Cuenca estructural en el suroeste de Estados Unidos
La cuenca estructural de San Juan se encuentra principalmente en Nuevo México y la esquina sureste de la meseta de Colorado .La cuenca estructural de San Juan es generalmente la parte este de la cuenca del río San Juan de 24.600 millas cuadradas (64.000 km2 ) que se extiende más al oeste hacia Utah y Arizona . [1]
Ubicación de la Cuenca de San Juan en un mapa de Estados Unidos.
La Cuenca de San Juan es una depresión estructural asimétrica en la provincia de la Meseta del Colorado , con elevación variable y casi 3000 pies (910 m) de relieve topográfico. Entre sus rasgos más llamativos se encuentran el Cañón del Chaco (noroeste de Nuevo México, entre Farmington y Santa Fe ) y la Chacra Mesa . La cuenca se encuentra al oeste de la División Continental , y su principal drenaje es el río San Juan , que fluye de suroeste a oeste , que eventualmente se une al río Colorado en Utah. El clima de la cuenca es de árido a semiárido , con una precipitación anual de 380 mm (15 pulgadas) y una temperatura promedio anual de alrededor de 10 °C (50 °F). [2]
La Cuenca de San Juan ha sido un importante productor de petróleo y gas natural desde principios del siglo XX, con actualmente más de 300 campos petroleros y más de 40.000 pozos perforados en toda el área. En 2009, la producción acumulada alcanzó 42,6 billones de pies cúbicos de gas y 381 millones de barriles de petróleo. El área es especialmente conocida por los yacimientos de gas de sus formaciones de metano en lechos de carbón . La Cuenca de San Juan contiene el campo de metano de yacimientos de carbón más grande del mundo y ocupa el segundo lugar en reservas totales de gas. [2] [3]
Evolución tectónica
Las Montañas Rocosas Ancestrales
Durante el Paleozoico medio , la Cuenca de San Juan era parte de la antigua masa de tierra 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 . A finales del Misisipio (hace ~320 millones de años), las masas de tierra de Laurentia y Gondwana colisionaron para formar la masa de tierra gigante de Pangea . Esta colisión continental resultó en varios episodios orogénicos (construcción 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 actual sureste de Estados Unidos, y dio como resultado los Montes Apalaches . La orogenia de Ouachita fue la colisión de América del Sur con la actual región del Golfo y dio lugar a las Montañas Rocosas Ancestrales , un cinturón montañoso intercontinental con tendencia noroeste principalmente a través de Texas, Nuevo México y Colorado. Las Montañas Rocosas Ancestrales dieron paso a la Cordillera de Uncompahgre , que limitaba la Cuenca de San Juan al noreste. [4] [5]
Subducción mesozoica
Durante el Jurásico tardío , la colisión continental de las placas de Farallón y Norteamérica dio lugar a una subducción de ángulo bajo ("losa 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 vertieron hacia el centro del continente. [sesenta y cinco]
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 modernas Montañas Rocosas a través de la Orogenia Laramide . La inclinación del Terciario temprano hacia el noroeste provocó más de 2000 pies (610 m) de erosión en el sureste. A medida que la compresión pasó a ser extensión y comenzó la formación del Rio Grande Rift , el vulcanismo dominó el área durante gran parte del Eoceno y Oligoceno . El levantamiento en el noroeste y la deposición continua llevaron 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 las Cuatro Esquinas y la Talud del Chaco (también conocida como Homoclina del Chaco ). La cuenca está limitada al noroeste por el Monoclinal Hogback (que separa las plataformas de la Cuenca Central y las Cuatro Esquinas), al noreste por el Anticlinorio Archuleta, al este por el Levantamiento Nacimiento y al sur por el Levantamiento Zuni. [3] [6]
Historia deposicional
Paleozoico
Representación de la vía marítima interior occidental del Cretácico.
Antes de la colisión , se depositaron unidades de edad del Mississippi y Pensilvania en diversos entornos marinos, por ejemplo, las formaciones Leadville Limestone y Pinkerton Trail . Una vez que los supercontinentes colisionaron (ver Evolución tectónica arriba), el hundimiento de la cuenca Paradox y el levantamiento de las tierras altas de Uncompahgre permitieron que se desprendieran enormes cantidades de sedimentos de las tierras altas a través de los sistemas fluviales del Pérmico. La Formación Rico representa la transición de los depósitos marinos de Pensilvania a los depósitos terrestres del Pérmico de la Formación Cutler . El Pérmico continuó siendo una época de depósitos terrestres, incluidos 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 provocaron fluctuaciones en la costa 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 transgresión máxima) fue registrada por Lewis Shale , que eventualmente se convirtió en Pictured Cliffs y Fruitland Formation cuando la costa hizo su retirada final. [2] [6] [5]
Cenozoico
La regresión de la costa de la vía marítima interior occidental resultó en amplios pantanos, lagos y llanuras aluviales; esto dio lugar a formaciones ricas en carbón del Mesozoico tardío / Cenozoico temprano (por ejemplo, la Formación Fruitland y 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 cenozoicas Ojo Álamo (provenientes del oeste) y las formaciones Animas y Nacimiento (provenientes del noreste). El levantamiento en el noroeste (y la posterior erosión) y la deposición continua (por ejemplo, la Formación San José ) llevaron 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 mala exposición de los afloramientos y al mal control de los pozos. Las rocas precámbricas consisten en cuarcita , esquisto y granito , y las rocas están superpuestas de manera discordante por unidades paleozoicas más jóvenes. [3] [8]
Paleozoico
Poco se sabe sobre la estratigrafía del Paleozoico. De los más de 40.000 pozos perforados en la Cuenca de San Juan, sólo unos 12 han penetrado lo suficientemente profundo como para entrar en contacto con unidades Paleozoicas . Además, la mala exposición 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 lutita . Se argumenta que la unidad tiene una edad del Devónico tardío [9] y fue depositada por una transgresión con tendencia hacia el este (discordantemente) que cubre roca Precámbrica a lo largo de la actual Plataforma de las Cuatro Esquinas. La preservación del Ignacio es pobre y se limita principalmente a áreas localizadas de fallas derribadas. [8]
La Formación Aneth consta de capas de piedra caliza oscura , dolomita rica en arcilla y lutita negra o limolita . Esta unidad del Devónico tardío tiene un ambiente deposicional similar al de la Formación Ignacio, aunque las dos formaciones descansan de manera discordante una sobre la otra. La Formación Aneth se encuentra sólo en el subsuelo y no aflora en ninguna parte. [8]
El miembro McCracken Sandstone está formado por areniscas mal seleccionadas procedentes del este. Se pueden encontrar exposiciones en las montañas de San Juan que se superponen de manera discordante a las unidades del Cámbrico. [8]
El miembro superior sin nombre consta de lutitas verdes, areniscas blancas y lechos delgados de piedra caliza o dolomita depositados en un entorno de marea plana. [8]
La Formación Ouray consta de lechos de piedra caliza o dolomita ricos en fósiles ( braquiópodos , gasterópodos , crinoideos , etc.) que se superponen de manera conformable a la unidad anterior. Las faunas fósiles son indicativas de un entorno marino del Devónico tardío (y posiblemente del Misisipi temprano). [8]
Misisipi
La piedra caliza de Leadville se compone de depósitos marinos poco profundos, 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 medio consta de limolitas, areniscas y conglomerados de color marrón rojizo que reflejan los depósitos de los arroyos. Esta unidad descansa discordantemente sobre el miembro de Coalbank Hill. [4]
El miembro superior es similar al miembro medio anterior, pero también contiene piedra caliza fosilífera que indica 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 de evaporita cíclicos complejos de sales porosas alternas y lutitas/calizas no porosas. Éstas funcionan como excelentes trampas estratigráficas para hidrocarburos . [4]
La Formación Honaker Trail consta de calizas marinas abiertas basales y dolomitas cubiertas por areniscas arcósicas de las tierras altas del norte de Uncompahgre. La primera unidad de 1.400' de espesor se superpone de manera conformable a la Formación Paradox. [4]
El equivalente sur de las formaciones Paradox y Honaker es el Grupo Madera . Su sección inferior consta de lutitas grises y calizas de la Formación Grey Mesa que desemboca en la Formación Atrasado superior, rica en acrósticos areniscas . El espesor total es de casi 1.300'. [4] [11]
La transición de unidades marinas de Pensilvania a unidades continentales del Pérmico está representada por la Formación Rico . Está formado por conglomerados y areniscas arcósicas intercaladas con lutitas marinas y calizas fosilíferas. [4]
Pérmico
El Grupo Cutler está formado por depósitos de abanicos aluviales 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 consiste en sedimentos fluviales y marinos marginales alternos, y se superpone de manera conformable a la Formación Rico. [4]
La arenisca Cedar Mesa varía según la ubicación, pero contiene facies de evaporita, fluvial, de marea y sabkha. [4]
La Formación Organ Rock contiene limolitas y areniscas de depósitos fluviales y de llanura costera provenientes del norte. [4]
La arenisca de 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 San Ysidro contiene areniscas yesíferas intercaladas con calizas y refleja cambios de facies cíclicos y complejos (es decir, plataforma eólica, costera y poco profunda). [4]
La arenisca de la Glorieta contiene areniscas silícicas de color beige a blanco, indicativas de depósitos eólicos. [4]
La piedra caliza de San Andrés (también conocida como Formación Bernal) contiene gruesos lechos de piedra caliza y dolomita intercalados con arenisca o esquisto. [4]
mesozoico
Triásico
La Formación Moenkopi y la Formación Chinle superior se superponen de manera disconforme a rocas pérmicas y consisten en arenisca continental, limolita y lutita. [3] [4]
jurásico
Las rocas de este período, por ejemplo, la Formación Morrison , contienen depósitos de arenisca y limolita continentales, y calizas marinas y anhidrita. [3]
Cretáceo
Las unidades de edad Cretácica son las unidades mejor comprendidas y más productivas en la Cuenca de San Juan. La extensión occidental de la vía marítima del Cretácico Interior estaba 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 Dakota Sandstone es una unidad del Cretácico temprano que consta de areniscas fluviales depositadas de manera discordante sobre unidades más antiguas. Estas unidades penetran en la lutita Mancos suprayacente (consulte la siguiente línea). [7]
Mancos Shale representa depósitos marinos más profundos cuando la vía marítima del Cretácico Interior cometió su primera transgresión importante. Esta formación se divide en tres miembros principales: [7]
Graneros Shale contiene lechos de arenisca, bentonita y piedra caliza. [7]
Luego, Greenhorn Limestone contiene lechos alternos de piedra caliza y lutita calcárea depositados durante una época de máxima transgresión. [7]
El miembro Juana López contiene lechos de esquisto calcáreo ricos en fósiles. [7]
El Grupo Mesaverde se depositó cuando la vía marítima del Cretácico Interior retrocedió hacia el noreste, depositando la arenisca Point Lookout , y luego transgredió nuevamente hacia el suroeste, depositando la arenisca Cliff House . [7]
Lewis Shale contiene lutitas grises intercaladas con arenisca y piedra caliza. Estos son depósitos marinos más profundos a medida que la vía marítima continuó 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 lechos masivos de arenisca a medida que la vía marítima hizo su regresión final. [2] [7]
La Formación Fruitland consta de esquisto, limolita y (lo más importante) carbón depositado en pantanos, ríos, lagos y llanuras aluviales. [2] [7]
La Formación Kirtland se divide en dos capas: la unidad inferior consta de esquisto muy similar a la parte superior de Fruitland, pero no tiene lechos de carbón (y por lo tanto, está separada de Fruitland), y la unidad superior de lutita a unidades de arenisca depositadas por canales de corrientes agradantes. . [2] [7]
Cenozoico
La Formación Ojo Álamo consta de conglomerados arcósicos y areniscas que probablemente provienen del oeste (que se observa por una disminución en el tamaño de los guijarros hacia el este) que se superponen de manera discordante a unidades más antiguas. [2] [7]
La Formación Animas del norte se convierte gradualmente en la Formación Nacimiento del sur. Las unidades son de origen volcánico, provenientes 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]
Juegos de hidrocarburos
La Cuenca de San Juan contiene amplios recursos de combustible, incluidos petróleo, gas, carbón y uranio. La cuenca ha producido a partir de más de 300 campos petroleros y casi 40.000 pozos, la mayoría de los cuales provienen 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 42,6 billones de pies cúbicos de gas y 381 millones de barriles de petróleo. [2] [3] [7]
Historia
La primera explotación petrolera documentada en la Cuenca de San Juan ocurrió en 1911 en la Vertiente del Chaco. El pozo fue perforado a una profundidad de 100 m y produjo sólo 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 como resultado un gasoducto para transportar y comercializar gas a las ciudades cercanas. Los años siguientes dieron como resultado muchos descubrimientos de petróleo y gas que posteriormente aumentaron el interés en los recursos de San Juan. En la década de 1930 se construyó el primer gasoducto para transportar gas fuera de la cuenca. La década de 1980 trajo consigo el descubrimiento de recursos de metano en yacimientos de carbón, lo que provocó un aumento de las 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 edad Cretácica, las rocas Paleozoicas de la Plataforma Four Corners han producido con éxito en más de dos docenas de campos de unidades de edad Devónico, Mississippi y Pensilvania. Las unidades paleozoicas se profundizan en dirección noreste, donde cruzan desde la ventana de petróleo a la 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 la monoclinal Hogback con tendencia noreste. Los futuros yacimientos paleozoicos se centrarán en el gas natural, e 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 Cretácico representan la mayor parte de la producción de gas y petróleo en la Cuenca de San Juan, es decir, casi 250 de los >300 campos obtienen unidades del Cretácico Superior. Los principales yacimientos petrolíferos en la cuenca de San Juan tienen como objetivo la arenisca Dakota, la arenisca Gallup, la arenisca Tocito y el miembro de arenisca El Vado. La roca fuente de estas unidades fue la lutita marina negra, rica en materia orgánica, de la Formación Mancos, estratigráficamente inferior . La mayoría de los yacimientos petrolíferos que se describen a continuación están agotados o a punto de agotarse. Los principales yacimientos de gas en la cuenca de San Juan tienen como objetivo la arenisca Dakota, la arenisca Point Lookout y la arenisca Pictured Cliffs. Los play consisten en trampas estratigráficas concentradas principalmente en la Plataforma de la Cuenca Central. [3]
Juegos petroleros
Dakota Sandstone tiene casi 40 campos petroleros en las plataformas Four Corners y Central Basin, cada uno de los cuales ha producido millones de barriles de petróleo. [3]
Gallup Sandstone tiene alrededor de cuatro campos petroleros en la vertiente del Chaco. Las unidades de arenisca han producido entre decenas de miles y millones de barriles de petróleo. [3]
Tocito Sandstone Lentil de Mancos Shale tiene alrededor de 30 campos en las plataformas Four Corners y Central Basin. Los lechos de Tocito son los mejores yacimientos del Cretácico, ya que han producido más de 150 MBO (millones de barriles de petróleo) a partir de una variedad de trampas estructurales y estratigráficas. [3]
El miembro de arenisca El Vado de Mancos Shale ha producido en más de 40 campos, principalmente concentrados en la Plataforma de la Cuenca Central. Solo este miembro ha producido más de 40 MBO. [3]
Juegos de gas
Dakota Sandstone almacena gas en areniscas marinas marinas atrapadas por lutitas marinas. Se requiere fracturamiento para obtener estas unidades. [3]
La arenisca de Pictured Cliffs consiste en depósitos marinos regresivos, donde el gas se almacena en areniscas porosas y queda atrapado en lodo o limolitas. La producción depende de las fracturas naturales en toda la unidad. [3]
La piedra arenisca de Point Lookout (ver la piedra arenisca de los acantilados en la foto arriba).
Juegos de metano en lechos de carbón
La Formación Fruitland abarca el generoso suministro de lechos de carbón ricos en metano de la Cuenca de San Juan. El metano se encuentra dentro de miles de lechos de carbón en toda la Formación Fruitland. Al igual que en los campos de gas del Paleozoico, existe una tendencia a aumentar el contenido de gas (y la madurez térmica) en dirección noreste. La producción acumulada (2009) es de 15,7 billones de pies cúbicos de gas, lo que lo convierte en el campo de metano de yacimiento de carbón más grande del mundo. [3]
El informe concluyó que "la fuente probablemente proviene de la extracción y 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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