El Estilo Estructural de la Plataforma Deltana, Cuenca Oriental de Venezuela José Antonio Martínez*, PDVSA-Exploración

Transcripción

1 , Cuenca Oriental de Venezuela José Antonio Martínez*, PDVSA-Exploración Resumen El estilo estructural de la Plataforma Deltana consiste de un sistema de fallas lístricas de crecimiento que buzan al Este, en dirección NO-SE. Las fallas son de bajo ángulo y afectan una sección de edad Neógena, la cual desliza sobre un despegue común que tiene una trayectoria en escalera, sobre un substrato móvil Paleógeno. Este depocentro se origina por la flexión del margen continental, producto de la carga isostática que generan el cinturón plegado de Trinidad al Norte, y el prisma de acreción de Barbados al Este. La familia de estructuras que se observan en el subsuelo de la Plataforma Deltana, de Oeste a Este, consiste esencialmente de rollovers y pliegues de puntapié (toe thrusts) que disparan en ocasiones diapiros de barro. El tamaño de los rollovers varía proporcionalmente hacia el Este según el deslizamiento sobre la falla, medido desde 1 m hasta 8 km sobre la sección pre-crecimiento. Introducción La Plataforma Deltana comprende la porción costa afuera de la cuenca Oriental de Venezuela, situada a más de 1 km del delta del río Orinoco (Fig. 1). La profundidad de agua varía desde 4 m hasta 1 m, a través de una franja de más de 1 km de ancho que se extiende desde la frontera con Trinidad y Tobago hacia el sur, por mas de 6 km². De acuerdo a las numerosas trampas definidas, ésta es un área altamente prospectiva para encontrar nuevas acumulaciones de hidrocarburos (Martínez, et al, 22). Jusepín VLNG Güiria Pedernales TRINIDAD ALNG Dorado-1 Columbus Basin Tajali-1 5 Km Loran-1 Plataforma Deltana Fig. 1 Mapa de ubicación de la Plataforma Deltana en la extensión costa afuera de la cuenca Oriental de Venezuela, y los pozos Tajalí-1, Lorán-1, y Dorado-1 perforados en el área. La información sísmica que se presenta en este estudio corresponde a la porción meridional de la Plataforma Deltana. En éste se incluyen hacia el Oeste 185 km² de sísmica 3D y hacia el Este 45 km de una línea 2D regional. Hasta el presente se han perforado 6 pozos en el área, Guarao-1, Orinoco-1, Tajali-1, Lorán-1 y, a principios de los 8, y Dorado-1 en el 22. El objeto del estudio es mostrar el estilo estructural del área, su génesis y las estructuras asociadas. Estratigrafía y Tectónica La cuenca Oriental de Venezuela y su continuación costa afuera constituyen un foredeep Neógeno superimpuesto a un margen pasivo Mesozoico-Paleógeno, el cual está asociado a una subducción-a, donde sucesivos cinturones plegados obducen la corteza continental hacia el sur (Di Croce, et al, 1999). La base de la cuenca la constituye una discordancia regional que trunca de norte a sur la sección Cretácico inferior a Oligoceno, la cual corresponde a la secuencia de margen pasivo continental sobre la que se acuñan los sedimentos siliciclásticos Neógenos (Di Croce, op., cit.). El mapa regional del noreste de Venezuela (Fig. 2) representa en contornos gravimétricos de anomalía Bouguer (Bonini, 1978) la geometría de la cuenca Oriental de Venezuela. Los cinturones plegados marcan diferentes estadios en la evolución de dicha cuenca. Los frentes de montañas de Guárico, Serranía del Interior y Serranía Sur de Trinidad, y el prisma de acreción de Barbados son el resultado de la convergencia oblícua que ocurre entre el movimiento de las placas Caribe y Suramericana. Lo cual representa sucesivas deformaciones de la cuenca Oriental desde el Oligoceno hasta el Reciente. De la misma forma, el sucesivo avance de la placa Caribe es marcado por las diferentes posiciones que ha tenido la zona de subducción- B, desde el Alto de Aves, pasando por el arco de Antillas Menores, hasta su situación actual en el prisma de acreción de Barbados. A pesar de estar rodeada de regímenes compresivos, la estructura de la Plataforma Deltana es típicamente extensional, afectando la espesa cobertura sedimentaria Neógena, la cual desliza sobre un substrato móvil Paleógeno. Este depocentro es creado por la flexión del margen continental, producto de la carga isostática que generan el cinturón plegado de Trinidad al Norte, y el prisma de acreción de Barbados al Este. Dada esta situación tectónica, según la clasificación de Bally y Snelson (1987), la subcuenca Plataforma Deltana se considera una cuenca

2 Placa Caribe -5 Plataforma Deltana Trinidad & Tobago Venezuela 5 1 Km CONTORNOS mgal Cuenca Oriental de Venezuela Placa Suramericana Fig. 2. Mapa tectónico regional del noreste de Venezuela mostrando los elementos compresivos que circundan a la Plataforma Deltana, como resultado de la convergencia entre las placas Caribe y Suramericana. Su estructura extensional resulta por la combinación de la flexión del margen continental producida por carga isostática que ejercen el cinturón plegado de Trinidad y el prisma de acreción de Barbados, y la carga sedimentaria del delta progradante del río Orinoco. Perisutural, a diferencia de las cuencas costa afuera del margen norte de Venezuela que son Episuturales (Biju- Duval, et al, 1982). La Plataforma Deltana es la continuación al sur de la subcuenca de Columbus en Trinidad (Fig. 1). En ambas subcuencas predomina el régimen extensivo (Fig. 3); sin embargo, en la Plataforma Deltana no hay evidencias de compresión, mientras que en la subcuenca de Columbus, por estar más próxima al frente de deformación de la serranía Sur de Trinidad, si se observan evidencias como para calificarla transpresional (Wood, 2). En particular en el campo Teac (Bane and Chanpong, 198) se observa inversión contemporánea con la sedimentación. Siendo la estructura del campo un anticlinal rollover producido por fallas lístricas, en su parte superior está truncado por erosión en el flanco posterior; mientras que en el flanco delantero muestra onlaps; ambos son rasgos típicos de una estructura de crecimiento debida a compresión. Estilo Estructural La estructura de la Plataforma Deltana consiste de un sistema de fallas lístricas de crecimiento que buzan al Este, en dirección NO-SE (Fig. 3), que se extiende desde el sur de Trinidad hasta el límite con Guyana. El rumbo de las fallas disminuye de Norte a Sur. En la subcuenca de Columbus se orientan aproximadamente N5W; mientras que en la Plataforma Deltana el rumbo disminuye progresivamente a N35W, N25W, N1W y finalmente Oeste-Este. Columbus basin Plataforma Deltana 3D Km 2 Fig. 3. Mapa estructural de la Plataforma Deltana a nivel del Plio-Pleistoceno, mostrando el patrón del sistema de fallas lístricas de crecimiento con vergencia al noreste.

3 Fig. 4. Mapa del tope del Cretácico mostrando el buzamiento hacia el Norte-Noreste, oblicuo con respecto al patrón de fallas lístricas al NO-SE. TRINIDAD Tajali-1 Loran-1 Mapa de ubicación de la línea regional. 4 Km O mseg TAJALI-1 LORAN-1 COCUINA-1 E Pleistoceno - Reciente Plioceno Sup Paleógeno-Plioceno Cretácico - PreK Fig. 5. Línea regional interpretada mostrando el estilo estructural y la estratigrafía de la Plataforma Deltana La vergencia de las fallas es oblícua con respecto a la morfología del substrato de la cuenca. El mapa estructural del tope del cretácico (Fig.4) muestra la forma de la rampa del foredeep, la cual buza al Norte-Noreste; mientras que el superpuesto sistema de fallas lístricas buza NO-SE. Esta angularidad sugiere que la dirección del aporte sedimentario tiene gran influencia en la génesis de las fallas. De hecho los deltas ocurren en cualquier ambiente tectónico, incluyendo pull aparts, subducción-b y rifts, siempre que exista un área mayor de drenaje continental (Klemme, 1987). Las fallas son de bajo ángulo y afectan una sección de edad Neógena, la cual desliza sobre un despegue común que tiene una trayectoria en escalera, sobre un substrato móvil Paleógeno (Fig. 5 y 6). Hacia la parte superior las fallas buzan hasta 5, luego el buzamiento disminuye progresivamente a 4 o 3 hacia la parte media dependiendo si es al Oeste o al Este del área respectivamente, hasta que finalmente desciende a 2 antes de conectarse al despegue común (Fig 5). La sección infrayacente Cretácico a Pre-K muestra un sistema de horsts y grabens característico del margen pasivo preexistente. Se reconocen dos sistemas de fallas lístricas. Un primer sistema más antiguo que no corta hasta la superficie y constituye estructuras reliquias de edad Plioceno tardío (Fig. 5) que muestran gran rotación, y un segundo sistema que corta hasta la superficie y permanece activo hasta el presente. El sistema de fallas activo muestra una serie de estructuras extensivas y compresivas características de sistemas de fallas de crecimiento asociados a sistemas deltaicos progradantes, similares a los deltas del Mississippi y Níger.

4 Sección Crecimiento Sección Pre-Crecimiento Fig. 6. Sección estructural 1:1 que muestra la verdadera geometría del sistema de fallas lístricas, su magnitud de desplazamiento, y la trayectoria en escalera del despegue común, en la porción meridional de la Plataforma Deltana. La mínima cantidad de extensión medida en este sistema sobre la sección pre-crecimiento se estima en 22 Km. La familia de estructuras que se observan en el subsuelo de la Plataforma Deltana, de Oeste a Este, consiste esencialmente de rollovers y pliegues de puntapié (toe thrusts) (Fig. 5 y 6). Estos últimos ocurren para compensar el exceso de deslizamiento que se genera frente al sistema de fallas lístricas y constituyen un frente de deformación donde se forman corrimientos, pliegues anticlinales asociados y diapiros. El diapirismo ocurre cuando las lutitas presurizadas que se hayan en la base de la columna cabalgan a zonas de menor presión, haciendo explotar los anticlinales. De allí la procedencia del término anticlinales explotados que se usa en otros deltas. La tendencia estructural de la Plataforma Deltana se puede apreciar en los mapas (Fig. 7). Los colores cálidos indican los altos, mientras que los colores fríos sugieren los bajos. Hacia el Oeste se observan varios compartimientos con cierres individuales. El pozo Dorado-1X perforó uno de estos compartimientos. Estos bloques representan pequeños rollovers (Fig. 8), en los cuales el poco relieve estructural se debe al relativo menor salto de falla. El desplazamiento medido sobre la sección pre-crecimiento es alrededor de 1 m (Fig. 6). Hacia la parte central, se observa un rollover compuesto por dos compartimientos separados por una falla sintética, uno perforado por el pozo Lorán-1 al Este y el otro al Oeste. Este rollover muestra mas alto relieve estructural, asociado a un mayor desplazamiento de la falla (Fig. 9). Sobre la sección pre-crecimiento de la falla maestra ubicada entre los bloques Dorado y Lorán se han medido aproximadamente 4 km de desplazamiento (Fig. 6). Dorado-1X Probado 22 TRINIDAD&TOBAGO Lorán-1 Tajalí-1 TRINIDAD 2 Km Tajali-1 4 Km Loran-1 Fig. 7. Mapa estructural a nivel del Pleistoceno en el área del 3D-1999, que muestra la tendencia estructural de la Plataforma Deltana. Los colores cálidos muestran los altos, los colores fríos muestran los bajos.

5 Fig. 8. Sección de buzamiento hacia el Oeste del área de estudio donde se observa un rollover con poco relieve estructural debido al menor desplazamiento de falla, aproximadamente 1 m sobre la sección pre-crecimiento. A profundidad se observa una estructura relíquia con alta rotación que representa la primera generación de fallas lístricas, de edad Plioceno temprano. Las fallas aquí despegan sobre el tope del Cretácico 1 Falla maestra 2 Keystone graben 3 Fallas antitéticas 4 Falla relíquia 5 Sección pre-crecimiento 6 Sección de crecimiento Fig. 9. Sección de buzamiento hacia la porción central del área de estudio donde se observa un rollover con alto relieve estructural debido al mayor desplazamiento de falla, aproximadamente 4 m sobre la sección pre-crecimiento. 1 Falla maestra 2 Falla sintética 3 Falla antitética 4 Keystone graben 5 Sección pre-crecimiento 6 Sección de crecimiento 7 Despegue común

6 Finalmente el mapa (Fig. 7) muestra el último alto estructural al Este, el cual se distingue del resto por el mayor espesor de la traza de falla. Este rollover, perforado en la cresta por el pozo, es el de mayor relieve estructural, el cual está asociado a un gran desplazamiento medido sobre la sección pre-crecimiento de aproximadamente 8 km (Fig. 6). Asociados a la alta rotación se observan pliegues de arrastre sobre la trayectoria de la falla y numerosas fallas antitéticas que compensan en parte el exceso de extensión (Fig 1). Sobre la cresta de la estructura se forma un graben de collapso, denominado keystone (Tearpock and Bishcke, 1991), el cual se produce por el quiebre de las capas al recuperar la elevación regional, dividiendo la estructura en numerosos compartimientos, formados por fallas sintéticas y antitéticas que se sientan sobre la sección pre-crecimiento. A continuación las capas tienden a recuperar la elevación regional; sin embargo, debido al exceso de deslizamiento acumulado que no haya podido ser compensado por fracturamiento extensional, pueden producirse corrimientos y pliegues de puntapié que disparan en ocasiones diapiros de barro (Fig. 5 y 6) y desplazan las capas por encima de la elevación regional. La mínima cantidad de extensión que se requiere para producir este sistema de fallas lístricas de crecimiento, medida sobre la sección pre-crecimiento, se estima en 22 Km (Fig. 6) Fig. 1. Sección de buzamiento hacia el Este del área de estudio donde se observa un rollover con altísimo relieve estructural debido al gran desplazamiento de falla, aproximadamente 8 m sobre la sección pre-crecimiento. La falla desliza sobre el tope del Cretácico. 1 Falla maestra 2 Fallas sintéticas 3 Fallas antitéticas 4 Keystone graben 5 Pliegues de arrastre 6 Sección pre-crecimiento 7 Sección de crecimiento O E

7 Conclusiones La estructura de la Plataforma Deltana es típicamente extensional. A diferencia de la subcuenca de Columbus, la subcuenca Plataforma Deltana no muestra evidencias de compresión. La Plataforma Deltana es una cuenca Perisutural, que se origina por flexión del margen continental, producida por la carga isostática que generan el cinturón plegado de Trinidad al Norte, y el prisma de acreción de Barbados al Este. El estilo estructural de la Plataforma Deltana consiste de un sistema de fallas lístricas de crecimiento que buzan al Este, en dirección NO-SE, en posición oblicua con respecto a la morfología del substrato de la cuenca que es Norte-Noreste, debido al control de la dirección del aporte sedimentario en la ocurrencia de las fallas. La familia de estructuras que se observan en el subsuelo de la Plataforma Deltana, de Oeste a Este, consiste esencialmente de rollovers y pliegues de puntapié (toe thrusts). El tamaño de los rollovers varía proporcionalmente hacia el Este según el deslizamiento sobre la falla, medido desde 1 m hasta 8 km sobre la sección pre-crecimiento. Los pliegues de puntapié (toe thrusts) ocurren para compensar el exceso de deslizamiento que se genera frente al sistema de fallas lístricas, y en ocasiones disparan diapiros de barro que explotan los anticlinales. La mínima cantidad de extensión que se requiere para producir este sistema de fallas lístricas de crecimiento, medida sobre la sección pre-crecimiento, se estima en 22 Km. Agradecimientos Classification, Modeling and Predictive Stratigraphy, AAPG, p Bane, S. C., R. R. Chanpong, 198, "Geology and Development of the Teak Oil Field, Trinidad, West Indies". In, Halbouty M. (ed.), Giant oil and gas fields of the decade 1968 to AAPG, Memoir 3: Biju-Duval, B., A. Mascle, H. Rosales, G. Young, "Episutural Oligo-Miocene Basins along the North Venezuelan Margin". AAPG, Memoir 34: Bonini, W., 1978, "Anomalous crust in the eastern Venezuela basin and the Bouguer gravity anomaly field of northern Venezuela and the Caribbean borderland". Geologie en Mijnbouw, 57 (2): Di Croce, J., A. Bally, P. Vail, 1999, "Sequence Stratigraphy of the Eastern Venezuela Basin". In, K. J. Hsu and P. Mann (eds.), Sedimentary Basins of the World 4: Caribbean Basins. Elsevier Science B. V., Amsterdam: Klemme, H. D., 1987, "Types of petroliferous basins". In, Foster, N. and E. Beaumont (eds.), Treatise of Petroleum Geology Reprint Series, No. 1, Geologic Basins I, Classification, Modeling and Predictive Stratigraphy, AAPG, p Martínez, J. A., L. Porras, P. León, 22, "Hydrocarbon potential in the offshore Plataforma Deltana area of the Eastern Venezuela basin". XVI Geological Caribbean Conference, Abstracts: 43, Barbados, West Indies Tearpock, D., Bischcke, R. E., 1991, Applied Subsurface Geological Mapping. Prentice Hall, NJ, 648 p Wood, L. J., 2, "Chronostratigraphy and tectonostratigraphy of the Columbus basin, eastern offshore Trinidad". AAPG Bull, 84 (12): El autor expresa su agradecimiento a PDVSA y en particular al Proyecto Plataforma Deltana por permitir la publicación de este trabajo. También agradece al equipo Plataforma Deltana la oportunidad de compartir una extraordinaria experiencia de trabajo. Especialmente, muchísimas gracias al equipo de intérpretes, sin cuya contribución e intercambio no hubiera sido posible hacer realidad este estudio: Pedro León, Luis Porras, Armenio Azavache, Tayro Romero, Richard Bischke y Mike Shafie. Referencias Bally, A. W., S. Nelson, 1987, "Realms of Subsidence". In, Foster, N. and E. Beaumont (eds.), Treatise of Petroleum Geology Reprint Series, No. 1, Geologic Basins I,