utilizando técnicas in situ como el drenaje gravitacional asistido por vapor (SAGD). En 2010, la producción de arenas petrolíferas había alcanzado más de 1,6 millones de barriles por día (250.000 m3 / d); el 53% de esto se produjo mediante minería a cielo abierto y el 47% mediante métodos in situ. El gobierno de Alberta estima que la producción podría alcanzar los 3,5 Mbbl/d (560.000 m3 / d) para 2020 y posiblemente 5 Mbbl/d (790.000 m3 / d) para 2030. [16]
El miembro inferior de la Formación McMurray consiste predominantemente en cuerpos de arena discontinuos y poco consolidados. Estas arenas están comúnmente saturadas con agua en lugar de con betún, y se encuentran debajo de las arenas saturadas de betún que son acuitardos . [15] Se los conoce comúnmente como acuíferos de arena de agua basal (BWS) . [17] Cuando estos acuíferos se encuentran en profundidad, se recargan con agua salina de las formaciones devónicas subyacentes, pero cuando se encuentran a profundidades relativamente bajas, la recarga se produce a partir de agua meteórica (superficial) y no son salinos. [15] [18]
Los acuíferos BWS suelen despresurizarse antes de la minería a cielo abierto porque las altas presiones de agua en los poros pueden reducir la estabilidad de las paredes del pozo y la filtración al fondo del pozo puede reducir la transitabilidad. También tienen un impacto negativo en las operaciones SAGD si están en comunicación hidráulica con una cámara de vapor, lo que resulta en pérdida de calor. [15]
También hay acuíferos dentro del Miembro Superior McMurray y el Miembro Wabiskaw suprayacente de la Formación Clearwater . Estos también pueden interferir con las operaciones de SAGD si el agua fría de estos acuíferos invade las cámaras de vapor. [15]
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