De cuenca a cuenca: La tectónica de placas en exploración Ian Bryant Nora Herbst Houston, Texas, EUA Paul Dailly Kosmos Energy Dallas, Texas Los principios de la teoría de la tectónica de placas ayudan a los exploradores a comprender y evaluar las extensiones productivas (plays) de hidrocarburos. Desde principios del siglo XXI, estas ideas han sido aplicadas con éxito en las cuencas presalinas y en los abanicos turbidíticos de las costas de América del Sur y África Occidental. Guiadas por la tectónica global de placas, las compañías de John R. Dribus Nueva Orleáns, Luisiana, EUA exploración están aplicando las estrategias que resultaron exitosas en las extensiones Roberto Fainstein Al-Khobar, Arabia Saudita extensiones productivas similares en la costa opuesta. Nick Harvey Neftex Abingdon, Inglaterra Angus McCoss Tullow Oil plc Londres, Inglaterra Bernard Montaron Beijing, República Popular de China David Quirk Maersk Oil Copenhague, Dinamarca Paul Tapponnier Universidad Tecnológica de Nanyang Singapur Traducción del artículo publicado en Oilfield Review Otoño de 2012: 24, no. 3. Copyright © 2013 Schlumberger. Por su colaboración en la presentación de este artículo, se agradece a Steve Brown, Copenhague, Dinamarca; George Cazenove y Jonathan Leather, Tullow Oil plc, Londres; James W. Farnsworth, Cobalt International Energy, Inc., Houston; Winston Hey, Houston; Susan Lundgren, Gatwick, Inglaterra; y Richard Martin y Mike Simmons, Neftex, Abingdon, Inglaterra. Petrel es una marca de Schlumberger. 38 productivas de una de las costas del Atlántico Sur para descubrir y comprobar Los descubrimientos nuevos a menudo surgen de éxitos previos. Cuando un concepto de extensión productiva ha demostrado ser comercialmente viable, las compañías petroleras pueden aplicar las características de su extensión productiva en un marco regional o global en busca de otras acumulaciones. A través de la integración de información de exploración, datos de perforación y modelos geológicos de una extensión productiva exitosa, y mediante la aplicación de modelos de tectónica de placas, los geocientíficos están descubriendo extensiones productivas análogas en las cuencas oceánicas. Desde el Mar del Norte hasta el Golfo de México y desde las áreas marinas de América del Sur hasta las áreas marinas de África, los exploracionistas han descubierto importantes campos de petróleo y gas en los sistemas de márgenes continentales. Las cuencas de Santos, Campos y Espíritu Santo frente a la costa de Brasil contienen prolíficos descubrimientos de petróleo, y la aplicación de los conceptos de tectónica de placas ha hecho posible que los exploradores extendieran esa extensión productiva a través del Atlántico hasta el área marina de África Occidental. En los últimos años, las compañías de exploración han aplicado los principios de la tectónica de placas para extender y relacionar las extensiones productivas de abanicos turbidíticos de edad Cretácico Superior hacia el oeste; desde África Occidental, a través del Atlántico ecuatorial, hasta la Guayana Francesa y Brasil. Este artículo describe algunos de los conceptos fundamentales que utilizan los geocientíficos de nuestros días para extrapolar las extensiones productivas a través de las cuencas oceánicas. Algunos casos de estudio demuestran cómo los exploradores han utilizado la tectónica de placas y la geología regional para expandir las campañas de exploración en ambas direcciones a través del Océano Atlántico. Conceptos básicos Los conceptos de cuencas, sistemas petroleros y extensiones productivas de hidrocarburos son vitales en la exploración petrolera. Las cuencas recogen los sedimentos, que se convierten en los pilares para los sistemas petroleros. Un sistema petrolero comprende una roca generadora activa y el petróleo y el gas provenientes de ésta, que migran hacia un yacimiento donde son confinados por una trampa y un sello.1 Una extensión productiva es un modelo utilizado para buscar depósitos de hidrocarburos con características similares. Los sistemas petroleros pueden contener una o más extensiones productivas, dependiendo del yacimiento y del tipo de mecanismo de entrampamiento.2 Los especialistas en exploración aplican sistemáticamente estos conceptos para localizar áreas prospectivas para perforación. Las plataformas de software para bases de datos, integración de datos y modelado están ayudando a los especialistas a optimizar sus flujos de trabajo de exploración. Oilfield Review Una cuenca es una depresión en la superficie terrestre que acumula sedimentos. Las cuencas se forman cuando la litosfera se estira, se fractura, se carga o se comprime en respuesta a los procesos tectónicos globales. Estos procesos gobiernan además el tamaño y la profundidad —el espacio disponible o alojamiento— de una cuenca, en tanto que las condiciones climáticas determinan el ingreso de agua y sedimentos como material de relleno de cuenca. Volumen 24, no.3 1. Al-Hajeri MM, Al Saeed M, Derks J, Fuch T, Hantschel T, Kauerauf A, Neumaier M, Schenk O, Swientek O, Tessen N, Welte D, Wygrala B, Kornpihl D y Peters K: “Modelado de cuencas y sistemas petroleros,” Oilfield Review 21, no. 2 (Diciembre de 2009): 16–33. Stewart L: “La búsqueda de petróleo y gas,” Oilfield Review 23, no. 2 (Diciembre de 2011): 65–66. 2. Doust H: “Placing Petroleum Systems and Plays in Their Basin History Context: A Means to Assist in the Identification [of] New Opportunities,” First Break 21, no. 9 (Septiembre de 2003): 73–83. Doust H: “The Exploration Play: What Do We Mean By It?,” AAPG Bulletin 94, no. 11 (Noviembre de 2010): 1657–1672. 39 O Estratos de sobrecarga C Roca de cubierta R Yacimientos Rocas generadoras Terciario O C R Sedimentos arcillosos-arenosos C Margas Corteza oceánica Corteza continental Cretácico C R Caliza C C Litosfera R Sal Sedimentos lacustres contemporáneos con el hundimiento (synrift) > Sistemas petroleros. Los exploracionistas definen al sistema petrolero como el conjunto de elementos y procesos geológicos que son esenciales para la existencia de una acumulación de petróleo. Esta sección transversal muestra un resumen de los sistemas petroleros a lo largo de uno de los márgenes continentales del Atlántico Sur. Los elementos geológicos deben estar presentes en el siguiente orden: la roca generadora contiene materia orgánica, la roca yacimiento recibe los hidrocarburos y posee porosidad y permeabilidad suficientes para su almacenamiento y recuperación, la roca de cubierta que actúa como sello es impermeable para mantener los fluidos en el yacimiento y los estratos de sobrecarga sepultan a la roca generadora hasta profundidades que exhiben condiciones óptimas de presión y temperatura para la maduración de la roca generadora y la generación de hidrocarburos. La etapa de hundimiento del Océano Atlántico Sur comenzó con la extensión y el fallamiento (líneas sólidas negras a líneas de guiones) de la corteza continental (marrón). La corteza continental disminuyó de espesor y finalmente se escindió. Con la separación de las dos partes de la corteza continental (aquí sólo se muestra el lado derecho), en una dorsal meso-oceánica (no exhibida) se formó la corteza oceánica (gris) durante la expansión del fondo oceánico. El margen continental corresponde al lugar donde la corteza continental adelgazada se encuentra con la corteza oceánica. Las cuencas lacustres contemporáneas con el hundimiento (synrift) fueron preservadas y rellenadas con rocas generadoras (azul) y rocas yacimiento (blanco), que finalmente quedaron entrampadas y selladas por debajo de la sal (púrpura). Los hidrocarburos provenientes de las rocas generadoras de la fase contemporánea con el hundimiento migraron hacia los yacimientos de caliza (ladrillos verdes) que fueron sepultados y entrampados debajo de margas post-salinas (verde). Las margas también actuaron como rocas generadoras (verde oscuro). Durante la edad Terciario, los sedimentos arcillosos-arenosos (amarillo y canela) sepultaron el margen, proporcionando la roca generadora, los yacimientos, la roca de cubierta y la sobrecarga. [Ilustración adaptada de Huc AY: “Petroleum in the South Altantic,” Oil & Gas Science and Technology—Revue de l’Institut Français du Pétrole 59, no. 3 (Mayo–Junio de 2004): 243–253.] Las cuencas pueden deformarse por los movimientos tectónicos: extensión, compresión, movimiento de desplazamiento de rumbo o cualquier combinación de éstos. El movimiento de extensión puede producir la formación de fallas normales y ser acompañado por la extensión, adelgazamiento y hundimiento de la corteza. La compresión produce acortamiento y espesamiento y la formación de fallas de corrimiento y pliegues. El movimiento de desplazamiento de rumbo da lugar al fenómeno de traslación y a la formación de fallas laterales. Una combinación de estos fenómenos produce cuencas de tracción, bloques de curvatura hacia arriba y desplazamiento oblicuo por transtensión o transpresión. De este modo, los movimientos 40 locales o de gran escala proporcionan el impulso para la creación de trampas estratigráficas o estructurales. Las trampas estratigráficas son el resultado de cambios faciales o de la yuxtaposición de estratos impermeables y permeables. Las trampas estructurales se forman como resultado de la deformación de los estratos. La historia tectónica Fig1_6 y estratigráfica de una cuenca le confiere un marco global y regional para su formación, relleno y deformación.3 Los equipos de exploracionistas compuestos por geólogos, geoquímicos, paleontólogos, geofísicos y petrofísicos descifran la historia de una cuenca y de una secuencia de eventos tectónicos y ciclos de sedimentación que conforman el relleno de una cuenca e identifican las rocas generadoras presentes en la cuenca y las correlacionan con hidrocarburos entrampados conocidos. Además, los equipos examinan los elementos y procesos geológicos que formaron las rocas generadoras y trampas conocidas para desarrollar avances (leads) semejantes a otras acumulaciones generadas en forma similar (arriba). Luego de algunas investigaciones adicionales, si aún parece tener potencial para entrampar hidrocarburos, el avance se convierte en un área prospectiva.4 Una vez identificadas, las áreas prospectivas se clasifican según la incertidumbre, el riesgo, la recompensa potencial y el valor de mercado de los hidrocarburos. Oilfield Review Rentabilidad de proyectos y portafolios Interpretación de cuencas a áreas prospectivas basada en modelos Evaluación de extensiones productivas y áreas prospectivas Análisis geomecánico y de sellos Trampa Yacimiento Modelado de la carga y la secuencia cronológica de los sistemas petroleros Restauración estructural > Plataforma del software de exploración. Los especialistas en exploración combinan la información sísmica, los registros de pozos, los datos geoquímicos y de flujo de calor, y otros datos geológicos para trabajar desde la escala de cuenca hasta la escala de área prospectiva (extremo superior central, en sentido horario, hacia el centro a la derecha). Los modelos de trampas (extremo superior derecho) y de yacimientos (centro a la derecha) en escala regional a escala de área prospectiva, confeccionados en la plataforma Petrel, se benefician a través de la integración con las herramientas de restauración estructural (extremo inferior derecho) y el modelado de sistemas petroleros (extremo inferior central). Tanto las herramientas de modelado de sistemas petroleros como las herramientas de restauración estructural pueden ser utilizadas para adquirir conocimientos acerca de la geomecánica de la cuenca a fin de guiar la evaluación de los sellos (extremo inferior izquierdo) y planificar los pozos de exploración. Las herramientas de evaluación de riesgos permiten a los equipos de exploración asignar incertidumbres y riesgos a superficies y áreas prospectivas perforables (centro a la izquierda). La evaluación económica de los proyectos petroleros posibilita la planeación de los portafolios de exploración (extremo superior izquierdo). Los sistemas de software integrados con herramientas incorporadas de mapeo y análisis de sistemas petroleros y extensiones productivas, tales como la plataforma Petrel E&P, ayudan a los geocientíficos a evaluar las cuencas (arriba).5 Los geocientíficos utilizan estos sistemas para construir y compartir modelos geológicos en 3D y proporcionar un entorno para el almacenamiento de datos y modelos. Volumen 24, no.3 3. Una facies es una unidad de roca definida por las características que la distinguen de las unidades adyacentes. Para obtener más información sobre las trampas estratigráficas y estructurales, consulte: Caldwell J, Chowdhury A, van Bemmel P, Engelmark F, Sonneland L y Neidell NS: “Exploring for Stratigraphic Traps,” Oilfield Review 9, no. 4 (Invierno de 1997): 48–61. Para un análisis de la estratigrafía secuencial, consulte: Neal J, RischFig2_1 D and Vail P: “Sequence Stratigraphy—A Global Theory for Local Success,” Oilfield Review 5, no. 1 (Enero de 1993): 51–62. 4. Esta cadena de eventos desde la fuente de hidrocarburos hasta su lugar de descanso en un yacimiento distante corresponde a los sistemas petroleros convencionales. Para los sistemas no convencionales, la roca generadora (roca madre) también puede ser la roca yacimiento. Dichos sistemas no convencionales incluyen el petróleo y el gas provenientes de las lutitas o del metano contenido en capas de carbón. McCarthy K, Rojas K, Niemann M, Palmowski D, Peters K y Stankiewicz A: “La geoquímica básica del petróleo para la evaluación de las rocas generadoras,” Oilfield Review 23, no. 2 (Diciembre de 2011): 36–48. 5. Al-Hajeri et al, referencia 1. 41 Momento actual Descubrimiento del campo Jubilee, Cuenca de Tano Descubrimiento del campo Zaedyus, Cuenca de Guyana-Surinam Cretácico Precámbrico Proyección de la extensión productiva (play) Momento actual Cretácico Precámbrico Descubrimiento del campo Tupi, Cuenca de Santos-Campos Rocas volcánicas extrusivas Ausencia de depositación Depósitos clásticos ricos en contenido orgánico Facies lacustre Depósitos clásticos marinos profundos con predominio de arena Facies parálica Carbonatos marinos profundos Carbonatos marinos someros Depósitos clásticos marinos profundos Depósitos clásticos marinos someros Sedimentos terrestres Descubrimientos de los campos Azul y Cameia, Cuenca de Kwanza > Márgenes conjugados del Atlántico Sur a través del tiempo geológico. Dos modelos geológicos regionales, construidos a partir de las costas opuestas del Atlántico Sur, son restringidos con un modelo estratigráfico secuencial global. Mediante la asimilación de las interpretaciones en un ambiente 3D, utilizando la plataforma Petrel, los geocientíficos derivaron un flujo de trabajo con el fin de poblar un modelo geocelular a escala de placa tectónica para la evolución sedimentaria de los márgenes a través del tiempo geológico, como se ilustra en la vista explotada de los márgenes continentales del Atlántico Sur desde el Precámbrico, en la superficie más profunda, hasta el momento actual en la superficie superior. Los datos recolectados de este modo, con una plataforma de software común, permiten a los exploracionistas proyectar las facies de sistemas petroleros en una región pobre en datos, mediante la utilización de la estratigrafía secuencial y los elementos del modelado de sistemas petroleros de una región rica en datos, para correlacionar y extrapolar las facies asociadas. Un ejemplo reciente de este enfoque puede encontrarse en el margen transformante, donde los conceptos de exploración exitosos desarrollados para los abanicos turbidíticos de nivel bajo de edad Turoniano existentes en el área marina de Ghana fueron aplicados en el área marina de la Guayana Francesa, conduciendo al descubrimiento reciente del área prospectiva de Zaedyus en depósitos similares. Visualizados en el tiempo geológico, estos sistemas de bajo nivel pueden ser explorados con sus elementos petroleros asociados. La evidencia convincente de las respuestas de los registros adquiridos con cable, los episodios de enfriamiento de la región interior y las discordancias restringidas bioestratigráficamente fueron integrados y los resultados indicaron que los depósitos de nivel bajo de edad Campaniano también pueden constituir objetivos prospectivos atractivos en la cuenca de Guyana-Surinam del área marina del norte de América del Sur. El intervalo estratigráfico de edad Campaniano, aunque no tan bien comprobado como el intervalo de edad Turoniano, también atrajo el interés hacia el margen africano de las áreas marinas de Ghana, Liberia y Costa de Marfil. (Ilustración utilizada con la autorización de Neftex.) Fig3_2 Mediante la confección de modelos en varias escalas, los geocientíficos desarrollan modelos geocelulares de escalas globales a regionales y locales. Esta integración les permite determinar, por ejem- 42 plo, si una interpretación particular de una estructura de tipo canal-albardón es consistente con la interpretación regional o si una facies generalizada rica en contenido orgánico, mapeada a escala de placas tectónicas, corresponde a la facies de roca generadora del modelo de área prospectiva del sistema petrolero previsto. Oilfield Review Bordes de placas y márgenes pasivos y transformantes La ciencia de la tectónica de placas establece que la capa más externa de la Tierra, la litosfera, comprende numerosas placas primarias y secundarias que se deslizan unas respecto de las otras (abajo).6 Este movimiento es impulsado por la convección y el flujo del material dúctil caliente del manto que infrayace la litosfera. La litosfera consta de dos capas: la corteza y el manto litosférico.7 La corteza se divide a su vez en dos categorías. La corteza continental posee una composición mayormente granítica; su densidad promedia los 2,7 g/cm3, y su espesor es de aproximadamente Dado que estos diversos datos de entrada están restringidos por un modelo estratigráfico, los modelos geocelulares se muestran no sólo en profundidad vertical verdadera (TVD) o en tiempo de tránsito doble (ida y vuelta), sino además en tiempo geológico (página anterior). Por otra parte, los geólogos pueden proyectar las características de un intervalo estratigráfico dado en los estratos análogos de cuencas conjugadas o en áreas de frontera. Y además, pueden utilizar las cualidades de una región rica en datos con el objeto de desarrollar un contexto estratigráfico secuencial para predecir las facies existentes en las regiones pobres en datos. 35 km [22 mi] en la mayoría de los lugares pero oscila entre 20 y 70 km [12 y 43 mi]. La corteza oceánica posee una composición basáltica y es más densa y más delgada que la corteza continental. Su densidad promedia los 2,9 g/cm3, y su espesor oscila entre 5 y 10 km [3 y 6 mi]. La mayor densidad de la corteza oceánica hace que ésta ocupe en el manto una posición más baja que la corteza continental. Con el tiempo geológico, los movimientos de las placas tectónicas amalgamaron pequeños continentes para formar supercontinentes y los separaron nuevamente para conformar una serie de continentes de menor tamaño distribuidos por Placa Euroasiática Placa Euroasiática Placa Juan de Fuca Placa Norteamericana Placa de Anatolia Placa del Pacífico Placa del Caribe Placa Filipina Placa Africana Placa Arábiga Placa de Cocos Placa Sudamericana Placa Australiana Placa de Nazca Placa Australiana Placa India Placa del Pacífico Placa Escocesa (Scotia) Placa Antártica Placa Antártica Placa Antártica Las lengüetas de bordes convergentes señalan la dirección de convergencia Posible borde Borde transformante principal Borde divergente Movimiento de placa > Placas. La litosfera terrestre se divide en numerosas placas. El movimiento relativo de las placas (flechas) determina si los bordes de las placas son convergentes, transformantes o divergentes. [Mapa adaptado de “Interpretative Map of Plate Tectonics,” un inserto de Simkin T, Tilling RI, Vogt PR, Kirby SH, Kimberly P y Stewart DB: “This Dynamic Planet—World Map of Volcanoes, Earthquakes, Impact Craters, and Plate Tectonics,” Servicio Geológico de EUA, Serie de Investigaciones Geológica, Mapa I–2800 (2006).] 6. La litosfera es la capa terrestre externa y rígida de 50 a 200 km [30 a 120 mi] de espesor. Su espesor está determinado por la profundidad de la temperatura de transición de frágil a dúctil, que es de aproximadamente 1 000°C [1 800°F]. La parte superior de la litosfera es la corteza y la parte inferior es el manto litosférico. Para obtener más información sobre los bordes de placas, consulte: Bird P: “An Updated Digital Model of Plate Boundaries,” Geochemistry Geophysics Geosystems 4, no. 3 (Marzo de 2003), http://dx.doi.org/10.1029/2001GC000252 (Se accedió el 21 de agosto de 2012). Volumen 24, no.3 7. El manto terrestre es la capa de 2 900 km [1 800 mi] de espesor que yace entre la corteza y el núcleo externo de la Tierra. El manto se divide en manto superior, zona de transición y manto inferior. El manto superior posee un espesor de alrededor de 370 km [230 mi] y se divide en el manto litosférico y la astenosfera. 43 Fig4_3 Borde de placa convergente Borde de placa transformante Volcán en escudo Estratovolcán Fosa de arco insular r rio nto Ma e sup Borde de placa divergente Litosfera Astenosfera Borde de placa convergente Dorsal de extensión oceánica Área de depresión o hundimiento (rift) continental (borde de placa joven) Fosa Corteza continental Man to su perio r Corteza oceánica Placa de subducción Punto caliente Manto inferior Placa Astenosfera Borde convergente Borde transformante Borde divergente > Bordes de placas. Las placas litosféricas de la Tierra se deslizan unas respecto de las otras. Este movimiento tiene cabida a lo largo de los bordes de las placas. Los bordes convergentes se generan cuando las placas se desplazan unas en dirección hacia las otras. Una placa puede hundirse —sumergirse— debajo de otra; las fosas marcan la línea de la placa de flexión en proceso de subducción. A lo largo de las zonas de subducción por encima de la placa descendente, pueden formase cadenas de arcos de islas estratovolcánicas. Los bordes transformantes se forman cuando las placas se deslizan unas más allá de las otras; las zonas de fallas transformantes oceánicas transfieren la expansión del fondo oceánico de un segmento de dorsal meso-oceánica a otro. Los bordes de placas divergentes tienen lugar cuando las placas se separan en las dorsales de expansión del fondo oceánico y en zonas de depresión (rift) continental. Los puntos calientes se generan donde las plumas convectivas de material del manto caliente impactan las placas litosféricas. Estos puntos calientes pueden inducir la formación de volcanes en escudo y producir la fluencia de los basaltos de inundación sobre las placas (no exhibidos). [Imagen adaptada de “Schematic Cross Section of Plate Tectonics,” un inserto de Simkin T, Tilling RI, Vogt PR, Kirby SH, Kimberly P y Stewart DB: “This Dynamic Planet—World Map of Volcanoes, Earthquakes, Impact Craters, and Plate Tectonics,” Servicio Geológico de EUA, Serie de Investigaciones Geológicas, Mapa I–2800 (2006).] todo el planeta. El supercontinente gigante más reciente, Pangea, se formó durante la era Paleozoica y luego fue separado a partir de hace 225-200 millones de años [Ma]. El desmembramiento se inició con la separación de Pangea en los supercontinentes de Laurasia y Gondwana, al norte y al sur, respectivamente. La fragmentación subsiguiente de Laurasia y Gondwana condujo a la apertura de los océanos Atlántico e Índico y evolucionó hasta convertirse en la configuración actual de continentes y océanos. Las placas se desplazan unas respecto de otras e interactúan entre sí en sus bordes (arriba). Existen tres tipos de bordes de placas: convergentes, o compresionales; transformantes, o de desplazamiento de rumbo; y divergentes, o de extensión. En los bordes de placas convergentes, las placas se desplazan unas en dirección hacia las otras. Las placas responden de diferentes maneras cuando chocan, dependiendo de si la convergencia se produce entre continente y continente, océano 44 y océano, u océano y continente. La convergencia continente-continente —colisión— produce el acortamiento y espesamiento corticales. Un ejemplo es la colisión entre el continente Indio y el Asiático. Esta convergencia formó la cordillera del Himalaya y la meseta del Tíbet y produjo la liberación lateral de Sondalandia y el sudeste de China en dirección hacia el sudeste, lejos de la colisión entre India y Asia.8 La convergencia entre un océano y otro o entre un océano y un continente produce subducFig5_1 ción: una placa oceánica se sumerge debajo de la otra placa. Un ejemplo de convergencia océano-océano es el de la fosa de las Marianas, donde la placa del Pacífico se inclina hacia el oeste por debajo de la pequeña placa Filipina, en el oeste del Océano Pacífico. La convergencia océano-continente se produce a lo largo del oeste de los Andes, donde la placa del Pacífico se sumerge en dirección hacia el este por debajo de la placa Sudamericana. En los bordes transformantes, las placas se deslizan unas más allá de las otras, como sucede en la falla de San Andrés, en California, EUA. Esta falla da cabida al movimiento de la placa del Pacífico en dirección hacia el norte, más allá de la placa Norteamericana. Las fallas anatoliana norte 8.El término Sondalandia se refiere a la región de la plataforma continental de la Sonda en el Sudeste Asiático e incluye Malasia, Sumatra, Java y Borneo. Para obtener más información acerca de la liberación lateral del Sudeste Asiático y Sondalandia, consulte: Tapponnier P, Lacassin R, Leloup PH, Scharer U, Zhong D, Wu H, Liu X, Ji S, Zhang L y Zhong J: “The Ailao Shan/ Red River Metamorphic Belt: Tertiary Left-Lateral Shear Between Indochina and South China,” Nature 343, no. 6257 (1º de febrero de 1990): 431–437. 9.El movimiento de desplazamiento de rumbo hace alusión al movimiento horizontal del otro lado de la falla respecto del lado de referencia; el lado en el que nos ubicamos de cara a la falla. El movimiento es lateral derecho cuando el otro lado de la falla se mueve hacia la derecha y lateral izquierdo cuando el otro lado se mueve hacia la izquierda. Oilfield Review y anatoliana este en Turquía también corresponden a bordes transformantes. Estas fallas dan cabida al movimiento de la placa de Anatolia hacia el oeste, en dirección al Mar Mediterráneo, conforme ésta elude la compresión entre las placas convergentes Euroasiática y Arábiga. En los bordes de placas divergentes, una placa se divide formando dos placas más pequeñas que se separan entre sí. Los bordes de placas divergentes pueden comenzar como sistemas de hundimiento o depresión (rift) continentales; a lo largo de Ma, estos hundimientos terrestres se convierten en hundimientos oceánicos. Algunos ejemplos de hundimientos continentales modernos son la depresión de África Oriental; el área de hundimiento del Lago Baikal, en Rusia; y la provincia del Basin and Range, en el oeste de EUA. En los hundimientos continentales, la corteza experimenta procesos de extensión, fallamiento y adelgazamiento hasta que se divide. Con la división, se forma una dorsal volcánica a medida que el material del manto caliente sube para llenar el vacío dejado por las placas en proceso de separación. El material del manto de composición basáltica se acumula en los bordes de las placas, se enfría y forma nueva corteza oceánica. A medida que las placas se separan, la corteza oceánica crece, dando lugar a un océano que se ensancha entre las placas que se separan lentamente. Este proceso se denomina expansión del fondo oceánico. El hundimiento del Mar Rojo y del Golfo de Adén que separa las placas Africana y Arábiga es un borde de placa divergente joven. La dorsal MesoAtlántica, que abarca la depresión meso-oceánica y la dorsal que separa América de Europa y África, corresponde a un borde de placa divergente maduro. Cuando los continentes se separan, raramente lo hacen a lo largo de una sola zona de separación o hendidura. Por el contrario, el hundimiento es una serie de segmentos desplazados por fallas de transformación (fallas transformantes) y zonas de fracturas. Las fallas de transformación son fallas de desplazamiento de rumbo que conectan segmentos de hundimiento. Estas fallas transfieren el movimiento de expansión o reconcilian las diferencias en la tasa de expansión entre los segmentos de hundimiento y sólo son activas entre dichos segmentos.9 Las fallas de transformación dejan cicatrices en el fondo oceánico, que se conocen como zonas de fracturas. Las fallas de transformación y las zonas de fracturas exhiben una orientación perpendicular a la dorsal meso-oceánica y paralela a la dirección de expan- Volumen 24, no.3 Dorsal meso-oceánica Borde de placa Ocean crust Zona de fractura (inactiva) Falla de transformación (porción activa de la zona de fractura) Zona de fractura (inactiva) Corteza oceánica Litosfera Borde de placa Astenosfera > Dorsal meso-oceánica y borde de placa de falla transformante. La expansión meso-oceánica (flechas blancas y rojas) raramente se produce a lo largo de una sola zona de depresión neta. Aquí, el borde de placa divergente (línea amarilla de guiones) consiste en dos segmentos de una dorsal meso-oceánica conectados por una falla de transformación. En la falla de transformación, o en la porción activa de la zona de fractura entre los segmentos de la dorsal, las placas se deslizan unas más allá de las otras en direcciones opuestas (flechas opuestas negras). En la porción inactiva de la zona de fractura, fuera de los segmentos de la dorsal, las secciones de las placas se inmovilizan entre sí y se desplazan en la misma dirección (flechas paralelas negras). (Adaptado de Garrison TS: Oceanography: An Invitation to Marine Science, 4ta ed. Pacific Grove, California, EUA: Brooks/Cole Publishing Company, 2002.) sión; y señalan el trayecto del movimiento de las nental, en el que la corteza continental se encuenplacas a medida que los márgenes continentales tra con la corteza oceánica o experimenta una transición a ésta, es un vestigio de fallamiento pasivos continúan separándose. Las edades y las historias térmicas de las producido durante la fragmentación continental. rocas oceánicas difieren a ambos lados de las Por consiguiente, los márgenes continentales que fallas de transformación. A lo largo de la falla, las se encuentran frente a una depresión meso-oceárocas más jóvenes, más calientes y de menor den- nica generalmente exhiben traslapos y además sidad se yuxtaponen contra las rocas más anti- pueden tener segmentos de márgenes transforguas, más frías y de densidad más alta. Debido a mantes y pasivos. Los márgenes transformantes su mayor temperatura, las rocas más jóvenes se tienen lugar donde los continentes se fragmentan encuentran térmicamente levantadas con res- y se separan como resultado de los movimientos de pecto a las rocas vecinas de fallas transversales cizalladura producidos lo largo de fallas transformás antiguas, más frías y de mayor densidad, lo mantes de desplazamiento de rumbo. Los márgeque produce diferencias en la elevación del fondo nes pasivos se forman donde los continentes se fragmentan y se separan como resultado del oceánico a ambos lados de la falla. Estas diferenFig6_1 cias pueden perdurar a medida que la roca se movimiento extensional perpendicular a las enfría, dejando cicatrices: las zonas de fracturas. líneas de costa y a lo largo de las fallas de echado. Dado que son casi paralelas a la dirección de expansión de la dorsal meso-oceánica —la direc- El desmembramiento de Gondwana ción del movimiento relativo de las placas— las El movimiento relativo de las placas tectónicas zonas de fracturas dejan huellas de la apertura adyacentes a lo largo del tiempo geológico ha sido cuantificado mediante la aplicación de tecnologías del océano (arriba). A medida que continúa la expansión del fondo de teledetección. Para los continentes, los científioceánico, los márgenes continentales previamente cos determinan el movimiento de las placas a traconectados se separan aún más. Un margen conti- vés del ajuste de curvas de migración aparente de 45 los polos.10 Para los océanos, los científicos determinan el movimiento de las placas a partir de los patrones de anomalías magnéticas producidos por las inversiones de polaridad de norte a sur del campo magnético de la Tierra y a partir de las zonas de fracturas del fondo oceánico (derecha).11 Pero no existe ninguna anomalía magnética de utilidad para restringir la historia del desmembramiento de Gondwana durante el período Cretácico transcurrido hace 120-84 Ma porque el campo magnético terrestre se encontraba estable y no había experimentado ninguna inversión de polaridad magnética en esa época.12 No obstante, en base a la datación de los basaltos de inundación que fluyeron sobre el continente de Gondwana, los geocientíficos en general coinciden en que el desmembramiento del supercontinente de Gondwana, que condujo a la apertura del Océano Atlántico Sur y a la separación de las placas Sudamericana y Africana, comenzó hace unos 130 Ma durante el Cretácico Temprano. El desmembramiento se inició en el sur y se desplazó progresivamente hacia el norte para concluir entre aproximadamente 20 y 30 Ma después, durante las edades geológicas que van desde el Aptiano hasta el Albiano.13 El segmento central se abrió más tarde porque en ese sector la placa continental era más blanda y tenía mayor temperatura. En consecuencia, la placa se estiró aún más y alcanzó una mayor elevación debido al levantamiento térmico previo al desmembramiento. El océano Atlántico Sur se extiende desde la Zona de Fracturas (FZ) de Marathon al norte hasta la Placa Antártica al sur y puede dividirse en cuatro segmentos, separados por zonas de fracturas primarias que atraviesan el Océano Atlántico (próxima página). 10.Para obtener más información sobre los movimientos de las placas y la migración de los polos (desplazamiento polar), consulte: Besse J y Courtillot V: “Apparent and True Polar Wander and the Geometry of Geomagnetic Field Over the Last 200 Myr,” Journal of Geophysical Research 107, no. B11 (Noviembre de 2002): EMP 6-1 to 6-31. Besse J y Courtillot V: “Correction to ‘Apparent and True Polar Wander and the Geometry of Geomagnetic Field Over the Last 200 Myr,‘” Journal of Geophysical Research 108, no. B10 (Octubre de 2003): EMP 3-1 to 3-2. 11.Para obtener más información sobre los movimientos de las placas, las anomalías magnéticas y la expansión del fondo oceánico, consulte: Hellinger SJ: “The Uncertainties of Finite Rotations in Plate Tectonics,” Journal of Geophysical Research 86, no. B10 (Octubre de 1981): 9312–9318. 46 Cronos magnéticos MC1 MC1 MC3 MC2 MC6 MC5 MC4 Is óc MC2 MC3 MC4 MC5 MC6 Do Is óc rs ro na al m na es s s ooc Polaridad normal eá ni ca Polaridad inversa ro Corteza oceánica Rocas antiguas de baja temperatura Expansión de los fondos oceánicos Litosfera Rocas jóvenes de alta temperatura Temperatura y edad de las placas > Anomalías magnéticas y expansión del fondo oceánico. Los científicos obtuvieron evidencias de la expansión del fondo oceánico mediante la determinación de la polaridad de las anomalías magnéticas a ambos lados de las dorsales meso-oceánicas. El campo magnético terrestre cambia su polaridad de tanto en tanto. El fondo oceánico es más joven y más caliente en el centro de expansión de las dorsales oceánicas y se vuelve cada vez más antiguo y más frío en dirección hacia el borde entre el continente y el océano. Cuando las rocas del fondo oceánico y sus minerales ferromagnéticos se enfrían por debajo de la temperatura de Curie, los minerales ferromagnéticos se magnetizan en la dirección consistente con la polaridad del campo magnético terrestre. Las rocas que exhiben una polaridad predominantemente normal, equivalente al magnetismo actual, se muestran como bandas negras en la sección transversal de la placa. Las rocas con un magnetismo de polaridad predominantemente inversa se exhiben como bandas blancas. La simetría de las anomalías magnéticas representadas a ambos lados de la dorsal demuestra el movimiento del fondo marino lejos del centro de expansión. La datación de cada cambio de polaridad —de normal a inversa y de inversa a normal— convierte el mapa de anomalías magnéticas en un mapa magnetocronológico de la expansión de los fondos oceánicos; la edad de cada inversión es una isócrona (líneas blancas) —una curva de contorno de tiempo— y el intervalo de tiempo entre las inversiones magnéticas es un crono magnético (MC), durante el cual el campo magnético de la Tierra es predominantemente, o constantemente, de una sola polaridad. Cartwright J, Swart R y Corner B: “Conjugate Margins Karner GD y Gamboa LAP: “Timing and Origin of the of the South Atlantic: Namibia–Pelotas,” en Roberts South Atlantic Pre-Salt Sag Basins and Their Capping DG y Bally AW (eds): Regional Geology and Tectonics: Evaporates,” en Schreiber BC, Lugli S y Babel M Phanerozoic Passive Margins, Cratonic Basins and (eds): Evaporites Through Space and Time. London: Global Tectonic Maps, Vol. 1c. Ámsterdam, Países The Geological Society, Special Publication 285 Fig7_1 Bajos: Elsevier BV (2012): 202–221. (Enero de 2007): 15–35. Mohriak WU y Fainstein R: “Phanerozoic Regional 12.Torsvik TH, Rousse S, Labails C y Smethurst MA: Geology of the Eastern Brazilian Margin,” en Roberts DG “A New Scheme for the Opening of the South Atlantic y Bally AW (eds): Regional Geology and Tectonics: Ocean and the Dissection of an Aptian Salt Basin,” Phanerozoic Passive Margins, Cratonic Basins and Geophysical Journal International 177, no. 3 (Junio Global Tectonic Maps, Vol. 1c. Ámsterdam, Países de 2009): 1315–1333. Bajos: Elsevier BV (2012): 222–283. Moulin M, Aslanian D and Unternehr P: “A New Starting 13.Szatmari P: “Habitat of Petroleum Along the South Point for the South and Equatorial Atlantic Ocean,” Atlantic Margins,” en Mello MR y Katz BJ (eds): Earth-Science Reviews 98, no. 1–2 (January 2010): 1–37. Petroleum Systems of South Atlantic Margins. Tulsa: Blaich OA, Faleide JI y Tsikalas F: “Crustal Breakup The American Association of Petroleum Geologists, and Continent Ocean Transition at South Atlantic AAPG Memoir 73 (2000): 69–75. Conjugate Margins,” Journal of Geophysical Research 116, B01402 (Enero de 2011): 1–38. Oilfield Review Adyacentes a la FZ de Río Grande, la Elevación de Río Grande y la Dorsal de Walvis se originaron a partir del punto caliente de Tristan da Cunha que es responsable de los basaltos de inundación de Paraná y Etendeka en Brasil y Namibia, respectivamente.14 Con la apertura del océano, se formaron la Elevación de Río Grande y la Dorsal de Walvis a medida que la placa Sudamericana se deslizaba hacia el NO y la placa Africana hacia el NE, respecto del punto caliente de Tristán da Cunha. Las dorsales resultantes formaron un extenso alto volcánico que aisló el segmento central del Atlántico Sur de la intrusión de agua marina desde el segmento sur. Las historias de relleno de las cuencas de los segmentos central y sur del Atlántico Sur difieren entre sí.15 En particular, el segmento central es dominado por la presencia de cuencas salinas de gran espesor que se formaron durante el Aptiano (hace 125-112 Ma), en tanto que los márgenes continentales del segmento sur se hundieron en los márgenes de un océano abierto. El segmento ecuatorial del Atlántico Sur comenzó a abrirse posteriormente, en la época del Cretácico Temprano; hace unos 112 Ma.16 En sus latitudes septentrionales, este segmento abarca la meseta Demerara de Surinam y la Guayana Francesa, y la meseta de Guinea en África Occidental. En sus latitudes australes, dicho segmento incluye las costas del norte de Brasil, Costa de Marfil y Ghana.17 La apertura del segmento ecuatorial, a diferencia de los otros segmentos, no se produjo en sentido perpendicular a los márgenes continentales porque una parte del movimiento de las placas fue absorbida por el movimiento oblicuo o el desgarre lateral a lo largo de las fallas.18 > Mapa tectónico del Océano Atlántico Sur al final del crono de polaridad magnética 34 (MC34, hace 84 Ma). La línea roja representa la dorsal meso-oceánica al final de MC34. De norte a sur, el Océano Atlántico Sur se divide en los segmentos Ecuatorial, Central, Sur y Falkland, limitados por las zonas de fracturas (FZs) de Marathon, Ascensión, Río Grande y Agulhas-Falkland. Los puntos de color negro muestran las localizaciones aproximadas de los descubrimientos de los campos Tupi en el área marina de Brasil, Azul y Cameia en el área marina de Angola, Jubilee en el área marina de Ghana y Zaedyus en el área marina de la Guayana Francesa. (Adaptado de Moulin et al, referencia 12.) 14.Los puntos calientes son manifestaciones superficiales de las plumas convectivas del manto. Se trata de anomalías térmicas estacionarias que generan conductos ascendentes delgados de magma en el manto. El vulcanismo de los puntos calientes produce basaltos de inundación y largas cadenas lineales de volcanes en el interior de las placas tectónicas; a lo largo de cada cadena, los volcanes son cada vez más antiguos en la dirección del movimiento de las placas. Wilson M: “Magmatism and Continental Rifting During the Opening of the South Atlantic Ocean: A Consequence of Lower Cretaceous Super-Plume Activity?,” en Storey BC, Alabaster T y Pankhurst RJ (eds): Magmatism and the Causes of Continental Break-Up. London: The Geological Society, Special Publication 68 (1992): 241–255. Quirk DG, Hertle M, Jeppesen JW, Raven M, Mohriak W, Kann DJ, Norgaard M, Mendes MP, Hsu D, Howe MJ y Coffey B: “Rifting, Subsidence and Continental Break-Up Above a Mantle Plume in the Central South Atlantic,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. Londres: The Geological Society, Special Publication 369 (en prensa). 15.Seranne M y Anka Z: “South Atlantic Continental Margins of Africa: A Comparison of the Tectonic vs. Climate Interplay on the Evolution of Equatorial West Africa and SW Africa Margins,” Journal of African Earth Sciences 43, no. 1–3 (Octubre de 2005): 283–300. 16.Moulin et al, referencia 12. 17.Guyana es la región septentrional de América del Sur que comprende los territorios de Surinam, Guyana y Guayana Francesa. África Occidental es la región occidental extrema del continente africano. Su margen sur se extiende a lo largo de la línea de costa norte del Golfo de Guinea y comprende, de este a oeste, Nigeria, Togo, Benín, Ghana, Costa de Marfil, Liberia, Sierra Leona y Guinea. Volumen 24, no.3 Cratones ÁFRICA FZ de Marathon Meseta Demerara Volcanismo cretácico Sal de edad Aptiano Meseta de Guinea Segmento ecuatorial FZ de Romanche Golfo de Guinea Cuenca de Cuenca de Potiguar Gabón FZ de Chain FZ de Ascensión Cuenca de Sergipe Alagoas AMÉRICA DEL SUR Dorsal meso-oceánica Cuenca de Segmento central Espíritu Santo Cuenca de Campos Cuenca de Congo Cuenca de Kwanza Cuenca de Namibe FZ de Río Grande Provincia de Paraná Dorsal de Cuenca de Walvis Santos Elevación de Río Grande Cuenca de Pelotas Cuenca de Namibia Punto caliente de Tristan da Cunha Segmento sur Cuenca de Rawson FZ de Agulhas-Falkland Segmento Falkland 18.Darros de Matos RM: “Tectonic Evolution of the Equatorial South Atlantic,” en Mohriak W y Talwani M (eds): Atlantic Rifts and Continental Margins. Washington, DC: American Geophysical Union, Geophysical Monograph 115 (2000): 331–354. Mascle J, Lohman P, Clift P y el Grupo Científico de ODP 159: “Development of a Passive Transform Margin: Cote d’Ivoire–Ghana Transform Margin—ODP Leg 159. Preliminary Results,” Geo-Marine Letters 17, no. 1 (Febrero de 1997): 4–11. Darros de Matos RM: “Petroleum Systems Related to the Equatorial Transform Margin: Brazilian and West African Conjugate Basins,” en Post P, Rosen N, Olson D, Palmes SL, Lyons KT y Newton GB (eds): Petroleum Systems of Divergent Continental Margin Basins. Tulsa: Sección de la Costa del Golfo, Society for Sedimentary Geology (2005): 807–831. Fig8_1 47 E O Sedimentos postsalinos Sal Presalinos 2 km Basamento 20 km 450 km Cuencas salinas Faja árida Trópico d e Capr icorn io Dorsal de Walvis Actual desierto de Atacama Actual desierto de Kalahari > Condiciones propicias para las acumulaciones salinas de gran espesor. Para el Aptiano, hace aproximadamente 120 Ma, el Océano Atlántico Sur (mapa, centro) se había abierto desde el sur como cortado con una tijera. El segmento central del Atlántico Sur se encontraba aislado de las condiciones marinas abiertas del segmento austral por la Dorsal de Walvis (púrpura). La región correspondía a una faja árida (entre las líneas blancas de guiones) en la que las condiciones climáticas eran similares a las existentes actualmente en el desierto de Atacama, en el norte de Chile (extremo inferior izquierdo), y en el desierto de Kalahari, en el sur de África (extremo inferior derecho). El segmento central contenía lagos y cuencas de relleno balanceado. En estas condiciones climáticas y de cuencas aisladas, las cuencas y los lagos se convirtieron en los centros de precipitación de secuencias salinas estratificadas de gran espesor provenientes de salmueras cuencales e hidrotérmicas, que fueron aportadas por el flujo de agua marina a través de las fracturas presentes en el dique basáltico con pérdidas formado por la Dorsal de Walvis. (Mapa, cortesía de CR Scotese, utilizado con autorización.) Fig10_1_right page 48 Oilfield Review Correlación de las cuencas salinas: De Brasil a Angola El campo petrolero Lula —nombre asignado en el año 2010 al campo Tupi en honor al ex presidente de Brasil Luiz Inacio Lula da Silva— fue descubierto en el año 2006 en la cuenca de Santos por Petróleo Brasileiro SA, o Petrobras.19 El descubrimiento se localiza por debajo de la sal de edad Aptiano en el margen pasivo del sector brasileño del Atlántico Sur central y estableció la extensión productiva presalina.20 Los campos presalinos del área marina de Brasil se encuentran cargados con hidrocarburos que migraron desde rocas generadoras ricas en materia orgánica, depositadas en lagos anóxicos que se desarrollaron aproximadamente en la época en que se formó el Atlántico Sur. A comienzos de la edad Aptiano, culminó el episodio de hundimiento continental y comenzó la expansión del fondo oceánico; no obstante, cuando la región experimentó un fenómeno de levantamiento por encima de la pluma convectiva del manto del punto caliente de Tristán da Cunha, prevalecían condiciones lacustres más que marinas. En estos lagos, por encima de los márgenes continentales pasivos, se produjo la depositación de carbonatos inusuales durante el Aptiano Temprano (hace 123-117 Ma). En forma similar al proceso acaecido en el actual Lago Tanganyika del este de África, durante la lenta profundización de los lagos se depositaron carbonatos lacustres someros. En los carbonatos del Aptiano Temprano, el registro fósil muestra la presencia de estratos de coquina sobre los que se depositaron estratos microbialíticos al transformarse las condiciones de agua dulce en condiciones de agua hipersalina cuando el clima se volvió más árido.21 Estos carbonatos conforman los yacimientos de las cuencas presalinas de Santos y Campos en Brasil. Con el incremento de la aridez durante el Aptiano Tardío (hace 117-113 Ma), las cuencas se volvieron propicias para la depositación de secuencias evaporíticas estratificadas con un espesor oscilante entre 800 y 2 500 m [2 600 y 8 200 pies]. Las evaporitas de la cuenca de Santos exhiben una historia de rápida precipitación mayormente de halita proveniente de las aguas marinas, seguida por la precipitación lenta de sales complejas. Estas sales tardías precipitaron a partir de salmueras altamente concentradas, incrementadas por los procesos hidrotérmicos que involucraron un intercambio químico roca-fluido con la roca basáltica. Los primeros 600 m [2 000 pies] de estas evaporitas están formados por dos capas de halita maciza separadas por una capa delgada de anhidrita. El tope de la secuencia evaporítica muestra numerosos ciclos de depositación con evaporitas estratificadas ricas en potasio y magnesio.22 Toda la secuencia evaporítica precipitó en un sistema de lago-hundimiento profundo, detrás de la barrera creada por la Dorsal de Walvis y la Elevación de Río Grande. Esta barrera fue penetrada por fisuras profundas a lo largo de las cuales se desplazaron las aguas marinas, que interactuaron químicamente con la roca encajonante basáltica y se filtraron en el lago en proceso de evaporación. Los factores que favorecieron dichas acumulaciones salinas de gran espesor fueron la presencia de un margen en rápido proceso de hundimiento con lagos o cuencas rellenas de manera balanceada, situados detrás de un alto volcánico externo elevado. Este alto volcánico constituyó una barrera con filtraciones (pérdidas) que restringió el influjo de agua de mar en un ambiente caracterizado por un clima cálido, árido y desértico (página anterior).23 Las condiciones eran levemente similares a las existentes actualmente en la cuenca del Mar Muerto y en la depresión de Danakil, en la península de Afar, al nordeste de África.24 Estas capas salinas conforman el sello para los yacimientos presalinos (Véase “La depositación de la sal en cuencas en proceso de expansión activo,” página 50). El fin del Aptiano fue testigo de la apertura definitiva de la barrera formada por la Dorsal de Walvis y la Elevación de Río Grande, acompañada por la inundación de las aguas marinas provenientes del segmento austral del Océano Atlántico Sur. Estas condiciones marinas abiertas permitieron que las aguas oceánicas rellenaran las cuencas del segmento central, interrumpiendo cualquier episodio posterior de depositación de evaporitas. Por encima de la sal, se formaron sedimentos marinos, comenzando con los carbonatos marinos del Albiano (hace 113-110 Ma). La sedimentación postsalina fue controlada por el proceso continuo de apertura y profundización del Atlántico Sur como consecuencia de los cambios producidos en el nivel global del mar. A medida que el océano se abría, los márgenes pasivos se inclinaban hacia el mar, produciendo el fenómeno de halocinesis en el que la sal fluye y se deforma, dando origen a las estructuras salinas que afectaron los sedimentos 19.Beasley CJ, Fiduk JC, Bize E, Boyd A, Frydman M, Zerilli A, Dribus JR, Moreira JLP y Pinto ACC: “El play presalino de Brasil,” Oilfield Review 22, no. 3 (Otoño de 2010): 28–37. 20.El término presalino significa antes de la formación o la depositación de los depósitos salinos. Los yacimientos presalinos se encuentran debajo de los depósitos salinos que no fluyeron lejos de su lugar de depositación; por debajo de la sal autóctona o local. Esta definición diferencia los estratos presalinos de los estratos subsalinos o postsalinos. Para obtener más información, consulte: Beasley et al, referencia 19. 21.Coquina: roca sedimentaria calcárea formada esencialmente de conchillas, que indica la presencia de un ambiente litoral con una vigorosa acción del oleaje. Las microbialitas, que son estructuras carbonatadas cuya formación se atribuye a los microbios, poseen una diversidad de formas y tamaños, y se desarrollan en ambientes no propicios para el desarrollo de corales. 22.Hardie LA: “On the Significance of Evaporites,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 19 (Mayo de 1991): 131–168. Jackson MPA, Cramez C y Fonck J-M: “Role of Subaerial Volcanic Rocks and Mantle Plumes in Creation of South Atlantic Margins: Implications for Salt Tectonics and Source Rocks,” Marine and Petroleum Geology 17, no. 4 (Abril de 2000): 477–498. Nunn JA y Harris NB: “Subsurface Seepage of Seawater Across a Barrier: A Source of Water and Salt to Peripheral Salt Basins,” Geological Society of America Bulletin 119, no. 9–10 (Septiembre–Octubre de 2007): 1201–1217. Nunn JA y Harris NB: “Erratum for ‘Subsurface Seepage of Seawater Across a Barrier: A Source of Water and Salt to Peripheral Salt Basins,’” Geological Society of America Bulletin 120, no. 1–2 (Enero–Febrero de 2008): 256. 23.Davison I: “Geology and Tectonics of the South Atlantic Brazilian Salt Basins,” en Ries AC, Butler RWH y Graham RH (eds): Deformation of the Continental Crust: The Legacy of Mike Coward. London: The Geological Society, Special Publication 272 (Enero de 2007): 345–359. Los lagos o las cuencas se rellenan de manera balanceada cuando la tasa de aporte de agua y sedimentos es similar a la tasa con la que se forma el espacio disponible o alojamiento; superficie y profundidad. Para obtener más información, consulte: Carroll AR y Bohacs KM: “Stratigraphic Classification of Ancient Lakes: Balancing Tectonic and Climatic Controls,” Geology 27, no. 2 (Febrero de 1999): 99–102. 24.Montaron B y Tapponnier P: “A Quantitative Model for Salt Deposition in Actively Spreading Basins,” Search and Discovery Article 30117, adaptado de una presentación oral efectuada en la Conferencia y Exhibición Internacional de la AAPG, Río de Janeiro, 15 al 18 de noviembre de 2009. Bosworth W, Huchon P y McClay K: “The Red Sea and Gulf of Aden Basins,” Journal of African Earth Sciences 43, no. 1–3 (Octubre de 2005): 334–378. Mohriak WU y Leroy S: “Architecture of Rifted Continental Margins and Break-Up Evolution: Insights from the South Atlantic, North Atlantic and Red Sea–Gulf of Aden Conjugate Margins,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. London: The Geological Society, Special Publication 369, http://dx.doi.org/10.1144/SP369.17 (Se accedió el 17 de septiembre de 2012). La comprensión de los eventos geológicos que controlaron la geografía, el clima y la historia de las cuencas, por parte de los geólogos, se basa en los principios de la tectónica de placas. Estos principios constituyen el fundamento para el desarrollo de las extensiones productivas de exploración. Los descubrimientos realizados desde el año 2006 en las cuencas presalinas y de márgenes transformantes, a lo largo de las costas de América del Sur y África Occidental, ilustran estos puntos. Volumen 24, no.3 (continúa en la página 52) 49 La depositación de la sal en cuencas en proceso de expansión activo Hundimiento, propagación y tectónica Las cuencas salinas situadas unas frente a otras, entre la Elevación de Río Grande y el Golfo de Guinea, se encuentran entre las cuencas más grandes de los márgenes oceánicos pasivos de edad Fanerozoico (abajo) y se formaron en el Aptiano (hace 125-110 Ma), durante las fases de apertura del Atlántico Sur central. El ambiente geométrico, cinemático y temporal de este fenómeno de depositación salina de edad Cretácico Inferior es sorprendentemente similar al del Mar Rojo acaecido en el Mioceno Medio-Tardío (hace 15-5 Ma).1 Después de que el punto caliente de Tristán da Cunha indujera la ocurrencia de erupciones volcánicas gigantes que cubrieron enormes áreas de la litosfera africana–sudamericana con basaltos de inundación de gran espesor, hace aproximadamente 143 Ma, las placas comenzaron a separarse lentamente a razón de varios milímetros por año. A lo largo del nuevo borde de placa, se formaron hundimientos estrechos, de 50 a 80 km [31 a 50 mi] de ancho, que se traslaparon. El vulcanismo basáltico y los lagos anóxicos de aguas profundas —de más de 1 000 m [3 300 pies] de profundidad en algunos casos, como el lago Tanganyika actual— marcaron la geología de esos hundimientos en el Hauteriviano Tardío al Barremiano Temprano (hace 133-128 Ma).2 La separación continental se completó hace 128-125 Ma. Cuando comenzó la expansión de los fondos oceánicos, la tasa de separación de las placas se incrementó hasta alcanzar algunos centímetros por año. La cuenca marina, que ahora tiene 1 700 km [1 060 mi] de largo, entre 300 y 500 km [190 y Ma rge AMÉRICA n tr ans form ant e ÁFRICA Cuenca salina del Aptiano Punto caliente > Restauración del Atlántico Sur. La cuenca salina de edad Aptiano, hace aproximadamente 120 Ma (púrpura), tenía una longitud de 1 700 km [1 060 mi] y se encontraba limitada con respecto a las condiciones oceánicas abiertas por el punto caliente de Tristán da Cunha (círculo rojo) al sur y el margen transformante del Atlántico ecuatorial en fase embrionaria (flechas rojas opuestas) al norte. Las flechas negras indican la dirección del movimiento de las placas. (Mapa, cortesía de CR Scotese, utilizado con autorización.) 50 310 mi] de ancho y 2 km [1,2 mi] de profundidad, permaneció aislada entre dos grandes “diques” formados por el margen transformante del Atlántico ecuatorial incipiente al norte y la Dorsal de Walvis y la Elevación de Río Grande al sur. Estos diques restringieron el flujo de agua de mar hacia el interior de la cuenca; flujo que tuvo lugar en su mayor parte a lo largo de las fisuras tectónicas de la porción sur de la Dorsal de Walvis. La rápida evaporación del agua de mar generó depósitos evaporíticos estratificados de gran espesor. Las condiciones marinas abiertas continuas se restablecieron en el Albiano Temprano (hace 112-110 Ma). Las evaporitas de la cuenca de Santos Para generar un depósito salino estratificado de gran espesor se requieren tres condiciones: una cuenca de aproximadamente 1 500 m [4 900 pies] de profundidad, un aporte continuo de agua de mar cargada con minerales y un clima cálido y árido. Conforme se produce la evaporación, el nivel de agua de la cuenca se reduce rápidamente y se estabiliza hasta que alcanza un nivel crítico: la tasa de evaporación iguala a la tasa de admisión de agua. La salinidad del agua se incrementa gradualmente hasta que se alcanza la concentración de saturación para el mineral de sal menos soluble contenido en el agua. Las capas de calcita, dolomía y yeso precipitan —en ese orden— seguidas por la halita (sal de roca). La halita precipita en cantidades suficientes para mantener la salinidad de agua en el nivel de saturación de la halita; este proceso puede durar varios miles de años para acumular cientos de metros de halita. Si el clima se vuelve más húmedo, el incremento de la admisión de agua dulce proveniente de los ríos y las lluvias reduce la salinidad lo suficiente como para detener la precipitación de halita. Por ejemplo, la salinidad puede reducirse hasta alcanzar de vuelta el punto de precipitación del yeso y finalmente incrementarse de nuevo hasta el punto de Oilfield Review precipitación de la halita. Ésta es la secuencia estratificada que se observa en los 600 m [2 000 pies] inferiores de evaporitas de la cuenca de Santos.3 Los niveles de salinidad del agua pueden incrementarse aún más hasta alcanzar el punto de saturación en el que las sales complejas comienzan a precipitar. Estas sales son las evaporitas ricas en contenido de potasio, calcio y magnesio, tales como la silvita, la carnalita y la taquihidrita. La precipitación de sales complejas necesita un clima extremadamente árido y puede requerir un largo tiempo porque estas salmueras altamente salinas se evaporan muy lentamente. Durante este proceso, el nivel superficial del lago no se modifica a pesar de la acumulación de sal en su fondo. El resultado final es la formación de una salina (derecha). Durante el Aptiano, las cuencas salinas del Atlántico Sur se encontraban ubicadas en las latitudes correspondientes a la faja árida que 1. Mohriak WU y Leroy S: “Architecture of Rifted Continental Margins and Break-Up Evolution: Insights from the South Atlantic, North Atlantic and Red Sea– Gulf of Aden Conjugate Margins,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. Londres: La Sociedad Geológica, Publicación Especial 369, http://dx.doi.org/10.1144/SP369.17 (Se accedió el 17 de septiembre de 2012). Bosworth W, Huchon P y McClay K: “The Red Sea and Gulf of Aden Basins,” Journal of African Earth Sciences 43, no. 1–3 (Octubre de 2005): 334–378. 2. Karner GD y Gamboa LAP: “Timing and Origin of the South Atlantic Pre-Salt Sag Basins and Their Capping Evaporates,” en Schreiber BC, Lugli S and Ba˛bel M (eds): Evaporites Through Space and Time. Londres: La Sociedad Geológica, Publicación Especial 285 (Enero de 2007): 15–35. Montaron B y Tapponnier P: “A Quantitative Model for Salt Deposition in Actively Spreading Basins,” Search and Discovery Article 30117, adaptado de una presentación oral efectuada en la Conferencia y Exhibición Internacional de la AAPG, Río de Janeiro, 15 al 18 de noviembre de 2009. 3. Montaron y Tapponnier, referencia 2. 4. Hardie LA: “The Roles of Rifting and Hydrothermal CaCl2 Brines in the Origin of Potash Evaporites: An Hypothesis,” American Journal of Science 290, no. 1 (Enero de 1990): 43–106. Hardie LA: “On the Significance of Evaporites,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 19 (Mayo de 1991): 131–168. Warren JK: Evaporites: Sediments, Resources and Hydrocarbons. Berlín: Springer-Verlag, 2006. 5. Montaron y Tapponnier, referencia 2. contiene la mayor parte de los desiertos modernos del hemisferio sur. La tasa de evaporación inicial probablemente fue 2 m [7 pies] por año más alta que la precipitación pluvial, tasa que se observa actualmente en el Mar Rojo.4 Con una tasa de depositación promedio de halita de 2 a 3 cm [0,8 a 1,2 pulgadas] por año, pueden haberse requerido entre 20 000 y 30 000 años para la depositación de los 600 m inferiores extremos de las evaporitas de la cuenca de Santos.5 1 5 2 3 4 Formación de lagos de agua dulce 6 Profundización de los lagos de agua dulce Caída del nivel del océano El nivel del océano sube, se desborda más allá de la barrera e ingresa en los lagos de agua dulce 7 Caída del nivel del océano La dorsal fracturada permite la comunicación hidráulica entre el océano y el lago 8 El nivel de la cuenca se reduce a medida que el agua se evapora Comienzo de la depositación de la sal Fin de la depositación de la sal La salmuera terminal indica la depositación final de la sal La cuenca retorna a las condiciones marinas plenas > Secuencia de depositación de la sal. Durante la fase de hundimiento inicial (1), se forman los lagos de agua dulce en el margen continental en expansión. (El océano en desarrollo se encuentra a la izquierda de cada panel.) El nivel del océano se reduce y los lagos se profundizan (2) conforme los márgenes continentales en expansión disminuyen su espesor y se hunden. La barrera que separa el océano de los lagos incrementa su relieve con respecto al fondo del lago. El nivel del mar se eleva (3), y el agua de mar se desborda sobre la barrera y se mezcla con el agua de los lagos. Hace aproximadamente 123 Ma, en el Aptiano Temprano (4), el nivel del mar se reduce en 50 m [80 pies] y aísla las cuencas de las aguas del océano abierto. La tasa de evaporación de las cuencas (5) es más alta que la tasa de influjo de agua proveniente de los ríos y las precipitaciones pluviales y de los manantiales de agua de mar que emanan de la barrera con filtraciones; dichas filtraciones son el resultado de la presencia de fracturas y fisuras. El nivel de agua de la cuenca cae y la salinidad del agua aumenta gradualmente hasta que el nivel de salinidad de la salmuera alcanza la concentración de saturación del componente químico menos soluble de la salmuera, que comienza a depositarse como un mineral de sal (blanco, 6). Durante la depositación de la sal, se forman capas de sal (no exhibidas) a medida que se modifica la química de la salmuera. La salinidad y las concentraciones de saturación dependen del equilibrio hídrico climático de las cuencas y del ingreso de agua de mar en éstas a través de la barrera con filtraciones. La precipitación de minerales de sal comienza con el componente químico menos soluble de la salmuera. Este componente precipita hasta que se agota. Los componentes más solubles precipitan posteriormente. De esta manera, las capas de sal se acumulan gradualmente y rellenan las cuencas para formar secuencias salinas estratificadas de gran espesor. El último episodio de depositación de sal es indicado por la presencia de una salmuera terminal (púrpura, 7) de alta salinidad, supersaturada con el componente menos soluble en ese momento. Finalmente, el nivel del mar se eleva lo suficiente como para inundar los márgenes continentales (8); las condiciones de mar abierto se restablecen por encima de las cuencas salinas y detienen la depositación de la sal. Side Bar, Fig3_4 Volumen 24, no.3 51 Por encima de ese nivel, existen al menos nueve ciclos que contienen sales complejas. La precipitación de dichas sales podría haber requerido 10 veces más tiempo. El reemplazo del agua por sal duplica el peso aplicado en el fondo de la cuenca y acelera la subsidencia. Aproximadamente un 30% del espacio disponible se obtiene en unos 50 000 años mediante el agregado de 500 m [1 600 pies] a la profundidad de la cuenca inicial de 1 500 m [4 900 pies]. Las observaciones derivadas de analogías modernas, tales como el lago Assal en la región de Afar, Etiopía, indican que el agua de mar ingresó en la cuenca salina a través de las fisuras de la dorsal basáltica de Walvis. Este proceso fisural se basa además en otras consideraciones: •La tasa de flujo volumétrico a través de las grietas debe ser baja, como lo requiere el modelo de precipitación de la sal. •Dado que las fisuras de los basaltos pueden tener una profundidad de cientos de metros, el agua de mar que fluye a través de éstas es menos sensible a las variaciones del nivel del agua de los océanos comparado con el requerido por el flujo a través de un dique. •Cuando la tasa de evaporación se incrementa y el nivel de la cuenca se reduce por debajo del de los océanos, la diferencia de altura hidráulica tenderá a favorecer el flujo a través de las fisuras para mantener el nivel de agua de la cuenca. •Las fracturas proveen una gran superficie de contacto entre el agua de mar y los basaltos, lo que favorece el intercambio químico roca-fluido requerido para una composición química compatible con la depositación de sales complejas.6 Las observaciones de campo y los resultados de los modelos demuestran que la depositación de las secuencias evaporíticas estratificadas de gran espesor requiere la existencia de una cuenca profunda en un clima caluroso y árido con un aporte continuo de agua salina cargada con minerales. Estas condiciones deben permanecer estables un tiempo suficiente para que se acumulen depósitos de gran espesor. 6. Montaron y Tapponnier, referencia 2. 52 de 4 895 m [16 060 pies] submarinos.26 El pozo produjo con un régimen de 780 m3/d [4 900 bbl/d] de petróleo y 187 000 m3/d [6,6 MMpc/d] de gas a través de un estrangulador (orificio) de 5/8 pulgadas, produciendo petróleo liviano con una densidad de aproximadamente 880 kg/m3 [30° de densidad API] y bajo contenido de azufre de aproximadamente 0,5%.27 La ejecución de operaciones de perforación de desarrollo en el campo confirmó las estimaciones de 1 000 millones de m3 [6 500 millones de bbl] de petróleo recuperable, obtenidas por el operador, lo que atrajo la atención mundial hacia la extensión productiva presalina de Brasil.28 Subsiguientemente, muchos fueron los descubrimientos presalinos realizados en las cuencas de Santos y Campos de Brasil. postsalinos en los que se descubrieron los grandes volúmenes de petróleo de la cuenca de Campos (próxima página).25 El descubrimiento del campo Tupi en el año 2006 estableció una nueva extensión productiva de petróleo en la porción central del Atlántico Sur: la extensión productiva presalina. El campo Lula se encuentra ubicado en el Bloque BM-S-11 de la cuenca de Santos a una profundidad de 2 126 m [6 975 pies] de agua, a aproximadamente 250 km [155 mi] al sudeste de Río de Janeiro. El pozo descubridor 1-RJS-628A fue perforado hasta una TVD ÁF RICA 20 21 Angola Lontra Idared Mavinga Cameia-1 Cameia-2 Postsalinos Postsalinos Sal Poshundimiento (posrift) Contemporáneos con el hundimiento (synrift) Bloque 20 Norte Bicuar Petróleo confirmado por la producción Basamento Bloque 21 Cameia-1 Sal Sur Cameia-2 Petróleo confirmado por registro o muestra de petróleo Postsalinos Posible zona de petróleo no probada Sello Sal Yacimiento superproductivo Yacimiento intermedio Poshundimiento Yacimiento inferior Poshundimiento Sal Poshundimiento Poshundimiento Basamento Contemporáneos con el hundimiento Contemporáneos con el hundimiento > Áreas prospectivas presalinas y descubrimientos en la cuenca de Kwanza. Los pozos Cameia 1 y Cameia 2 de Cobalt descubrieron y evaluaron, respectivamente, yacimientos de petróleo en las cuencas sedimentarias contemporáneas con el hundimiento (synrift) (marrón claro) y poshundimiento (amarillo) situadas por debajo de la sal autóctona (púrpura) —los sedimentos presalinos— en el Bloque 21(centro a la derecha) de la cuenca de Kwanza, en el área marina de Angola. Cobalt tiene previsto perforar los pozos Lontra, Idared, Mavinga y Bicuar (líneas de guiones) para probar otras áreas prospectivas de los Bloques 20 y 21. El pozo Cameia 1 descubrió un yacimiento superproductivo (verde brillante) sobre un alto basamental (extremo inferior). Cobalt perforó el pozo Cameia 2, un pozo de extensión, para confirmar el tamaño del descubrimiento y explorar las zonas yacimiento prospectivas por debajo del yacimiento superproductivo. El pozo de evaluación confirmó el descubrimiento y los intervalos prospectivos infrayacentes (verde claro), que se encuentran separados por intervalos que actúan como sellos (rojo). (Ilustraciones utilizadas con autorización de Cobalt International Energy, Inc., referencia 32.) Oilfield Review E O Sedimentos postsalinos Sal Presalinos 2 km Basamento 20 km > Líneas sísmicas en márgenes pasivos presalinos conjugados. Estas líneas sísmicas en pares son las líneas de echado provenientes de la cuenca de Santos en el área marina de Brasil (arriba) y de la cuenca de Kwanza en el área marina de Angola (página 48, arriba). La sección sísmica de la cuenca de Santos proviene de una línea sísmica 2D genérica que cruza cerca del campo Lula, un descubrimiento presalino. La sección sísmica muestra un espesor de casi 2 km [1,2 mi] de sedimentos presalinos debajo de la sal. La sección de la cuenca de Kwanza, en el área marina de Angola, proviene de un levantamiento de sísmica 3D y muestra una sección presalina bien desarrollada, separada de los sedimentos postsalinos por geometrías salinas complejas. (La sección de la cuenca de Santos se utiliza con la autorización de WesternGeco y TGS. La sección de la cuenca de Kwanza se utiliza con la autorización de WesternGeco y Sonangol.) En el año 2012, el pozo Azul 1 perforado por Maersk Oil y el pozo Cameia 1 perforado por Cobalt International Energy, Inc., extendieron la extensión productiva presalina comprobada del Atlántico Sur a la cuenca del Kwanza, en el área marina de Angola.29 El pozo Azul 1 se encontraba en el Bloque 23 de la cuenca del Kwanza, en un tirante de agua (profundidad del lecho marino) de 953 m [3 130 pies]. Perforado hasta 5 334 m [17 500 pies], este pozo demostró la capacidad de flujo potencial de más de 3 000 bbl/d [480 m3/d] de petróleo. El pozo Cameia 1 estaba situado en el Bloque 21 de la cuenca del Kwanza, en un tirante de agua de 1 682 m [5 518 pies]. Perforado hasta 4 886 m [16 030 pies] de profundidad, el pozo produjo con un régimen de 5 010 bbl/d [800 m3/d] de petróleo y 14,3 MMpc/d [405 000 m3/d] de gas. En el proceso que condujo al descubrimiento del pozo Cameia 1, los especialistas de exploración de Cobalt International Energy reconocieron que durante el Aptiano, las actuales cuencas presalinas de Kwanza y Campos se encontraban en la misma cuenca depositacional, separadas por una distancia de sólo 80-160 km [50-100 mi]; los exploracionistas llegaron a la conclusión de que las cuencas debían haber compartido la misma historia presalina y poseer características similares.30 La extensión productiva presalina que condujo al descubrimiento del campo Tupi en la cuenca de Santos de Brasil se extendió hacia el norte, a lo largo de la línea de costa de Brasil, hasta la cuenca de Campos. Cobalt perforó el pozo Cameia 1 en busca de una analogía con la extensión productiva presalina de la cuenca de Campos en la cuenca del Kwanza en el área marina de Angola. El pozo descubridor de petróleo Cameia 1 fue perforado en un yacimiento que contenía carbonatos fracturados de alta calidad y altamente permeables dispuestos en estratos presalinos y poshundimiento sobre un alto basamental y se encontraba sellado con sal. El pozo encontró una columna de petróleo de unos 370 m [1 200 pies] de espesor y contenía más de 270 m [900 pies] de zona productiva neta.31 Para evaluar el descubrimiento, Cobalt perforó el pozo Cameia 2 y confirmó la extensión vertical y lateral, la geometría y la calidad de los yacimientos (página anterior). El pozo de evaluación validó el modelo de Cobalt de yacimientos adicionales en los estratos de poshundimiento y 25.Halocinesis es la deformación de la sal. Los procesos de halocinesis comprenden el movimiento pendiente abajo bajo la acción del flujo por atracción gravitatoria, la expulsión y el diapirismo causados por la carga de la cubierta y el fallamiento resultante de procesos de estiramiento o acortamiento tectónico. La deformación de la sal puede producir la deformación de los estratos depositados sobre ésta. Hudec MR y Jackson MPA: “Terra Infirma: Understanding Salt Tectonics,” Earth-Science Reviews 82, no. 1–2 (Mayo de 2007): 1–28. Quirk DG, Schodt N, Lassen B, Ings SJ, Hsu D, Hirsch KK y Von Nicolai C: “Salt Tectonics on Passive Margins: Examples from Santos, Campos and Kwanza Basins,” en Alsop GI, Archer SG, Hartley AJ, Grant NT y Hodgkinson R (eds): Salt Tectonics, Sediments and Prospectivity. London: The Geological Society, Special Publication 363 (Enero de 2012): 207–244. Beasley et al, referencia 19. 26.Parshall J: “Presalt Propels Brazil into Oil’s Front Ranks,” Journal of Petroleum Technology 62, no. 4 (Abril de 2010): 40–44. 27.“BG, Petrobras Announce Discovery of Oil Field in Santos Basin Offshore Brazil,” Drilling Contractor 62, no. 6 (Noviembre-Diciembre de 2006): 8. 28.“Country Analysis Briefs: Brazil,” Administración de Información de Energía de EUA (28 de febrero de 2012), http://www.eia.gov/countries/cab.cfm?fips=BR (Se accedió el 29 de agosto de 2012). 29.“Maersk Oil Strikes Oil with Its First Pre-Salt Well in Angola,” Maersk Oil (4 de enero de 2012), http://www. maerskoil.com/Media/NewsAndPressReleases/Pages/ MaerskOilstrikesoilwithitsfirstpre-saltwellinAngola.aspx (Se accedió el 29 de marzo de 2012). “Cobalt International Energy, Inc. Announces Successful Pre-Salt Flow Test Offshore Angola, ” Cobalt International Energy, Inc. (9 de febrero de 2012),=irol-newsArticle&ID=1659328&highlight (Se accedió el 4 de abril de 2012). 30.Cobalt International Energy, Inc.: “Update on West Africa and Gulf of Mexico Drilling Programs,” (8 de febrero de 2012), http://phx.corporate-ir.net/External.File? item=UGFyZW50SUQ9MTI1Nz QyfENoaWxkSUQ9LT F8VHlwZT0z&t=1 (Se accedió el 2 de agosto de 2012). Dribus JR: “Integrating New Seismic Technology and Regional Basin Geology Now a Must,” Journal of Petroleum Technology 64, no. 10 (Octubre de 2012): 84–87. 31.Cobalt International Energy, Inc.: “Investor Presentation—March 2012,” (13 de marzo de 2012), http://phx.corporate-ir.net/phoenix.zhtml?c= 231838&p=irol-presentations (Se accedió el 8 de junio de 2012). Fig10_1_left page Volumen 24, no.3 53 15˚O 10˚O 5˚O Cuenca de Senegal 10˚N Océano 0˚ 15˚O 5˚E Á FRI CA Fosa de Benue Cuenca de Bové Cuenca Cuencas de del Río Volta Benin y Keta Cuenca Costa de Marfil 10˚O Océano Cuenca de Bové 10˚N 0˚ 5˚E ÁF RICA Cuenca del Río Volta Cuenca Costa de Marfil Fosa de Benue Cuencas de Benin y Keta 5˚N 5˚N Cuenca de Para-Maranhão Cuenca de Para-Maranhão 0 500 km 0 310 mi 15˚O AMÉRI CA D EL SUR 10˚O 5˚O Cuenca de Senegal 10˚N 5˚O Cuenca de Senegal Océano Cretácico Temprano, 125 Ma 0˚ 0 500 km 0 310 mi 5˚E ÁFRI CA Cuenca de Bové Cuenca Cuencas de del Río Volta Benin y Keta Cuenca Costa de Marfil AMÉ RICA DE L SUR 15˚O Fosa de Benue 10˚O 5˚O Albiano Tardío, 100 Ma 0˚ Cuenca de Senegal 10˚N 5˚E ÁF RICA Cuenca de Bové Cuenca del Río Volta Cuencas de Benin y Keta Cuenca Costa de Marfil Océano Fosa de Benue 5˚N 5˚N AMÉRICA DEL SUR Cuenca de Para-Maranhão 0 500 km 0 310 mi Escudo oeste-africano Escudo brasileño Cuencas costeras terrestres de edad Mesozoico a Cenozoico Aptiano Tardío a Albiano Temprano, 110 Ma Cuenca de Para-Maranhão 0 500 km 0 310 mi AMÉRICA DEL SUR Océano Santoniano Tardío a Campaniano Temprano, 85 Ma Corteza continental de gran espesor y extensión Zonas de fallas de transformación Cuencas divergentes, corteza continental adelgazada y depósitos clásticos de gran espesor Dirección de la extensión cortical Isobata actual de 2 000 m [6 560 pies] Descubrimiento del campo Zaedyus, concesión Guyane Maritime, Guayana Francesa Descubrimiento del campo Jubilee, cuenca de Tano, Ghana > Apertura del Océano Atlántico ecuatorial. El proceso de hundimiento entre el norte de América del Sur y el sur de África Occidental comenzó en el Cretácico Temprano hace aproximadamente 125 Ma (extremo superior izquierdo). Cuando la corteza continental se estiró, disminuyó su espesor y se fracturó, se produjo la apertura de cuencas pequeñas. Estas cuencas se rellenaron con sedimentos provenientes de las tierras altas continentales en proceso de erosión y se deformaron a través de las zonas de fallas de transformación. Durante el período comprendido entre el Aptiano Tardío y el Albiano Temprano, hace aproximadamente 110 Ma (extremo inferior izquierdo), se iniciaron los procesos de expansión oceánica y acreción. Los fondos oceánicos se acrecentaron a medida que se separaban las placas durante el Albiano Tardío, hace aproximadamente 100 Ma (extremo superior derecho). Para el período comprendido entre el Santoniano Tardío y el Campaniano Temprano, hace aproximadamente 85 Ma (extremo inferior derecho), la separación continental se había completado. Luego, se inició la fase de expansión de los fondos oceánicos y de márgenes pasivos, y los márgenes transformantes abruptos se hundieron térmicamente y fueron incididos, cargados y cubiertos con mantos de sedimentos fluviales y deltaicos provenientes de los continentes, mientras América del Sur y África continuaban separándose. (Adaptado de Brownfield ME y Charpentier RR: “Geology and Total Petroleum Systems of the Gulf of Guinea Province of West Africa,” Reston, Virginia, EUA: Boletín del Servicio Geológico de EUA 2207-C, 2006.) los contemporáneos con el hundimiento (synrift) situados por debajo del descubrimiento original e indicó que los yacimientos se encontraban separados por sellos. Cobalt lleva a cabo pruebas continuas para determinar el potencial prospectivo: el número de yacimientos y sellos, la variación de los fluidos entre los yacimientos, las propiedades de los yacimientos y las profundidades existentes hasta los contactos agua-petróleo.32 54 Correlación de las secuencias turbidíticas: De Ghana a Guayana Francesa La asociación de West Cape Three Points descubrió el campo petrolero Jubilee en el área marina de Ghana en junio de 2007. La asociación está integrada por Kosmos Energy Ltd., Tullow Oil plc, Fig12_1 Corporation, Sabre Oil & Anadarko Petroleum Gas, Inc., Ghana National Petroleum Company y EO Group Ltd. El pozo descubridor Mahogany 1 encontró 90 m [300 pies] de zona productiva de alta calidad en un yacimiento de turbiditas de edad Cretácico Superior confinado por una combinación de trampas estructurales y estratigráficas.33 En agosto de 2007, el pozo Hyedua 1, situado a 5,3 km [3,3 mi] al sudoeste del pozo descubridor Mahogany 1, encontró 41 m [130 pies] de yacimiento de alta calidad en areniscas turbidíticas equivalentes. Estos pozos establecieron una extensión productiva de aguas profundas, apuntando como objetivo a los yacimientos turbidíticos de edad Cretácico Tardío situados a lo largo del margen transformante de África ecuatorial, Oilfield Review Desplazamiento, km SO 320 330 340 350 360 NE 370 380 390 400 Meseta Demerara Dorsal marginal Pendiente (talud) continental Llanura abisal de Surinam–Guayana Francesa > Márgenes transformantes conjugados. Estas líneas sísmicas cruzan los márgenes transformantes de Surinam–Guayana Francesa (arriba) y de Costa de Marfil–Ghana (próxima página, arriba); los puntos rojos de los globos indican las localizaciones de estas secciones sísmicas. Las líneas rojas señalan la posición aproximada de la Zona de Fractura (FZ) de Demarara y de la FZ de Romanche, a la izquierda y la derecha, respectivamente. Los márgenes transformantes se caracterizan por ser márgenes continentales de inclinación somera, a menudo estrechos, bordeados por dorsales marginales que sustentan pendientes continentales pronunciadas a lo largo de bordes continentales-oceánicos abruptos que conducen a llanuras abisales oceánicas. Los exploradores están apuntando como objetivos a los yacimientos localizados en los sedimentos de llanuras abisales de las turbiditas de edad Cretácico Superior que descansan sobre las rocas generadoras ricas en materia orgánica de edad Cretácico Inferior. Los puntos verdes señalan la posición estratigráfica aproximada de estos yacimientos del Cretácico Superior. Estas rocas generadoras y rocas yacimiento del Cretácico se encuentran selladas y sepultadas debajo de lutitas marinas. En la línea sísmica de Costa de Marfil–Ghana, los rótulos A a F representan las unidades estratigráficas identificadas a partir de los datos sísmicos. [Adaptado de Greenroyd CJ, Peirce C, Rodger M, Watts AB y Hobbs RW: “Demerara Plateau—The Structure and Evolution of a Transform Passive Margin,” Geophysical Journal International 172, no. 2 (Febrero de 2008): 549–564.] que se extiende desde el norte de Sierra Leona al este, hasta el sur de Gabón en el segmento ecuatorial del Océano Atlántico Sur. Los campos turbidíticos de aguas profundas descubiertos en el área marina de Ghana se encuentran cargados con hidrocarburos provenientes de sedimentos ricos en materia orgánica que rellenaron rápidamente las cuencas de tracción activas profundas durante el Cretácico Temprano (página anterior). Estas cuencas se formaron en la corteza continental hendida entre fallas de transformación. Durante el Albiano, los continentes se separaron y se inició el proceso de expansión de los fondos oceánicos. El movimiento oblicuo entre los dos márgenes fue registrado por las fallas de transformación y las zonas de fracturas, y la subsidencia y la depositación de sedimentos acaecieron durante el proceso de hundimiento y el subsiguiente hundimiento térmico (sag) de los márgenes (arriba). Volumen 24, no.3 La apertura y profundización del Atlántico Sur ecuatorial y el ascenso y descenso globales del nivel del mar controlaron la sedimentación después de la fragmentación continental. La erosión del continente condujo a la depositación de sedimentos en los deltas de los márgenes continentales. Al producirse la caída del nivel del mar —un nivel bajo— los ríos atravesaron sus deltas y transportaron sedimentos, a menudo en avalanchas de sedimentos denominadas corrientes de turbidez, sobre las pendientes continentales abruptas y en dirección hacia la llanura abisal profunda. Las arenas depositadas a medida que estas corrientes de turbidez se hacían más lentas pueden haber formado los yacimientos para los campos petroleros de aguas profundas, tales como los de la serie de edad Cretácico Superior del campo Jubilee. La subsiguiente depositación de lodos selló estos yacimientos al quedar sepultados por debajo de miles de metros de sedimentos más jóvenes. Durante el Fig13_1_left page Cretácico Tardío, el movimiento de las placas tectónicas cambió de dirección, produciendo la deformación del margen pasivo y la formación de 32.“Multiple Catalysts To Grow Shareholder Value,” Cobalt International Energy, Inc. (19 de septiembre de 2012), http://phx.corporate-ir.net/External.File? item=UGFyZW50SUQ9NDgwMTA3fENoaWxkSUQ9 NTEzNzk4f FR5cGU9MQ==&t=1 (Se accedió el 20 de septiembre de 2012). 33.Una turbidita es una roca depositada a partir de una corriente de turbidez, que es una corriente subacuática de agua cargada con sedimentos que se desplaza rápidamente pendiente abajo. La corriente gravitacional, o por diferencia de densidad, se mueve pendiente abajo porque su densidad es mayor que la del agua circundante. Dailly P, Henderson T, Hudgens E, Kanschat K y Lowry P: “Exploration for Cretaceous Stratigraphic Traps in the Gulf of Guinea, West Africa and the Discovery of the Jubilee Field: A Play Opening Discovery in the Tano Basin, Offshore Ghana,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. London: The Geological Society, Special Publication 369, http://dx.doi.org/10.1144/SP369.12 (Se accedió el 7 de agosto de 2012). 55 Desplazamiento, km S 90 80 70 60 N 50 40 Dorsal marginal 30 20 Cuenca profunda de la Costa de Marfil F E D Pendiente (talud) continental C A B Llanura abisal del Golfo de Guinea Plataforma y delta Cañón cargado por una deriva litoral activa o por arenas relictas de plataforma estructuras que ayudaron a formar trampas, y el petróleo comenzó a migrar echado arriba en dirección hacia la costa (arriba).34 La asociación perforó el pozo Mahogany 1 hasta la roca yacimiento en un pilar de arenas turbidíticas de bajo nivel del mar, de edad Turoniano, emplazado en el flanco SO de la dorsal Tano Sur.35 34.Antobreh AA, Faleide JI, Tsikalas F y Planke S: “Rift–Shear Architecture and Tectonic Development of the Ghana Margin Deduced from Multichannel Seismic Reflection and Potential Field Data,” Marine and Petroleum Geology 26, no. 3 (Marzo de 2009): 345–368. 35.Dailly et al, referencia 33. 36.Patel T: “Did the Continental Drift Create an Oil Bonanza?: Tullow Oil Bets Huge Fields Are ‘Mirrored’ Across the Atlantic,” Bloomberg Businessweek (24 de febrero de 2011), http://www.businessweek.com/ magazine/content/11_10/b4218020773519.htm (Se accedió el 20 de agosto de 2012). 37.Plunkett J: “French Guiana—A New Oil Province,” presentado en el Simposio de Minería de Kayenn, Cayena, Guayana Francesa, 1º al 3 de diciembre de 2011. 38.La asociación era una unión transitoria de empresas conformada por Tullow Oil plc —la compañía operadora— Royal Dutch Shell, Total y Northpet, compañía de la que un 50% es propiedad de Northern Petroleum plc y cuyo 50% restante pertenece a Wessex Exploration plc. Royal Dutch Shell se hizo cargo formalmente de la concesión Guyane Maritime como compañía operadora el 1º de febrero de 2012. Planicie costera arenosa Planicie costera Barra de barrera Deriva litoral Cicatriz de desprendimiento Abanico interno Cicatriz de desprendimiento Arenas con canales y sin canales de abanico medio Abanico exterior Plataforma continental Pendiente aluvial Lóbulos con canales de abanico medio Canales de abanico interno Desprendimiento 500 a 2 000 m [1 640 a 6 562 pies] Cuenca de llanura Desprendimientos 10 a 50 km 6,2 a 31 mi Cuenca de llanura > Yacimientos en turbiditas de edad Cretácico Tardío. Los exploracionistas buscaron los cañones alimentadores de las rocas yacimiento en los depósitos de abanicos turbidíticos y de canal-albardón de fondo de cuenca, que se originaron en la Plataforma Continental y en la pendiente de Guyana. Estas rocas yacimiento se originaron y fueron cargadas con las lutitas ricas en materia orgánica del Cretácico Temprano, depositadas durante el proceso de hundimiento continental. Desde su depositación, estas rocas yacimiento han sido sepultadas y selladas por lutitas marinas (no exhibidas). Las respuestas esperadas de los registros de pozos se representan gráficamente para los cinco tipos de depósitos (áreas rojas recuadradas entre las curvas negras); la curva de la izquierda es la curva de potencial espontáneo o de rayos gamma, y la de la derecha es la curva de resistividad. (Ilustración utilizada con la autorización de Tullow Oil plc.) egap thgir_1_31giF 56 Oilfield Review 10 El yacimiento se encontraba a 3 530-3 760 m [11 600-12 300 pies] por debajo del fondo marino. Una prueba de formación efectuada a través de la columna de perforación (DST) demostró que el pozo podía producir petróleo con un régimen de 20 000 bbl/d [3 200 m3/d]. El petróleo provenía de las lutitas ricas en materia orgánica relacionadas con la fase de hundimiento del Cretácico Temprano. El pozo del campo Jubilee demostró el concepto de la extensión productiva turbidítica de edad Cretácico Tardío y las operaciones de perforación subsiguientes revelaron que el campo Jubilee forma parte de un agrupamiento de campos del área marina de Ghana que incluye los campos Tweneboa, Enyenra y Ntomme. A lo largo de toda la costa de África ecuatorial, existen yacimientos de turbiditas similares de edad Cretácico Tardío que condujeron a otros descubrimientos de petróleo, tales como los campos Akasa y Teak en el área marina de Ghana, el campo Paon en el área marina de Costa de Marfil y los campos Venus, Mercury y Júpiter en el área marina de Sierra Leona. Tullow Oil buscó proyectar la extensión productiva Jubilee en el margen transformante de América del Sur y repetir el éxito registrado por la compañía en aguas profundas.36 Los especialistas en exploración de Tullow Oil utilizaron los principios de la tectónica de placas, siguieron las zonas de fracturas primarias a lo largo del Atlántico ecuatorial e identificaron las cuencas del área marina de América del Sur que exhibían elementos similares a los de la extensión productiva Jubilee. A través de esta búsqueda, estos profesionales hallaron evidencias de una serie de canales y abanicos turbidíticos de bajo nivel del mar, de edad Cretácico Superior, depositados durante la expansión del fondo oceánico y sepultados por debajo de una secuencia de lutitas marinas de gran espesor. Además, infirieron la presencia de trampas estratigráficas y rocas generadoras de edad Cretácico, sepultadas y selladas por las lutitas marinas. Esto condujo a los equipos de exploración a enfocarse en la pendiente continental frente a la plataforma continental de Guyana y al este de la meseta Demerara, en el área marina de la Guayana Francesa (abajo).37 Tullow Oil y sus socias adquirieron 2 500 km2 [970 mi2] de datos sísmicos marinos 3D de alta calidad a través de la pendiente continental abrupta del área marina de la Guayana Francesa.38 Los exploradores de Tullow Oil utilizaron estos datos para buscar cañones submarinos y depósitos turbidíticos de piso de cuenca con origen en la plataforma continental y la pendiente de Guyana. Estos datos sísmicos mostraron la presencia de rasgos similares a los observados en la sísmica 3D del campo Jubilee en el área marina de Ghana. Descubrimiento de petróleo Descubrimiento de gas condensado y petróleo Área prospectiva Pozo seco Rastros de petróleo Bloque Tano de aguas profundas ÁFRICA OCCIDENTAL Zona de fracturas transform ia er Surinam ial cuator Guayana Margen transformante del Atlántico e Francesa Lib Guyana Sierra nicas Leona an tes oceá Costa de Marfil Bloque de West Cape Three Points Descubrimiento del campo Jubilee 0 25 km 0 16 mi Ghana s ceánica te s o Zona de fracturas transforman AMÉRICA DEL SUR Concesión Guyane Maritime Descubrimiento Área prospectiva Avance (Lead) 0 600 km 0 370 mi Dorsal meso-atlántica Océano Atlántico Descubrimiento del área prospectiva Zaedyus 0 100 km 0 62 mi Volumen 24, no.3 > Extensión del éxito de África Occidental a América del Sur. Tullow Oil plc utilizó los conceptos de la teoría de la tectónica de placas con el fin de desarrollar un programa de exploración para extender la extensión productiva Jubilee (estrella negra), comprobada a lo largo del margen transformante de África Occidental, al margen transformante del sector norte de América del Sur. Los márgenes transformantes (sombras grises) en los lados occidental y oriental del Atlántico ecuatorial exhiben una geología similar. Los exploracionistas habían reconocido en la cuenca de Guyana-Surinam la presencia de trampas estratigráficas de edad Cretácico Tardío, que eran análogas a las comprobadas en el campo Jubilee y en otros descubrimientos similares de África Occidental. Los exploracionistas de Tullow realizaron el descubrimiento del área prospectiva de Zaedyus en la concesión Guyane Maritime, situada en el área marina de la Guayana Francesa (flecha roja). (Ilustración adaptada con la autorización de Tullow Oil plc.) 57 El equipo de exploración identificó y mapeó numerosas áreas prospectivas (derecha). Luego de la ejecución de investigaciones regionales de seguimiento, el equipo de trabajo de Tullow Oil decidió comprobar la extensión productiva mediante la perforación de un pozo en la localización GM-ES-1 del área prospectiva de Zaedyus, en la concesión Guyane Maritime, situada a unos 150 km [93 mi] en el área marina.39 Tullow Oil comenzó las operaciones en marzo de 2011, perforando cerca de la punta de la pendiente continental en un tirante de agua de 2 048 m [6 719 pies]. Para septiembre de 2011, la compañía anunció el descubrimiento de 72 m [240 pies] de espesor productivo neto de petróleo en dos abanicos turbidíticos.40 Los registros adquiridos con herramientas operadas con cable y las muestras de fluidos de yacimiento indicaron la presencia de arenas prospectivas de buena calidad a una profundidad de yacimiento de 5 711 m [18 740 pies]. El pozo de exploración de Zaedyus demostró que el modelo de la extensión productiva del campo Jubilee —desarrollado para el margen transformante del área marina de Ghana y aplicado con éxito en otros lugares del margen de África ecuatorial— también era aplicable al margen transformante del área marina de Guayana Francesa y probablemente a otros puntos del margen transformante del norte de América del Sur. Aprendizaje a partir del éxito La historia reciente del descubrimiento de petróleo en los márgenes del Atlántico Sur ha sido una historia de aprendizaje sobre la base del éxito. Los primeros exploracionistas estudiaron los grandes descubrimientos del yacimiento Lula en la cuenca Santos del área marina de Brasil, y el yacimiento Jubilee del área marina de Ghana, y recorrieron el mismo margen para investigar el océano en el que los márgenes conjugados albergaban descubrimientos grandes similares. Los exploracionistas utilizaron los principios de la teoría de la tectónica de placas para apalancar sus logros. Cuando un continente se escinde y se establece un nuevo centro de expansión, los conceptos de la tectónica de placas constituyen la base para formular hipótesis acerca de qué serie de eventos tectónicos y estratigráficos tendrán lugar. Provistos de los principios de la tectónica de placas y de observaciones sutiles derivadas de extensiones productivas de exploración que se tradujeron en descubrimientos exitosos, los 39.Plunkett, referencia 37. 40.“Zaedyus Exploration Well Makes Oil Discovery Offshore French Guiana,” Tullow Oil plc (9 de septiembre de 2011), http://www.tullowoil.com/ index.asp?pageid=137&newsid=710 (Se accedió el 10 de agosto de 2012). 58 Relación entre horizontes sísmicos Ángulo visual Alto estructural Cañón alimentador de turbiditas Horizonte de edad Cretácico Tardío Horizonte de edad Cretácico Temprano Sistemas de abanicos Abanico turbidítico principal Canal Canales Concesión Guyane Maritime Descubrimiento Área prospectiva Avance (Lead) Océano Atlántico Descubrimiento del área prospectiva Zaedyus 0 100 km 0 62 mi > Estructuras análogas a las del campo Jubilee en el área marina de la Guayana Francesa. Tullow Oil plc adquirió 2 500 km2 [970 mi2] de datos sísmicos 3D en el año 2009 (recuadro rojo en el inserto del mapa). La imagen de la interpretación sísmica basada en el dominio de la profundidad (arriba), vista desde arriba y desde el nordeste, muestra un horizonte de edad Cretácico Temprano (codificado por colores, que van del rojo al azul, de somero a profundo) sobre el cual descansa un horizonte de edad Cretácico Tardío (marrón a amarillo), que se intersectan en la pendiente continental abrupta formada por el margen transformante. Los datos revelaron la presencia de rasgos similares a los observados en el área de Tano–West Cape Three Points, en la región marina de Ghana. Estos rasgos comprenden un cañón alimentador de turbiditas y un alto estructural que concentran los sedimentos en canales y sistemas de abanicos que constituyen áreas prospectivas para los yacimientos. La vista en primer plano del área (extremo inferior) muestra los canales y los abanicos turbidíticos de los que se generó una imagen con los datos sísmicos 3D. (Imágenes utilizadas con la autorización de Tullow Oil plc.) exploracionistas han extrapolado los modelos de extensiones productivas a nuevos avances, áreas prospectivas y objetivos de perforación tanto regional como globalmente. La comprensión de la tectónica de placas permite además que los exploracionistas tomen lo que aprenden de una extensión productiva y se pregunten: ¿Qué sucede si? Si se descubren hidrocarburos en un ambiente de margen de hundimiento inmaduro, ¿es posible descubrir lo mismo en un ambiente de margen de depresión o margen transformante maduro? En los últimos años, las compañías de exploración han respondido a estos interrogantes afirmativamente a través de sus pozos descubridores. Los descubrimientos recien- tes realizados en la cuenca de depresión del lago Alberto en Uganda, la cuenca de hundimiento de África Oriental en Kenia, la cuenca del Levante en el área marina de Israel y Chipre, y la cuenca de Mozambique en el área marina de Tanzania, han sido similarmente impresionantes. Los conceptos y modelos de la tectónica de placas, y su capacidad para formular hipótesis razonadas para nuevas extensiones productivas, son herramientas de exploración poderosas para las cuencas hasta ahora no desarrolladas. Y además constituyen motivos para reexaminar las cuencas que han sido exploradas pero que se consideran pobres en hidrocarburos o demasiado riesgosas para ser Fig16_2 desarrolladas. —RCNH Oilfield Review