Cuenca estructural en el suroeste de Estados Unidos
La cuenca estructural de San Juan se encuentra principalmente en Nuevo México y en la esquina sureste de la meseta de Colorado .La cuenca estructural de San Juan es generalmente la porción este de la cuenca del río San Juan de 24.600 millas cuadradas (64.000 km 2 ) que se extiende más al oeste hasta Utah y Arizona . [1]
Ubicación de la Cuenca de San Juan en un mapa de los Estados Unidos.
La cuenca de San Juan es una depresión estructural asimétrica en la provincia de la meseta de Colorado , con una elevación variable y casi 3000 pies (910 m) de relieve topográfico. Sus características más llamativas incluyen el cañón Chaco (noroeste de Nuevo México, entre Farmington y Santa Fe ) y Chacra Mesa . La cuenca se encuentra al oeste de la Divisoria Continental , y su drenaje principal es el río San Juan , que fluye de suroeste a oeste , que finalmente se une al río Colorado en Utah. El clima de la cuenca es árido a semiárido , con una precipitación anual de 15 pulgadas (380 mm) y una temperatura anual promedio de alrededor de 50 °F (10 °C). [2]
La cuenca de San Juan ha sido un importante productor de petróleo y gas natural desde principios del siglo XX, con más de 300 yacimientos petrolíferos y más de 40.000 pozos perforados en toda la zona. En 2009, la producción acumulada alcanzó los 42,6 billones de pies cúbicos de gas y 381 millones de barriles de petróleo. La zona es especialmente conocida por sus yacimientos de gas de sus formaciones de metano en capas de carbón . La cuenca de San Juan contiene el yacimiento de metano en capas de carbón más grande del mundo y ocupa el segundo lugar en reservas totales de gas. [2] [3]
Evolución tectónica
Montañas Rocosas ancestrales
Durante el Paleozoico medio , la cuenca de San Juan era parte de la antigua masa continental llamada Laurentia ; este era un supercontinente que contenía gran parte de la actual América del Norte . La antigua masa continental llamada Gondwana contenía la mayoría de los continentes del sur, por ejemplo, América del Sur y África . Durante el Misisipiano tardío (hace unos 320 millones de años), las masas continentales de Laurentia y Gondwana colisionaron para formar la gigantesca masa continental de Pangea . Esta colisión continental dio lugar a varios episodios orogénicos (formación de montañas) fundamentales . [4] [5]
La colisión de los supercontinentes Gondwana y Laurentia dio lugar a las orogenias Alleghaniana y Ouachita . La orogenia Alleghaniana fue la colisión de África con el sureste de los Estados Unidos actual, y dio lugar a los montes Apalaches . La orogenia Ouachita fue la colisión de Sudamérica con la actual región del Golfo, y dio lugar a las Montañas Rocosas ancestrales , un cinturón montañoso intercontinental con dirección noroeste que atraviesa principalmente Texas, Nuevo México y Colorado. Las Montañas Rocosas ancestrales dieron paso a la cordillera Uncompahgre , que limitaba la cuenca de San Juan por el noreste. [4] [5]
Subducción mesozoica
Durante el Jurásico tardío , la colisión continental de las placas Farallón y Norteamérica dio lugar a una subducción de bajo ángulo ("placa plana") debajo del margen occidental de los Estados Unidos. La presión sobre la litosfera subyacente resultó en una "depresión" del interior del continente, y esto permitió la formación de la vía marítima del Cretácico interior ( también conocida como vía marítima interior occidental ). Esto inició la transición de la sedimentación terrestre durante el Paleozoico tardío y el Mesozoico temprano a una cuenca marina poco profunda, a medida que las aguas de las regiones del Ártico y del Golfo se vertían en el centro del continente. [6] [5]
Evolución cenozoica
Mapa base de la cuenca de San Juan. Modificado de Fassett, 2010.
Durante el Cretácico tardío y el Terciario temprano , las fuerzas de compresión (subducción continua de la placa Farallón) continuaron actuando y causaron el levantamiento de las Montañas Rocosas modernas a través de la orogenia Laramide . La inclinación del Terciario temprano hacia el noroeste resultó en más de 2000 pies (610 m) de erosión en el sureste. A medida que la compresión cambió a extensión y comenzó la formación del Rift del Río Grande , el vulcanismo dominó el área durante gran parte del Eoceno y el Oligoceno . El levantamiento en el noroeste y la deposición continua llevaron a la cuenca a su configuración actual. [2] [5] [7]
Componentes
La cuenca de San Juan es un sinclinal asimétrico con tres componentes: la plataforma de la cuenca central, la plataforma de Four Corners y la pendiente del Chaco (también conocida como homoclinal del Chaco ). La cuenca está limitada al noroeste por el monoclinal Hogback (que separa las plataformas de la cuenca central y Four Corners), al noreste por el anticlinorio Archuleta, al este por el levantamiento de Nacimiento y al sur por el levantamiento de Zuni. [3] [6]
Historial de deposición
Paleozoico
Representación de la vía marítima interior occidental del Cretácico.
Antes de la colisión , las unidades de edad del Misisipí y del Pensilvánico se depositaron en diversos entornos marinos, por ejemplo, las formaciones de caliza de Leadville y Pinkerton Trail . Una vez que los supercontinentes colisionaron (ver Evolución tectónica más arriba), el hundimiento de la cuenca Paradox y el levantamiento de las tierras altas de Uncompahgre permitieron que enormes cantidades de sedimentos se desprendieran de las tierras altas a través de los sistemas fluviales del Pérmico. La Formación Rico representa la transición de los depósitos marinos del Pensilvánico a los depósitos terrestres del Pérmico de la Formación Cutler . El Pérmico continuó siendo una época de depósitos terrestres, incluidos los depósitos eólicos del Pérmico tardío. [4] [5]
mesozoico
El Cretácico fue una época de tres grandes ciclos transgresivos-regresivos, ya que los cambios eustáticos en el nivel del mar causaron fluctuaciones en la línea costera de la vía marítima interior occidental. La cuenca de San Juan estaba convenientemente ubicada en el margen occidental de la vía marítima y registró estos ciclos en la estratigrafía (ver Estratigrafía a continuación). La extensión más occidental de la vía marítima (también conocida como máxima transgresión) fue registrada por Lewis Shale , que finalmente se convirtió en Pictured Cliffs y la Formación Fruitland a medida que la línea costera retrocedía por completo. [2] [6] [5]
Cenozoico
La regresión de la línea costera de la Vía Marítima Interior Occidental dio lugar a abundantes pantanos, lagos y llanuras de inundación; esto dio lugar a las formaciones ricas en carbón del Mesozoico tardío/ Cenozoico temprano (por ejemplo, la Formación Fruitland y la Formación Kirtland Shale) . El vulcanismo del Eoceno / Oligoceno dio lugar a grandes plataformas volcánicas que cubrían miles de kilómetros cuadrados, y estos campos volcánicos dieron origen a las unidades del Cenozoico, Ojo Álamo (de origen occidental) y las formaciones Animas y Nacimiento (de origen nororiental). El levantamiento en el noroeste (y la erosión posterior) y la deposición continua (por ejemplo, la Formación San José ) llevaron a la cuenca a su configuración actual. [2] [5] [7]
Estratigrafía
Sección transversal generalizada de la Cuenca de San Juan.Estratigrafía del Cretácico Superior de la Cuenca de San Juan
precámbrico
Se sabe poco sobre las unidades precámbricas debido a la escasa exposición de los afloramientos y al escaso control de los pozos. Las rocas precámbricas están formadas por cuarcita , esquisto y granito , y las rocas están superpuestas de manera discordante por unidades paleozoicas más recientes . [3] [8]
Paleozoico
Se sabe poco sobre la estratigrafía del Paleozoico. De los más de 40.000 pozos perforados en la cuenca de San Juan, solo unos 12 han penetrado lo suficientemente profundo como para entrar en contacto con unidades paleozoicas . Además, la exposición deficiente de los afloramientos y los cambios de facies laterales complican la definición y correlación de estas unidades. [3] [8]
devoniano
La Formación Ignacio está formada por capas de cuarcita , arenisca y pizarra . Se cree que la unidad es de edad Devónica tardía [9] y fue depositada por una transgresión con dirección este (discordante) que cubría roca precámbrica en toda la actual Plataforma Four Corners. La conservación de Ignacio es deficiente y se limita principalmente a áreas localizadas de fallas hundidas. [8]
La Formación Aneth está formada por capas de caliza oscura , dolomita rica en arcilla y lutita negra o limolita . Esta unidad de edad Devónica tardía tiene un entorno deposicional similar al de la Formación Ignacio, aunque las dos formaciones descansan de manera discordante una sobre la otra. La Formación Aneth se encuentra únicamente en el subsuelo y no aflora en ninguna parte. [8]
El miembro de areniscas McCracken está formado por areniscas mal clasificadas provenientes del este. Se pueden encontrar afloramientos en las montañas de San Juan que se superponen discordantemente a unidades del Cámbrico. [8]
El miembro superior, sin nombre, está formado por lutitas verdes, areniscas blancas y capas delgadas de piedra caliza o dolomita depositadas en un entorno de llanura de marea. [8]
La Formación Ouray está formada por capas de caliza o dolomita ricas en fósiles ( braquiópodos , gasterópodos , crinoideos , etc.) que se superponen de manera concordante a la unidad anterior. Las faunas fósiles son indicativas de un entorno marino del Devónico tardío (y posiblemente del Misisipiense temprano). [8]
Misisipiano
La caliza de Leadville está formada por depósitos marinos de poca profundidad, marinos abiertos y de plataforma carbonatada. Esta unidad ha producido más de 50 millones de barriles de petróleo en Colorado y Utah . [10]
El miembro Coalbank Hill es un depósito de suelo residual que consta de limolitas , sílex y conglomerados de color rojo a marrón . Puede descansar de manera conformada sobre la caliza Leadville o de manera discordante sobre la formación Ouray . [4]
El miembro intermedio está formado por limolitas, areniscas y conglomerados de color marrón rojizo que reflejan depósitos fluviales. Esta unidad reposa de manera discordante sobre el miembro Coalbank Hill. [4]
El miembro superior es similar al miembro medio precedente, pero también contiene piedra caliza fosilífera indicativa de una línea costera transgresora. [4]
La Formación Log Springs es estratigráficamente equivalente a la Formación Molas y litológicamente similar a Coalbank y los miembros medios de la Formación Molas. [4]
La Formación Paradox contiene depósitos evaporíticos cíclicos y complejos de sales porosas alternadas con pizarras y calizas no porosas. Estas funcionan como excelentes trampas estratigráficas para los hidrocarburos . [4]
La Formación Honaker Trail está formada por calizas marinas basales abiertas y dolomías recubiertas por areniscas arcósicas de las tierras altas del norte de Uncompahgre. La unidad inicial de 1400 pies de espesor se encuentra recubierta de manera concordante sobre la Formación Paradox. [4]
El equivalente meridional de las formaciones Paradox y Honaker es el Grupo Madera . Su sección inferior está formada por lutitas grises y calizas de la Formación Gray Mesa que se va degradando hasta la Formación Atrasado , rica en areniscas acrósticas . El espesor total es de casi 1300 pies. [4] [11]
La transición de las unidades marinas del Pensilvánico a las unidades continentales del Pérmico está representada por la Formación Rico . Está formada por conglomerados y areniscas arcósicas intercaladas con lutitas marinas y calizas fosilíferas. [4]
Pérmico
El Grupo Cutler está formado por depósitos de abanicos aluviales provenientes de fuentes del norte y noreste (por ejemplo, Uncompahgre y las tierras altas de San Luis). Los depósitos incluyen areniscas arcósicas, conglomerados y limolitas y lutitas menores. El Grupo Cutler se divide en varias formaciones: [4]
La Formación Halgaito está formada por sedimentos marginales marinos y fluviales alternados y se superpone de manera concordante a la Formación Rico. [4]
La arenisca Cedar Mesa varía según la ubicación, pero contiene facies evaporíticas, fluviales, de llanuras de marea y sabkha. [4]
La Formación Roca Órgano contiene limositas y areniscas provenientes de llanuras costeras y depósitos fluviales provenientes del norte. [4]
La arenisca De Chelly está formada por areniscas de depósitos eólicos. La unidad se divide en miembros inferiores y superiores según las direcciones de transporte de sedimentos. [4]
El Miembro Arenisca Meseta Blanca contiene depósitos eólicos clásicos de areniscas bien clasificadas y con estratificación cruzada. [4] Esta formación puede ser equivalente a la Arenisca De Chelly . [12]
El Miembro San Ysidro contiene areniscas yesíferas intercaladas con calizas y refleja cambios de facies complejos y cíclicos (es decir, eólicos, costeros, de plataforma poco profunda). [4]
La arenisca Glorieta contiene areniscas silíceas de color beige a blanco, indicativas de depósitos eólicos. [4]
La Caliza de San Andrés (también conocida como Formación Bernal) contiene gruesos estratos de caliza y dolomita intercalados con arenisca o pizarra. [4]
mesozoico
Triásico
La Formación Moenkopi y la Formación Chinle superior se superponen discordantemente a rocas pérmicas y están compuestas de arenisca continental, limolita y lutita. [3] [4]
jurásico
Las rocas de este período de tiempo, por ejemplo la Formación Morrison , contienen arenisca y limolita continental, y depósitos marinos de caliza y anhidrita. [3]
Cretáceo
Las unidades de edad Cretácica son las más conocidas y las más productivas de la cuenca de San Juan. La extensión occidental de la vía marítima del Cretácico interior se extendía a lo largo de la cuenca de San Juan, y los tres principales episodios transgresivos-regresivos que ocurrieron durante este tiempo se registran en la estratigrafía del Cretácico medio al superior. [2] [3] [7]
La Formación de Arenisca Dakota es una unidad del Cretácico temprano que consta de areniscas fluviales depositadas de manera discordante sobre unidades más antiguas. Estas unidades se van graduando hasta formar la Formación de Arenisca Mancos suprayacente (ver la siguiente línea). [7]
La formación de esquisto de Mancos representa depósitos marinos más profundos, ya que el canal marítimo del Cretácico interior realizó su primera gran transgresión. Esta formación se divide en tres miembros principales: [7]
La lutita de Graneros contiene capas de arenisca, bentonita y caliza. [7]
Luego, Greenhorn Limestone contiene capas alternas de caliza y pizarra calcárea depositadas durante un período de máxima transgresión. [7]
El Miembro Juana López contiene capas de pizarra calcárea ricas en fósiles. [7]
La pizarra de Lewis contiene pizarras grises intercaladas con arenisca y caliza. Se trata de depósitos marinos más profundos, ya que la vía marítima siguió retrocediendo hacia el suroeste. Esta unidad representa la extensión más occidental de la vía marítima del Cretácico Interior. [2] [7]
La arenisca de Pictured Cliffs está dividida en dos capas: la unidad inferior contiene lutitas y areniscas tipo Lewis intercaladas a medida que la vía marítima comenzó a retroceder, y la unidad superior contiene enormes capas de arenisca a medida que la vía marítima hizo su regresión final. [2] [7]
La Formación Fruitland está formada por esquisto, limolita y (lo más importante) carbón depositado desde pantanos, ríos, lagos y llanuras de inundación. [2] [7]
La Formación Kirtland se divide en dos capas: la unidad inferior consiste en esquisto muy similar a la superior de Fruitland, pero carece de capas de carbón (y por lo tanto, está separada de Fruitland), y la unidad superior consiste en unidades de arenisca depositadas por la agradación de canales fluviales. [2] [7]
Cenozoico
La Formación Ojo Alamo está formada por conglomerados arcósicos y areniscas probablemente provenientes del oeste (lo que se nota por una disminución hacia el este en el tamaño de los guijarros) que se superponen de manera discordante a unidades más antiguas. [2] [7]
La Formación Animas del norte se va transformando gradualmente en la Formación Nacimiento del sur. Las unidades son de origen volcánico, provienen del Campo Volcánico de San Juan y contienen conglomerados y clastos de andesita. [7]
La Formación San José , del Eoceno, está formada por areniscas y lutitas arcósicas. [7]
Yacimientos de hidrocarburos
La cuenca de San Juan contiene abundantes recursos de combustible, entre ellos petróleo, gas, carbón y uranio. La cuenca ha producido en más de 300 yacimientos petrolíferos y casi 40.000 pozos, la mayoría de los cuales se extraen de rocas del Cretácico. Además, el 90% de los pozos se han perforado en el estado de Nuevo México. En 2009, la producción acumulada alcanzó los 42,6 billones de pies cúbicos de gas y 381 millones de barriles de petróleo. [2] [3] [7]
Historia
El primer yacimiento de petróleo documentado en la Cuenca de San Juan se produjo en 1911 en la ladera del Chaco. El pozo se perforó a una profundidad de 100 m y produjo solo 12 barriles de petróleo por día. El primer yacimiento de gas documentado se produjo diez años después en la Plataforma de la Cuenca Central. El pozo tenía 300 m de profundidad y dio lugar a un gasoducto para transportar y comercializar gas a las ciudades cercanas. Los años siguientes dieron lugar a muchos descubrimientos de petróleo y gas que posteriormente aumentaron el interés en los recursos de San Juan. La década de 1930 trajo consigo el primer oleoducto para transportar gas fuera de la cuenca. La década de 1980 trajo consigo el descubrimiento de los recursos de metano en capas de carbón, lo que dio lugar a un pico de perforaciones durante las décadas de 1980 y 1990. Desde entonces, la producción se ha estabilizado, pero la cuenca sigue produciendo activamente en la actualidad. [3]
Campos paleozoicos
Si bien la mayor parte de la producción se ha producido en unidades de la era Cretácica, las rocas paleozoicas de la Plataforma Four Corners han producido con éxito en más de dos docenas de campos de unidades de la era Devónica, Misisipiense y Pensilvánica. Las unidades paleozoicas se profundizan en dirección noreste, donde cruzan de la ventana de petróleo a la ventana de gas; posteriormente, los campos paleozoicos producen gas en el noreste y petróleo en el suroeste. Además, las ubicaciones de los campos paleozoicos se alinean aproximadamente con el monoclinal Hogback de tendencia noreste. Los futuros yacimientos paleozoicos se centrarán en el gas natural, y estos incluirán carbonatos no probados en la Plataforma de la Cuenca Central y yacimientos potencialmente no descubiertos en la Plataforma Four Corners. [3]
Campos mesozoicos
Las unidades de edad Cretácica representan la mayoría de la producción de gas y petróleo en la Cuenca de San Juan, es decir, casi 250 de los >300 campos son fuentes de unidades del Cretácico Superior. Los principales yacimientos de petróleo en la Cuenca de San Juan apuntan a la arenisca Dakota, la arenisca Gallup, la arenisca Tocito y el miembro de arenisca El Vado. La roca fuente para estas unidades fue la pizarra marina negra rica en materia orgánica de la Formación Mancos estratigráficamente inferior . La mayoría de los campos de petróleo descritos a continuación están en agotamiento o cerca de agotarse. Los principales yacimientos de gas en la Cuenca de San Juan apuntan a la arenisca Dakota, la arenisca Point Lookout y la arenisca Pictured Cliffs. Los yacimientos consisten en trampas estratigráficas concentradas principalmente en la Plataforma de la Cuenca Central. [3]
Yacimientos de petróleo
La arenisca de Dakota tiene casi 40 yacimientos petrolíferos en las plataformas Four Corners y Central Basin, cada uno de los cuales ha producido millones de barriles de petróleo. [3]
La zona de areniscas de Gallup cuenta con unos cuatro yacimientos petrolíferos en la ladera del Chaco. Las unidades de areniscas han producido entre decenas de miles y millones de barriles de petróleo. [3]
La lenteja de arenisca Tocito de la lutita Mancos tiene alrededor de 30 yacimientos en las plataformas Four Corners y Central Basin. Los yacimientos Tocito son los mejores yacimientos del Cretácico, habiendo producido más de 150 MBO (millones de barriles de petróleo) de una variedad de trampas estructurales y estratigráficas. [3]
El miembro de arenisca El Vado de la formación de esquisto Mancos ha producido más de 40 yacimientos, la mayoría concentrados en la plataforma de la cuenca central. Este miembro por sí solo ha producido más de 40 MBO. [3]
Juegos de gas
La arenisca Dakota almacena gas en areniscas marinas de alta mar atrapadas en lutitas marinas. Para obtener estas unidades se requiere fracturación. [3]
La arenisca de Pictured Cliffs está formada por depósitos marinos regresivos, donde el gas se almacena en areniscas porosas y queda atrapado en lodo o limolitas. La producción depende de fracturas naturales en toda la unidad. [3]
La arenisca de Point Lookout (ver la arenisca de los acantilados en la imagen de arriba).
Yacimientos de metano en capas de carbón
La Formación Fruitland abarca la abundante fuente de yacimientos de carbón ricos en metano de la Cuenca de San Juan. El metano se encuentra en miles de yacimientos de carbón a lo largo de la Formación Fruitland. De manera similar a los yacimientos de gas del Paleozoico, existe una tendencia a un aumento del contenido de gas (y de la madurez térmica) en dirección noreste. La producción acumulada (2009) es de 15,7 billones de pies cúbicos de gas, lo que convierte a este yacimiento en el yacimiento de metano de carbón más grande del mundo. [3]
El informe concluyó que "la fuente probablemente sea la minería y el procesamiento de gas, carbón y metano de yacimientos de carbón ". La región emitió 590.000 toneladas métricas de metano cada año entre 2002 y 2012, casi 3,5 veces las estimaciones ampliamente utilizadas en la Base de Datos de Emisiones para la Investigación Atmosférica Global de la Unión Europea . [2]
Referencias
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