La Cuenca Pérmica es una gran cuenca sedimentaria en la parte suroeste de los Estados Unidos . Es el campo petrolero de mayor producción en Estados Unidos, produciendo un promedio de 4,2 millones de barriles de petróleo crudo por día en 2019. Esta cuenca sedimentaria está ubicada en el oeste de Texas y el sureste de Nuevo México . Se extiende desde el sur de Lubbock , pasando Midland y Odessa , hacia el sur casi hasta el río Grande en el sur del centro oeste de Texas y se extiende hacia el oeste hasta la parte sureste de Nuevo México. Se llama así porque posee uno de los depósitos de rocas del período geológico Pérmico más gruesos del mundo . La Gran Cuenca Pérmica comprende varias cuencas componentes; de ellas, la cuenca Midland es la más grande, la cuenca Delaware es la segunda más grande y la cuenca Marfa es la más pequeña. La Cuenca Pérmica cubre más de 86.000 millas cuadradas (220.000 km 2 ), [1] y se extiende a lo largo de un área de aproximadamente 250 millas (400 km) de ancho y 300 millas (480 km) de largo. [2]
La Cuenca Pérmica da nombre a una gran zona productora de petróleo y gas natural , que forma parte de la provincia petrolera del Medio Continente. La producción total de esa región hasta principios de 1993 superó los 14,9 mil millones de barriles (2,37 × 10 9 m 3 ). Las ciudades texanas de Midland , Odessa y San Angelo sirven como sede de las actividades de producción de petróleo en la cuenca.
La Cuenca Pérmica también es una fuente importante de sales de potasio ( potasa ), que se extraen de depósitos estratificados de silvita y langbeinita en la Formación Salado de la edad Pérmica. Sylvite se descubrió en núcleos de perforación en 1925 y la producción comenzó en 1931. Las minas están ubicadas en los condados de Lea y Eddy, Nuevo México, y funcionan mediante el método de cámara y pilar . La halita (sal gema) se produce como subproducto de la minería de potasa. [3] [4] [5] [6]
La Cuenca de Delaware es el más grande de los dos lóbulos principales de la Cuenca Pérmica dentro del promontorio del cinturón de empuje Ouachita-Marathon , separados por la Plataforma de la Cuenca Central. La cuenca contiene sedimentos que datan de la época de Pensilvania , Wolfcampiense ( formaciones Neal Ranch y Lenox Hills [7] ), Leonardiense ( Avalon Shale ) y principios de Guadalupiense . La cuenca de Delaware que se inclina hacia el este se subdivide en varias formaciones (figura 2) y contiene alrededor de 25.000 pies (7.600 m) de limolita y arenisca laminada . Además de los sedimentos clásticos , la cuenca de Delaware también contiene depósitos de carbonato del grupo montañoso de Delaware , que se originaron en la época guadalupiana, cuando el canal Hovey permitía el acceso desde el mar a la cuenca. [5]
La cuenca Midland, que se inclina hacia el oeste, se subdivide en varias formaciones (figura 4) y está compuesta de limolita y arenisca laminada. La cuenca Midland estaba llena de un gran delta subacuático que depositó sedimentos clásticos en la cuenca. Además de los sedimentos clásticos, la cuenca Midland también contiene depósitos de carbonato que se originaron en la época guadalupiana, cuando el canal Hovey permitía el acceso desde el mar a la cuenca. [5]
La Plataforma de la Cuenca Central (CBP) es un bloque de sótano elevado tectónicamente y coronado por una plataforma de carbonato . El CBP separa las cuencas de Delaware y Midland y se subdivide en varias formaciones, desde la más antigua hasta la más joven: las formaciones Neal Ranch , Lennox Hills , Abo , Yeso , Glorieta , San Andrés , Grayburg , Queen , Seven Rivers , Yates y Tansill (Figura 5). . La secuencia comprende principalmente depósitos de arrecifes carbonatados y sedimentos clásticos marinos poco profundos. [5]
Las plataformas oriental y noroccidental están compuestas por arrecifes de borde de plataforma y carbonatos de plataforma que flanquean las cuencas de Delaware y Midland que ascienden hacia limolitas y evaporitas . Las plataformas oriental y noroccidental se subdividen en las formaciones San Andrés , Grayburg , Queen , Seven Rivers , Yates y Tansill . [5]
El Canal de San Simón es un sinclinal estrecho que separó la Plataforma de la Cuenca Central de la Plataforma Noroeste durante las épocas Leonardiana y Guadalupiana. [5]
El Canal de Sheffield separa el margen sur de la Cuenca Midland de la plataforma sur y el cinturón de empuje Ouachita-Marathon durante las épocas Leonardiana y Guadalupiana. [5]
El Canal Hovey es una baja topográfica ubicada en el borde sur de la Cuenca de Delaware, permitiendo el acceso al mar de Panthalassa durante la época Guadalupiana. [5] El canal Hovey fue originalmente un anticlinal que se formó durante las fallas precámbricas , [8] y fue la principal fuente de agua de mar para la cuenca de Delaware. El cierre del Canal Hovey hacia el final del Período Pérmico finalmente causó la muerte del Arrecife Pérmico, ya que sin el ingreso de agua a través del Canal, los niveles de salinidad aumentaron drásticamente en la Cuenca de Delaware y el arrecife no pudo sobrevivir. [9]
El atolón Horseshoe es una cadena arqueada de montículos de arrecifes inclinada hacia el oeste de 175 millas (282 km) de largo ubicada en la cuenca Midland, que consta de 1,804 pies (550 m) de piedra caliza acumulada en el Pensilvania y 1,099 pies (335 m) en el Pérmico. , con 15 importantes yacimientos de petróleo de 6.099 pies (1.859 m) a 9.902 pies (3.018 m) de profundidad. [11] El complejo de arrecifes consta de calizas Strawn, Canyon y Cisco del Alto Pensilvania, cubiertas por areniscas Wolfcamp del Pérmico Inferior y lutitas de origen terrígeno que se extienden de noreste a suroeste. [12] El primer pozo de producción, Seabird Oil Company of Delaware No. 1-B J. C. Caldwell, se completó en 1948. [13]
La Cuenca Pérmica es el depósito más grueso de rocas envejecidas del Pérmico en la Tierra que se depositaron rápidamente durante la colisión de América del Norte y Gondwana ( América del Sur y África ) entre finales del Misisipio y el Pérmico. La Cuenca Pérmica también incluye formaciones que datan del Período Ordovícico , hace 445 millones de años ( ma ).
Antes de la ruptura del supercontinente Precámbrico y la formación de la geometría moderna de la Cuenca Pérmica, la sedimentación marina poco profunda en la ancestral Cuenca Tobosa caracterizó el margen pasivo , el ambiente marino poco profundo. La Cuenca de Tobosa también contiene roca basal que data de hace 1330 millones de años (ma), y que todavía es visible en las actuales Montañas de Guadalupe . La roca del basamento contiene granito de biotita y cuarzo, descubierto a una profundidad de 12,621 pies (3,847 m). [8] En las cercanas montañas Apache y Glass, la roca del basamento está hecha de arenisca metamorfoseada y granito de edad precámbrica. Toda el área también está sustentada por capas de rocas máficas, que se cree que son parte de Pecos Mafic Ígneous Suite, [14] y se extiende 220 millas (360 km) hacia el sur de los EE. UU. Ha sido fechado en 1163 millones de años.
Cada período de la Era Paleozoica ha contribuido con una litología específica a la Cuenca de Tobosa, acumulándose en casi 6.600 pies (2.000 m) de sedimento al comienzo del Período Pensilvania (323,2–298,9 millones de años). [8] El Grupo Montoya es la formación rocosa más joven de la Cuenca de Tobosa y se formó en el Período Ordovícico (485,4–443,8 millones de años), y se asienta directamente sobre las rocas ígneas y metamórficas del basamento. Las rocas del Grupo Montoya se describen como dolomita calcárea cristalina de grano fino a medio, de color gris claro a medio . Estas rocas a veces estaban intercaladas con esquisto , piedra caliza gris oscura y, con menos frecuencia, pedernal . la secuencia del Grupo Montoya está formada por piedra caliza carbonatada y dolomita, que se describe como densa, impermeable y no porosa, y se encuentra más comúnmente en el afloramiento de Glass Mountains, con un espesor que varía de 151 a 509 pies (46 a 155 m). . [8]
Durante el Período Silúrico, la Cuenca del Tobosa experimentó cambios dramáticos en el nivel del mar que llevaron a la formación de múltiples grupos rocosos. El primero de estos grupos, llamado Formación Fusselman , está formado principalmente por dolomita de color gris claro, de grano medio a grueso. El espesor de esta formación varía de 49 a 164 pies (15 a 50 m), y partes de la Formación Fusselman también estuvieron sujetas a karstificación , lo que indica una caída en el nivel del mar. El segundo grupo de rocas que se formó durante el Período Silúrico se llama Formación Wristen, que es una roca rica en barro, esquisto y dolomita que alcanza un espesor de 1,480 pies (450 m) en algunos lugares. La karstificación de la Formación Fusselman muestra que se produjo una caída en el nivel del mar, pero el nivel del mar volvió a subir durante un evento transgresivo , lo que condujo a la creación de la Formación Wristen. Luego, el nivel del mar volvería a bajar, lo que provocaría una importante exposición, erosión y karstificación de estas formaciones. [8]
La Formación Thirtyone se desarrolló durante el Período Devónico . Esta formación se caracteriza por sus lechos de piedra caliza, pedernal y esquisto, algunos de los cuales tenían un espesor máximo de 980 pies (300 m). esta formación tenía muchos tipos diferentes de piedra caliza, incluida piedra caliza silícea de color claro, dominada por pedernal , rica en crinoideos y arenosa. La Formación Thirtyone es muy similar a la formación del Período Mississippian, lo que probablemente se debe a que hubo poco o ningún cambio en el medio ambiente durante este tiempo. [8]
La Caliza del Mississippi es la principal formación que se desarrolló durante este Período. Esta formación, similar a la Formación Thirtyone mencionada anteriormente, está compuesta principalmente de piedra caliza y lutita. Los lechos de piedra caliza se describen como "de color marrón a marrón oscuro, de microcristalinos a muy finamente cristalinos, comúnmente arenosos y dolomíticos", mientras que los lechos de esquisto son "de gris a negro, duros, laminares, piríticos, orgánicos y muy silíceos". . [8] La piedra caliza del Mississippi tiene un espesor de entre 49 y 171 pies (15 a 52 m), aunque generalmente es más delgada hacia la parte sur de la cuenca de Tobosa.
Barnett Shale es la segunda formación que se desarrolló durante el Período del Mississippi. Se compone principalmente de lutita marrón limosa y arenisca y limolita de grano fino. Esta Formación era mucho más gruesa que la Piedra Caliza del Misisipio, oscilando entre 200 y 460 pies (60 a 140 m). El aumento del espesor puede explicarse por el aumento de la sedimentación en el área, que probablemente fue causado por la actividad tectónica en la región. [8]
La orogenia de Ouachita ocurrió a finales del Misisipio, lo que provocó actividad tectónica en la región. Los posteriores plegamientos y fallas provocados por esta orogenia llevaron a que la Cuenca del Tobosa se dividiera en tres secciones: la Cuenca de Delaware, la Cuenca Midland y la Plataforma de la Cuenca Central. El final del Período del Misisipi también condujo al comienzo de la formación del moderno Complejo de Arrecifes Pérmicos. El legado del Paleozoico temprano a medio son casi 6.600 pies (2.000 m) de sedimentos que se acumularon debido a una sedimentación casi ininterrumpida. [8]
El Período de Pensilvania marcó el comienzo de los procesos geológicos que darían forma a la Cuenca Pérmica hasta convertirla en lo que vemos hoy. Los eventos de ruptura durante el Período Cámbrico (Paleozoico temprano) dejaron zonas de fallas en la región. Estas zonas de falla actuaron como planos de debilidad para el fallamiento que luego fue iniciado por la Orogenia Ouachita . Estas zonas de fallas provocaron que la Cuenca del Tobosa se transformara, debido a la actividad tectónica, en el Complejo de Arrecifes Pérmicos, que comprende tres partes: la Plataforma de la Cuenca Central, que está rodeada por fallas, y las Cuencas de Midland y Delaware a ambos lados. Los sedimentos del Mississippi están ausentes debido a erosión o no deposición. Las lutitas marinas se depositaron en el centro de las cuencas de Delaware, Midland y Val Verde, mientras que en la periferia de las cuencas se depositaron sedimentos marinos poco profundos, de plataforma carbonatada y de piedra caliza. [15] : 6, 17-18 [16] [17]
La Formación Morrow de Pensilvania temprana subyace a la Formación Atoka. El Morrow es un importante reservorio formado por sedimentos clásticos , areniscas y lutitas, depositados en un ambiente deltaico . [15] : 10, 37 [16] : 258, 266 [17] : 106–107
El Período Pensilvania también condujo al desarrollo de otras formaciones geológicas, aunque ninguna tuvo la importancia de la Formación Morrow. La Formación Atoka se encuentra en la parte superior de la Formación Morrow y se caracteriza por su piedra caliza rica en fósiles intercalada con esquisto, alcanzando un espesor máximo de 660 pies (200 m). Durante la formación de Atoka, todavía se producía levantamiento en la región, lo que provocó un aumento de la sedimentación a medida que las tierras altas circundantes se erosionaban. El aumento de la sedimentación provocó la formación de arenisca de grano medio a grueso. En la Formación Atoka, son visibles las primeras estructuras de arrecifes que se formaron en la cuenca de Delaware. [8]
La Formación Strawn se formó después de Atoka, también durante el Período Pensilvania, y alcanzó un espesor máximo de 660 pies (200 m). En esta formación hubo un aumento significativo de montículos de arrecifes . La Formación Strawn se compone principalmente de piedra caliza masiva, junto con "arenisca de grano fino a medio, lutita de color oscuro a gris claro y, ocasionalmente, lutita bituminosa de color marrón rojizo, gris verdoso". [8] En esta formación se conservaron un gran número de diferentes tipos de fósiles, incluidos braquiópodos , foraminíferos , briozoos , corales y crinoideos.
El Período Pensilvanian también incluye otras dos formaciones, las Formaciones Canyon y Cisco, que son importantes debido a los importantes yacimientos de petróleo descubiertos en ellas. [15]
El Período Pérmico fue una época de importante construcción de arrecifes para transformar el Complejo de Arrecifes Pérmico en un importante sistema de arrecifes, con formaciones rocosas de la edad Pérmica que representan el 95% de los afloramientos actuales en la Cuenca Pérmica. Al considerar cualquier tipo de construcción de arrecifes que ocurrió en el Pérmico, es importante tener en cuenta que la tectónica jugó un papel importante. Durante este período, el supercontinente de Pangea , que duró entre 335 y 175 millones de años, comenzó a desintegrarse. Pangea estaba agrupada cerca del ecuador y rodeada por el superocéano Panthalassa, con la Cuenca Pérmica ubicada en su borde occidental entre 5 y 10 grados del ecuador. [18] Cualquier entorno de formación de arrecifes necesitaría una fuente de agua, y la cuenca de Delaware estaba ubicada cerca de un mar marginal. Gracias al canal Hovey, este mar transportó agua a la cuenca de Delaware. Las temperaturas globales durante este tiempo fueron cálidas, ya que el clima mundial estaba cambiando de un invernadero a un invernadero. Este aumento de las temperaturas globales también provocó el derretimiento de masas de hielo ubicadas hacia el Polo Sur, lo que luego provocó un aumento del nivel del mar. [9]
El Período Pérmico se ha dividido en épocas principales , cada una de las cuales tiene una subdivisión separada. En cada subépoca, se formó una formación diferente en las diferentes partes del Complejo de Arrecifes Pérmicos. [19]
La época Cisuraliana contuvo dos edades, la Wolfcampiense y la Leonardiana , las cuales tienen una formación geológica en la Cuenca Pérmica que lleva su nombre.
La Formación Wolfcampian se encuentra de manera conformable en la cima de la Formación Pennsylvanian y es la primera formación del Período Pérmico. Su composición varía en función de su ubicación en la Cuenca, siendo la parte más septentrional más rica en esquisto. El espesor de esta formación también varía, alcanzando un máximo de 500 m (1.600 pies). El Wolfcampiano está formado principalmente por lutitas de color gris a marrón y piedra caliza marrón de grano fino, dominada por pedernal. También se encuentran capas intercaladas de arenisca de grano fino dentro de la formación. [19]
La formación primaria que queda de la Era Leonardiana se llama Bone Spring Limestone , que alcanza un espesor máximo de 2000 pies (600 m) y se encuentra directamente debajo del Capitan Reef Complex . La piedra caliza Bone Spring se puede dividir en dos formaciones: Victorio Peak Member, que consta de enormes lechos de piedra caliza que miden hasta 98 pies (30 m); y el miembro Cutoff Shale, que se forma a partir de lutitas negras, laminares, silíceas y areniscas de esquisto. [20] La piedra caliza Bone Spring se compone de varios fósiles, como briozoos, crinoideos y espiríferos , pero carece de algas y esponjas que abundan en el resto del complejo de arrecifes pérmicos. Las rocas de la piedra caliza Bone Spring se encuentran predominantemente en la cuenca de Delaware, pero el miembro del pico Victorio se extiende hasta el área del margen de la plataforma. [21]
La Época Guadalupiana recibió su nombre de las Montañas de Guadalupe , ya que esta época del Pérmico es cuando la construcción de arrecifes fue más eficiente. Esta época, que duró aproximadamente entre 272 y 260 millones de años, estuvo dominada por el Grupo de Montañas de Delaware , que puede subdividirse en divisiones de rocas según su ubicación en el Complejo de Arrecifes Pérmicos. [21]
La primera formación que forma el Grupo de Montañas de Delaware es la Formación Brushy Canyon , y se encuentra en la Cuenca de Delaware. La Formación Brushy Canyon está formada por finas capas intercaladas de arenisca de cuarzo masiva y de grano fino alternadas, así como arenisca de color marrón esquisto a negro. Esta formación alcanza un espesor máximo de 1,150 pies (350 m), pero se adelgaza significativamente a medida que se acerca a los márgenes de la cuenca debido al traslapo transgresivo . [21] La Formación Brushy Canyon también contiene pequeños parches de arrecifes, marcas de ondas y estratos cruzados , que indican que la cuenca de Delaware tenía un ambiente de aguas poco profundas en este momento.
La siguiente unidad del Grupo de Montañas de Delaware es Cherry Canyon , que tenía múltiples subunidades diferentes y se extendía hacia la Cuenca de Delaware y los entornos de la plataforma circundante. La Formación Cherry Canyon se puede subdividir en cuatro subunidades, cada una de las cuales se analizará brevemente.
El miembro Lower Getaway es una piedra caliza que tiene diferentes características según su ubicación en la cuenca de Delaware y contiene parches de arrecifes cerca del margen de la cuenca. Estos arrecifes se encuentran a menudo sobre conglomerados de piedra caliza y brechas . El Miembro de la Escapada Superior es más consistente y se caracteriza por ser una dolomita de estrato grueso que se integra a la Formación San Andrés a medida que avanza hacia la plataforma. [21] La unidad intermedia de la Formación Cherry Canyon es el Miembro South Wells, que está compuesto de arenisca y se integra en el Goat Seep Reef a medida que avanza hacia la plataforma de la cuenca.
La unidad superior es el Miembro Manzanita, que consiste en dolomita y queda comprimido debajo de la Formación Capitán a medida que avanza hacia los márgenes de la cuenca. Los cuatro miembros de la Formación Cherry Canyon han sufrido una dolomitización cerca de los márgenes de la cuenca. Esto es evidente ya que los restos bioclásticos de calcita / aragonita que existían como parte de esta formación se han conservado como moldes en dolomita. [21] Algunos autores han sugerido que los clastos y los escombros podrían haber sido dolomíticos en el momento de la deposición, pero eso es improbable ya que los escombros provenían del arrecife, que no era dolomítico. [21]
La Formación Bell Canyon es la siguiente unidad en el Grupo de Montañas de Delaware, y es la unidad de edad equivalente a la Formación Capitan Reef que se formó en la plataforma. La Formación Bell Canyon consiste en "piedra caliza laminar, de grano fino, no fosilífera, de color gris oscuro a negro". [21] Toda la Formación Cherry Canyon y la parte inferior de la Formación Bell Canyon tienen intercalaciones delgadas de piedra caliza bioclástica de color oscuro y arenisca de grano fino. A medida que estas formaciones se mueven hacia los márgenes de la cuenca, la arenisca se acuña y la piedra caliza se espesa en lechos masivos, de metros de espesor, que contienen talud de arrecife . [21]
La Formación Goat Seep Reef se encuentra en el margen de la plataforma y se integra con la Formación Getaway en la cuenca y la Formación San Andrés hacia la Plataforma. Esta formación se describe como de 350 m (1150 pies) de espesor, 1600 m (una milla) de largo y está compuesta enteramente de dolomita masiva. En la mitad inferior de la formación, la dolomita está estratificada en macizos lechos. [21] Esta formación también contiene moldes de organismos destruidos por el proceso de dolomitización.
La Época Guadalupiana es una de las más exitosas de la historia en términos de construcción de arrecifes, ya que la mayoría de los arrecifes Pérmicos alcanzaron su máximo en tamaño, diversidad, extensión y abundancia durante esta Época, siendo el Arrecife Capitán uno de los ejemplos más famosos. En el Guadalupiano, los arrecifes abundaban en todo el mundo y crecían en lugares como la cuenca de Delaware, la cuenca de Zechstein en Europa del Este, a lo largo del océano Tetis y en plataformas de agua fría en el océano Panthalassa . El fin de esta época dorada para la construcción de arrecifes se produjo debido a la "crisis de los arrecifes del final del Guadalupiano", que implicó caídas globales en el nivel del mar y fluctuaciones regionales de la salinidad . El movimiento y colisión de microcontinentes durante la desintegración de Pangea también provocó la destrucción de muchos arrecifes guadalupianos. [9] Incluso con la cantidad de arrecifes de esa época que han sido destruidos, hay más de 100 arrecifes guadalupianos que permanecen en el mundo, la mayor cantidad de cualquier época del Pérmico.
El crecimiento del Capitán Reef, al que se hace referencia como un "miembro masivo" debido a que está formado por piedra caliza masiva, se puede describir en tres etapas. La primera etapa es el establecimiento del arrecife y su rápido crecimiento. Debido a las tasas de hundimiento más lentas de esta época, el arrecife pudo reconstruirse rápidamente. Una vez que el arrecife alcanzó el nivel del mar, comenzó a crecer horizontalmente, ya que ya no podía crecer verticalmente. El ambiente del arrecife durante la primera etapa de desarrollo se describió como agua cálida (alrededor de 68 °F (20 °C)), poco profunda, de alta energía, clara, libre de escombros y que tenía un nivel de salinidad normal de 27 a 40 ppt ( partes por mil). [22] El agua de la cuenca proporcionó muchos nutrientes, ya que hubo un continuo afloramiento de agua que mezcló agua marina recién traída con agua anóxica del fondo de la cuenca. Se describe que la composición del arrecife está construida principalmente a partir de esponjas erectas, que tienen esqueletos grandes y rígidos y abundantes algas rojas , micrita microbiana y cemento inorgánico . [23] La micrita microbiana funcionó para atrapar sedimentos .
Una de las esponjas más destacadas que formaban el Arrecife Capitán era la familia de esponjas Guadalupiidae , una esponja que apareció por primera vez en las Montañas Glass a mediados del Pérmico y se había extendido a la Cuenca de Delaware a finales del Pérmico.
Hubo más cambios ambientales para marcar la segunda etapa de la formación del Capitán Reef. Este período de crecimiento estuvo marcado por cambios eustáticos en los niveles globales del mar, debido a frecuentes glaciaciones . El arrecife experimentó un crecimiento vertical importante en esta etapa y creció a un ritmo lo suficientemente rápido como para mantenerse al día con el aumento del nivel del mar . El Capitán Reef también encontró una base estable sobre los escombros y el talud del arrecife que descansaban en sus laderas, y esta base permitió que el arrecife creciera hacia afuera. En algunos lugares, los nutrientes y minerales eran tan abundantes que el Capitán Reef creció a casi 50 km del punto de partida. [24]
La tercera etapa del Capitán Reef es la muerte del sistema de arrecifes. Las corrientes oceánicas en el Pérmico jugaron un papel muy importante en la configuración del clima de la región y en el crecimiento y muerte del Capitán Reef. El clima de la región de la cuenca era cálido y árido , lo que se muestra en los depósitos de evaporita que se pueden encontrar en la región del arrecife posterior .
El fin del crecimiento y acumulación del Complejo de Arrecifes Pérmicos estuvo influenciado por la tectónica . Al final del Período Pérmico, el supercontinente Pangea estaba comenzando a desintegrarse, lo que cambió drásticamente las condiciones que antes eran favorables para el crecimiento de los arrecifes. El cambio en la tectónica limitó el intercambio de agua de mar en el Canal Hovey, lo que luego provocó un aumento de la salinidad en la Cuenca Pérmica. El arrecife no pudo sobrevivir a este cambio drástico en la salinidad del agua y, por lo tanto, fue destruido. [9]
Hasta el Guadalupiano, la Cuenca Pérmica tenía una circulación de agua adecuada con agua dulce proveniente del Canal Hovey. El crecimiento de evaporita a lo largo de las partes del fondo de la cuenca mostró que la columna de agua probablemente era estratificada y euxínica , lo que significa que el agua era anóxica y sulfídica . Los pasillos entre las cuencas de Delaware y Midland estaban restringidos debido a cambios tectónicos, lo que provocó que aumentara la salinidad del agua. [25] El aumento de las temperaturas a finales del Pérmico combinado con el aumento de la salinidad provocó la extinción del Capitán Reef, así como la formación de evaporitas en la cuenca.
Las capas de evaporitas que se formaron como consecuencia del aumento de la salinidad se denomina Formación Castilla . Esta formación consta de capas alternas de yeso / anhidrita y piedra caliza, así como lechos masivos de yeso/anhidrita, sal y algo de piedra caliza. [26] La unidad mide casi 4.300 pies (1.300 m) en total y se formó durante la época de Loping . Las capas individuales ( láminas ) de yeso/anhidrita tienen entre 0,039 pulgadas (1 mm) y 3,9 pulgadas (10 cm) de espesor, lo que se cree que se correlaciona con la salinidad de la cuenca año tras año.
El Arrecife Capitán había sido alterado diagenéticamente al principio de su historia, especialmente después de la deposición de la Formación Castilla. Hay evidencia de alteración del tejido a lo largo de esta formación, lo que se cree que indica el proceso de deshidratación y rehidratación del yeso y las anhidritas. También hay evidencia de calcitación de evaporitas . El sistema arrecifal estuvo enterrado hasta quedar expuesto en la Era Mesozoica como resultado de la actividad tectónica por la Orogenia Laramide . [25] Los arrecifes de esquisto y carbonato de aguas profundas de las cuencas de Delaware y Midland y la plataforma de la cuenca central se convertirían en lucrativos yacimientos de hidrocarburos . [5] [27]
La cuenca del Pérmico se divide en cinturones de facies generalizados diferenciados por el ambiente deposicional en el que se formaron, influenciado por el nivel del mar, el clima , la salinidad y el acceso al mar.
El descenso del nivel del mar expone las regiones peridales y potencialmente las del margen de la plataforma, lo que permite que las areniscas de canales lineales corten la plataforma, extendiéndose más allá del margen de la plataforma sobre los carbonatos de la pendiente, extendiéndose hacia la cuenca. Las llanuras de marea durante una zona baja contienen areniscas eólicas y limolitas encima de litofacies supramareales del tracto de sistemas transgresores . El relleno de la cuenca durante un nivel bajo se compone de delgados lechos de carbonato entremezclados con arenisca y limolita en la plataforma y lechos de arenisca dentro de la cuenca.
Estas facies resultan de la abrupta profundización de la cuenca y el restablecimiento de la producción de carbonatos. Carbonatos como wackstone bioturbado y lodo calizo pobre en oxígeno se acumulan encima de las areniscas subyacentes de los sistemas de nivel bajo en la cuenca y en la pendiente. Las marismas se caracterizan por caras supramareales de clima cálido y árido como dolomudstones y dolopackstones. La cuenca se caracteriza por gruesos lechos de carbonato sobre o cerca de la plataforma, donde el margen de la plataforma se vuelve progresivamente más empinado y las areniscas de la cuenca se vuelven más delgadas.
Las facies de tracto de sistemas de altura son el resultado de la desaceleración del aumento del nivel del mar. Se caracteriza por la producción de carbonatos en el margen de la plataforma y la deposición de carbonatos dominante en toda la cuenca. La litofacies está formada por gruesos lechos de carbonatos en la plataforma y el margen de la plataforma y finos lechos de arenisca en la pendiente. La cuenca queda restringida por la formación de lechos rojos en la plataforma, creando evaporitas en la cuenca. [27] [28] [29]
Durante el Cámbrico -Mississipio, la ancestral Cuenca Pérmica era el amplio margen marino pasivo de la Cuenca Tobosa que contenía depósitos de carbonatos y clásticos. A principios del Pensilvánico y del Pérmico temprano, la colisión de la Tierra de América del Norte y Gondwana (América del Sur y África) provocó la orogenia hercínica . La orogenia hercínica dio como resultado que la cuenca del Tobosa se diferenciara en dos cuencas profundas (las cuencas de Delaware y Midland) rodeadas de plataformas poco profundas. Durante el Pérmico, la cuenca se volvió estructuralmente estable y se llenó de clásticos en la cuenca y carbonatos en los estantes. [30]
Esta sucesión de márgenes pasivos está presente en todo el suroeste de EE. UU. y tiene un espesor de hasta 1,50 km (0,93 millas). La cuenca ancestral del Pérmico se caracteriza por la débil extensión de la corteza y la baja subsidencia en la que se desarrolló la cuenca del Tobosa. La cuenca del Tobosa contenía carbonatos de plataforma y lutitas. [31]
La geometría bilobulada de la cuenca Pérmica separada por una plataforma fue el resultado de la orogenia colisional herciniana durante la colisión de América del Norte y la Tierra de Gondwana (América del Sur y África). Esta colisión levantó el cinturón plegado Ouachita-Marathon y deformó la cuenca del Tobosa. La cuenca de Delaware resultó de la inclinación a lo largo de áreas de debilidad proterozoica en la cuenca de Tobosa. La compresión del suroeste reactivó fallas de cabalgamiento de pronunciado descenso y elevó la cresta de la Cuenca Central. El plegamiento del terreno del sótano dividió la cuenca en la cuenca de Delaware al oeste y la cuenca Midland al este. [30] [32]
La rápida sedimentación de clásticos, plataformas y estantes de carbonato y evaporitas se produjo de forma sinorogénica. Los estallidos de actividad orogénica están divididos por tres discordancias angulares en los estratos de la cuenca. Los depósitos de evaporita en la pequeña cuenca remanente marcan la etapa final de sedimentación cuando la cuenca quedó restringida del mar durante la caída del nivel del mar. [31] [33]
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La Cuenca Pérmica es la cuenca productora de petróleo más grande de los Estados Unidos y ha producido un total acumulado de 28,9 mil millones de barriles de petróleo y 75 billones de pies cúbicos de gas. A principios de 2020, se extraen de la cuenca más de 4 millones de barriles de petróleo al día. El ochenta por ciento de las reservas estimadas se encuentran a menos de 10.000 pies (3.000 m) de profundidad. El diez por ciento del petróleo recuperado de la Cuenca Pérmica proviene de carbonatos de Pensilvania. Los embalses más grandes se encuentran dentro de la Plataforma de la Cuenca Central, las plataformas Noroeste y Este, y dentro de las areniscas de la Cuenca de Delaware. Las litologías primarias de los principales yacimientos de hidrocarburos son la piedra caliza, la dolomita y la arenisca debido a sus altas porosidades. Sin embargo, los avances en la recuperación de hidrocarburos, como la perforación horizontal y la fracturación hidráulica, han ampliado la producción a lutitas bituminosas no convencionales y compactas, como las que se encuentran en Wolfcamp Shale . [6] [34]
En 1917, JA Udden, profesor de geología de la Universidad de Texas , especuló que el Marathon Fold , asociado con las montañas Marathon, podría extenderse hacia el norte. Esta teoría del pliegue fue profundizada en 1918 por los geólogos RA Liddle y JW Beede. Se pensaba que la estructura potencial era una trampa potencial para el petróleo . Con base en esta teoría del Marathon Fold y en las filtraciones de petróleo conocidas , se iniciaron perforaciones de prueba en la cuenca del Pérmico oriental. [35]
Las reservas de petróleo en la Cuenca Pérmica fueron documentadas por primera vez por WH Abrams en el condado de Mitchell , oeste de Texas, en 1920. El primer pozo comercial se abrió un año después, en 1921, en el recién descubierto campo petrolífero de Westbrook en el condado de Mitchell, a una profundidad de 2,498 pies. (761 metros). Inicialmente, se pensaba que la cuenca del Pérmico tenía forma de cuenco, y los equipos de estudios geológicos no pudieron estudiar el interior de la cuenca debido a la falta de afloramientos. Los años siguientes contuvieron descubrimientos de múltiples campos petroleros, como el campo petrolero Big Lake (1923), el campo petrolero mundial (1925), el campo petrolero McCamey (1925), el campo petrolero Hendrick (1926) y el campo petrolero Yates. Campo (1926). Todos estos descubrimientos se realizaron mediante perforaciones aleatorias o mapeo de superficie. Las pruebas geofísicas fueron vitales para mapear la región, ya que se utilizaron herramientas como sismógrafos y magnetómetros para encontrar anomalías en la zona. [35] [36]
En 1924, las empresas que establecieron oficinas geológicas regionales en la cuenca incluían a California Company ( Standard Oil of California ), Gulf Oil , Humble ( Standard Oil of New Jersey ), Roxana ( Shell Oil Company ), Dixie Oil ( Standard Oil of Indiana ), Midwest Exploration (Standard Oil of Indiana) y The Texas Company . [35]
Debido a las distancias y la falta de tuberías por las que mover el petróleo, las pruebas de perforación profunda fueron pocas en la década de 1920, ya que los costos eran elevados. Como resultado, todos los pozos de petróleo hasta 1928 tenían menos de 5.000 pies (1.500 m) o 6.000 pies (1.800 m) de profundidad. Sin embargo, en 1928, el pozo descubridor No. IB de la Universidad encontró petróleo a 8,520 pies dentro de las formaciones Ordovícicas de Big Lake. La exploración y el desarrollo aumentaron en la década de 1930 con el descubrimiento del campo petrolero Harper (1933), el campo petrolero Goldsmith (1934), el campo petrolero Foster (1935), el campo petrolero Keystone (1935), el campo petrolero Means (1934). , el campo petrolífero de Wasson (1936-1937) y Slaughter Field (1936). Durante la Segunda Guerra Mundial , la necesidad de petróleo en Estados Unidos se volvió urgente, lo que justificó los altos costos de la extracción petrolera profunda. Este avance llevó a que se encontraran importantes yacimientos de petróleo en todas las formaciones geológicas desde el Período Cámbrico hasta el Período Pérmico. Los descubrimientos importantes incluyeron el campo petrolero Embrar (1942), el campo petrolero TXL (1944), el campo petrolero Dollarhide (1945) y el campo petrolero Bloque 31 (1945). [35] : 200–201, 230–231 [36]
En 1966, la producción de la Cuenca Pérmica fue de 600 millones de barriles de petróleo, junto con 2,3 billones de pies cúbicos de gas, lo que ascendió a 2.000 millones de dólares. Los valores de producción aumentaron constantemente gracias a la instalación de gasoductos y refinerías de petróleo en la zona, alcanzando una producción total de más de 14,9 mil millones de barriles en 1993.
Además del petróleo, uno de los principales productos que se extraen de la Cuenca Pérmica es la potasa , que fue descubierta por primera vez en la región a finales del siglo XIX por el geólogo Johan August Udden. Los primeros estudios de Udden y la presencia de potasa en el pozo de Santa Rita entre 1100 y 1700 pies llevaron al Servicio Geológico de los Estados Unidos a explorar el área en busca de potasa, que fue muy importante durante la Primera Guerra Mundial ya que Estados Unidos ya no podía importarlo de Alemania. A mediados de la década de 1960, siete minas de potasa operaban en el lado de Nuevo México de la Cuenca Pérmica. [36] [37]
Hasta 2018 [actualizar], la Cuenca Pérmica ha producido más de 33 mil millones de barriles de petróleo, junto con 118 billones de pies cúbicos de gas natural. Esta producción representa el 20% de la producción de petróleo crudo de Estados Unidos y el 7% de la producción de gas natural seco de Estados Unidos. Si bien se pensaba que la producción había alcanzado su punto máximo a principios de la década de 1970, las nuevas tecnologías para la extracción de petróleo, como la fracturación hidráulica y la perforación horizontal, han aumentado drásticamente la producción. Las estimaciones de la Administración de Información Energética han predicho que las reservas probadas en la Cuenca Pérmica aún contienen 5 mil millones de barriles de petróleo y aproximadamente 19 billones de pies cúbicos de gas natural. [38]
En octubre de 2019, los ejecutivos de los combustibles fósiles dijeron que hasta hace poco habían estado avanzando en la reducción de la quema , que consiste en quemar gas natural. [39] Las empresas de perforación se centran en perforar y bombear petróleo, lo cual es muy lucrativo, pero el gas menos valioso que se bombea junto con el petróleo se considera un "subproducto". [39] Durante el actual auge en los campos petrolíferos del Pérmico, la extracción de petróleo ha "superado con creces la construcción de oleoductos", por lo que el uso de la quema ha aumentado junto con la liberación de "gas natural y otros potentes gases de efecto invernadero directamente a la atmósfera ", causando efecto invernadero que la quema. Ambas prácticas son legales según la legislación estatal. [39] La mayor parte del metano emitido proviene de un pequeño número de fuentes. [40] Los datos satelitales muestran que el 3,7% del gas producido en la Cuenca Pérmica se pierde en fugas, lo que equivale al consumo de 7 millones de hogares en Texas. [41] El precio del gas natural era tan barato que las empresas más pequeñas que tienen capacidad de gasoducto están optando por quemarlo en lugar de pagar los costos del gasoducto. [39]
Debido a su importancia económica, la Cuenca Pérmica también ha dado nombre a la región geográfica en la que se encuentra. Los condados de esta región incluyen: [ cita necesaria ]
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