Cuenca de San Juan

Para la Cuenca del Río San Juan, vea Río San Juan.

La cuenca estructural de San Juan se encuentra principalmente en Nuevo México y la esquina sureste de la meseta de Colorado. La cuenca estructural de San Juan es generalmente la porción este de la Cuenca del Río San Juan de 24,600 millas cuadradas (64,000 km ²) que se extiende más hacia el oeste en Utah y Arizona.

La Cuenca de San Juan es una cuenca estructural geológica ubicada cerca de la región de las Cuatro Esquinas del suroeste de los Estados Unidos. La cuenca cubre 7,500 millas cuadradas y reside en el noroeste de Nuevo México, el suroeste de Colorado y partes de Utah y Arizona. Específicamente, la cuenca ocupa espacio en los condados de San Juan, Río Arriba, Sandoval y McKinley en Nuevo México, y los condados de La Plata y Archuleta en Colorado. La cuenca se extiende aproximadamente 100 millas (160 km) NS y 90 millas (140 km) EW.

Ubicación de la Cuenca de San Juan en un mapa de los Estados Unidos.

La cuenca de San Juan es una depresión estructural asimétrica en la provincia de la meseta de Colorado, con una elevación variable y casi 3000 pies (910 m) de relieve topográfico. Sus características más llamativas incluyen Chaco Canyon (noroeste de Nuevo México, entre Farmington y Santa Fe ) y Chacra Mesa. La cuenca se encuentra al oeste de la División Continental, y su principal drenaje es el río San Juan, que fluye de suroeste a oeste, que finalmente se une al río Colorado en Utah. El clima de la cuenca es de árido a semiárido, con una precipitación anual de 15 pulgadas (380 mm) y una temperatura anual promedio de alrededor de 50 ° F (10 ° C).

La Cuenca de San Juan ha sido un importante productor de petróleo y gas natural desde principios del siglo XX, con más de 300 campos petroleros y más de 40,000 pozos perforados en toda el área. A partir de 2009, la producción acumulada alcanzó 42,6 billones de pies cúbicos de gas y 381 millones de barriles de petróleo. El área es especialmente conocida por los depósitos de gas de sus formaciones de metano en lechos de carbón. La Cuenca de San Juan contiene el campo de metano de capa de carbón más grande del mundo y ocupa el segundo lugar en reservas totales de gas.

• 1 Evolución tectónica
  • 1.1 Las Montañas Rocosas Ancestrales
  • 1.2 Subducción mesozoica
  • 1.3 Evolución Cenozoica
  • 1.4 Componentes
• 2 Historia deposicional
  • 2.1 Paleozoico
  • 2.2 Mesozoico
  • 2.3 Cenozoico
• 3 Estratigrafía
  • 3.1 Precámbrico
  • 3.2 Paleozoico
    • 3.2.1 Devónico
    • 3.2.2 Mississippi
    • 3.2.3 Pensilvania
    • 3.2.4 Pérmico
  • 3.3 Mesozoico
    • 3.3.1 Triásico
    • 3.3.2 Jurásico
    • 3.3.3 Cretácico
  • 3.4 Cenozoico
• 4 juegos de hidrocarburos
  • 4.1 Historia
  • 4.2 Campos Paleozoicos
  • 4.3 Campos mesozoicos
    • 4.3.1 Juegos de aceite
    • 4.3.2 Juegos de gas
    • 4.3.3 Juegos de metano en lecho de carbón
• 5 Nube de metano
• 6 referencias

Evolución tectónica

Las Montañas Rocosas Ancestrales

Durante el Paleozoico medio, la Cuenca de San Juan era parte de la antigua masa continental llamada Laurentia ; este era un supercontinente que contenía gran parte de la actual América del Norte. La antigua masa de tierra llamada Gondwana contenía la mayoría de los continentes del sur, por ejemplo, América del Sur y África. Durante el último Misisipio (hace ~ 320 millones de años), las masas de tierra de Laurentia y Gondwana chocaron para formar la masa de tierra gigante de Pangea. Esta colisión continental resultó en varios episodios orogénicos fundamentales (formación de montañas).

La colisión de los supercontinentes Gondwana y Laurentia resultó en las orogenias Alleghanian y Ouachita. La Orogenia Alleghanian fue la colisión de África con el sureste de los Estados Unidos actual, y resultó en las Montañas Apalaches. La orogenia de Ouachita fue la colisión de América del Sur con la actual región del Golfo, y resultó en las Montañas Rocosas Ancestrales, un cinturón montañoso intercontinental de tendencia noroeste principalmente a través de Texas, Nuevo México y Colorado. Las Montañas Rocosas Ancestrales dieron paso a la Cordillera de Uncompahgre, que limitaba la Cuenca de San Juan en el noreste.

Subducción mesozoica

Durante el Jurásico tardío, la colisión continental de las placas de Farallón y América del Norte resultó en una subducción de ángulo bajo ("placa plana") debajo del margen occidental de los Estados Unidos. La presión sobre la litosfera subyacente resultó en una "depresión" del interior de los continentes, y esto permitió la formación de la vía marítima del Cretácico Interior ( también conocida como vía marítima interior occidental ). Esto comenzó la transición de la sedimentación terrestre durante el Paleozoico tardío y el Mesozoico temprano a una cuenca marina poco profunda, a medida que las aguas de las regiones del Ártico y el Golfo se vertían en el centro del continente.

Evolución Cenozoica

Mapa base de la Cuenca de San Juan. Modificado de Fassett, 2010.

Durante el Cretácico tardío hasta el Terciario temprano, las fuerzas de compresión (subducción continua de la Placa de Farallón) continuaron actuando y provocaron el levantamiento de las Montañas Rocosas modernas a través de la Orogenia Laramide. La inclinación del Terciario Temprano hacia el noroeste resultó en más de 2,000 pies (610 m) de erosión en el sureste. A medida que la compresión se desplazó hacia la extensión y comenzó la formación del Rift del Río Grande, el vulcanismo dominó el área durante gran parte del Eoceno y el Oligoceno. El levantamiento en el noroeste y la continua deposición llevaron la cuenca a su configuración actual.

Componentes

La Cuenca de San Juan es un sinclinal asimétrico con tres componentes: la Plataforma de la Cuenca Central, la Plataforma de las Cuatro Esquinas y la Pendiente del Chaco (también conocida como la Homoclina del Chaco). La cuenca está limitada al noroeste por el Monoclinal Hogback (que separa las plataformas de la Cuenca Central y Four Corners), al noreste por el Anticlinorium Archuleta, al este por el Nacimiento Uplift y al sur por el Zuni Uplift.

Historia deposicional

Paleozoico

Representación de la vía marítima interior occidental del Cretácico.

Antes de la colisión, se depositaron unidades de las edades de Mississippian y Pennsylvania en varios ambientes marinos, por ejemplo, las formaciones Leadville Limestone y Pinkerton Trail. Una vez que los supercontinentes chocaron (ver Evolución Tectónica arriba), el hundimiento de la Cuenca Paradox y el levantamiento de las tierras altas Uncompahgre permitió que enormes cantidades de sedimentos se vieran de las tierras altas a través de los sistemas fluviales del Pérmico. La Formación Rico representa la transición de los depósitos marinos de Pensilvania a los depósitos terrestres del Pérmico de la Formación Cutler. El Pérmico continuó siendo una época de depósitos terrestres, incluidos los depósitos eólicos del Pérmico tardío.

mesozoico

El Cretácico fue una época de tres grandes ciclos transgresores-regresivos, ya que los cambios eustáticos en el nivel del mar provocaron fluctuaciones en la costa de la vía marítima interior occidental. La Cuenca de San Juan estaba convenientemente ubicada en el margen occidental de la vía marítima y registró estos ciclos en la estratigrafía (ver Estratigrafía a continuación). La extensión más occidental de la vía marítima (también conocida como máxima transgresión) fue registrada por Lewis Shale, que finalmente se clasificó en los acantilados ilustrados y la formación Fruitland cuando la línea costera hizo su retirada final.

Cenozoico

La regresión de la línea costera del Western Interior Seaway resultó en amplios pantanos, lagos y llanuras aluviales; esto resultó en las formaciones ricas en carbón del Mesozoico tardío / Cenozoico temprano (por ejemplo, la Formación Fruitland y el Kirtland Shale). El vulcanismo del Eoceno / Oligoceno resultó en grandes delantales volcánicos que cubrieron miles de kilómetros cuadrados, y estos campos volcánicos originaron las unidades cenozoicas del Ojo Alamo (proveniente del oeste) y las formaciones Animas y Nacimiento (provenientes del noreste). El levantamiento en el noroeste (y la erosión subsiguiente) y la deposición continua (por ejemplo, la Formación San José) llevaron la cuenca a su configuración actual.

Estratigrafía

Sección transversal generalizada de la Cuenca de San Juan. Estratigrafía del Cretácico Superior de la Cuenca de San Juan

precámbrico

Se sabe poco sobre las unidades precámbricas debido a la escasa exposición a los afloramientos y al mal control de los pozos. Las rocas precámbricas se componen de cuarcita, esquisto y granito, y las rocas están superpuestas de manera discordante por unidades paleozoicas más jóvenes.

Paleozoico

Poco se sabe sobre la estratigrafía del Paleozoico. De losgt; 40.000 pozos perforados en la Cuenca de San Juan, solo unos 12 han penetrado lo suficientemente profundo como para entrar en contacto con las unidades del Paleozoico. Además, la escasa exposición de los afloramientos y los cambios de facies laterales complican la definición y correlación de estas unidades.

devoniano

• La Formación Ignacio consta de capas de cuarcita, arenisca y lutita. Se argumenta que la unidad es del Devónico tardío y fue depositada por una transgresión con tendencia al este (discordante) que cubría la roca precámbrica a lo largo de la actual Plataforma de las Cuatro Esquinas. La preservación del Ignacio es deficiente y se limita principalmente a áreas localizadas de fallas arrojadas hacia abajo.

• La Formación Aneth consiste en oscuro piedra caliza, arcilla rica en dolomita, y negro de esquisto o siltstone capas. Esta unidad de edad Devónico Tardío tiene un ambiente deposicional similar al de la Formación Ignacio, aunque las dos formaciones descansan de manera discordante una sobre la otra. La Formación Aneth se encuentra solo en el subsuelo, no aflorando en ninguna parte.
• La Formación Elbert consta de dos miembros:
  • El miembro de arenisca McCracken consiste en areniscas mal clasificadas provenientes del este. Se pueden encontrar exposiciones en las montañas de San Juan que se superponen de manera discordante a las unidades cámbricas.
  • El miembro superior sin nombre consta de lutitas verdes, areniscas blancas y lechos delgados de piedra caliza o dolomita depositados en un entorno de marea plana.
• La Formación Ouray consta de lechos de piedra caliza o dolomita ricos en fósiles ( braquiópodos, gasterópodos, crinoideos, etc.) que se superponen de manera conformada a la unidad anterior. Las faunas fósiles son indicativas de un entorno marino del Devónico tardío (y posiblemente del Misisipio temprano).

Mississippian

• La piedra caliza de Leadville consiste en depósitos marinos poco profundos, marinos abiertos y plataformas de carbonatos. Esta unidad ha producido más de 50 millones de barriles de petróleo en Colorado y Utah.
• La Formación Molas consta de tres miembros:
  • El Coalbank Hill Member es un depósito de suelo residual que consta de limolitas, sílex y conglomerados de color rojo a marrón. Puede descansar cómodamente sobre la piedra caliza de Leadville o de manera disconforme sobre la Formación Ouray.
  • El miembro medio está formado por limolitas, areniscas y conglomerados de color marrón rojizo que reflejan los depósitos de corrientes. Esta unidad descansa de manera discordante sobre el Miembro de Coalbank Hill.
  • El miembro superior es similar al miembro medio anterior, pero también contiene piedra caliza fosilífera indicativa de una línea costera transgresora.
• La Formación Log Springs es estratigráficamente equivalente a la Formación Molas y litológicamente similar al Banco de Carbón y miembros medios de la Formación Molas.

Pensilvania

• Las formaciones Pinkerton Trail (norte) y Sandia (sur) consisten en calizas arcillosas grises o fosilíferas y lechos de lutitas calcáreas. Las unidades fueron depositadas durante un mar transgresor de suroeste a oeste.
• La Formación Paradox contiene depósitos de evaporita cíclicos complejos de sales porosas alternas y lutitas / calizas no porosas. Estos funcionan como excelentes trampas estratigráficas para hidrocarburos.
• La Formación Honaker Trail consiste en calizas y dolomitas marinas abiertas basales cubiertas por areniscas arkósicas de las tierras altas del norte de Uncompahgre. La primera unidad de 1,400 'de espesor se superpone de manera conformada a la Formación Paradox.
• El equivalente sur de las formaciones Paradox y Honaker es el Grupo Madera. Su sección inferior consiste en lutitas grises y calizas de la Formación Grey Mesa que se gradúa en la Formación Atrasado, rica en areniscas acrósticas, superior. El espesor total es de casi 1300 '.
• La transición de las unidades marinas de Pensilvania a las unidades continentales del Pérmico está representada por la Formación Rico. Consiste en conglomerados y areniscas arkósicas intercaladas con lutitas marinas y calizas fosilíferas.

Pérmico

• El Grupo Cutler consiste en depósitos de abanicos aluviales de fuentes del norte y noreste (por ejemplo, el Uncompahgre y las tierras altas de San Luis). Los depósitos incluyen areniscas arkósicas, conglomerados y limolitas y lutitas menores. El Grupo Cutler se divide en varias formaciones:
  • La Formación Halgaito consiste en sedimentos marinos marginales y fluviales alternados, y se superpone de manera conforme a la Formación Rico.
  • La piedra arenisca Cedar Mesa varía según la ubicación, pero contiene facies de evaporita, fluvial, plana de marea y sabkha.
  • La Formación Organ Rock contiene limolitas y areniscas de depósitos fluviales y de llanuras costeras procedentes del norte.
  • La arenisca De Chelly consiste en areniscas de depósitos eólicos. La unidad se divide en miembros inferiores y superiores según las direcciones de transporte de sedimentos.
• La Formación Yeso se divide en dos miembros:
  • El miembro de arenisca de Meseta Blanca contiene depósitos eólicos clásicos de areniscas bien clasificadas y reticuladas. Esta formación puede ser equivalente a la arenisca De Chelly.
  • El miembro de San Ysidro contiene areniscas yesíferas intercaladas con calizas y refleja cambios de facies cíclicos complejos (es decir, plataforma eólica, costera, poco profunda).
• La arenisca Glorieta contiene areniscas siliciosas de color beige a blanco que indican depósitos eólicos.
• La piedra caliza de San Andrés (también conocida como Formación Bernal) contiene gruesos lechos de piedra caliza y dolomita intercalados con arenisca o pizarra.

mesozoico

Triásico

• La Formación Moenkopi y la Formación Chinle superior se superponen de manera discordante a las rocas del Pérmico y consisten en arenisca continental, limolita y lutita.

jurásico

• Las rocas de este período de tiempo, por ejemplo, la Formación Morrison, contienen areniscas y limolitas continentales, y depósitos marinos de calizas y anhidritas.

Cretáceo

Las unidades del Cretácico son las unidades mejor entendidas y más productivas de la Cuenca de San Juan. La extensión occidental de la vía marítima del Cretácico Interior fue a lo largo de la cuenca de San Juan, y los tres episodios transgresores-regresivos principales que ocurrieron durante este tiempo se registran en la estratigrafía del Cretácico medio al superior.

• La formación de arenisca Dakota es una unidad del Cretácico temprano que consiste en areniscas fluviales depositadas de manera discordante sobre unidades más antiguas. Estas unidades se clasifican en el Mancos Shale suprayacente (ver la siguiente línea).
• El Mancos Shale representa depósitos marinos más profundos cuando la vía marítima del Cretácico Interior cometió su primera gran transgresión. Esta formación se divide en tres miembros principales:
  • El Graneros Shale contiene lechos de arenisca, bentonita y piedra caliza.
  • Luego, Greenhorn Limestone contiene capas alternas de piedra caliza y pizarra calcárea depositadas durante un tiempo de máxima transgresión.
  • El miembro de Juana López contiene lechos de lutitas calcáreas ricas en fósiles.
• El Grupo Mesaverde se depositó cuando la vía marítima del Cretácico Interior retrocedió hacia el noreste, depositando la piedra arenisca Point Lookout, y luego volvió a transgredir hacia el suroeste, depositando la piedra arenisca Cliff House.
• El Lewis esquisto contiene pizarras grises con intercalaciones de areniscas y calizas. Estos son depósitos marinos más profundos a medida que la vía marítima continuó retrocediendo hacia el suroeste. Esta unidad representa la extensión más occidental de la vía marítima del Cretácico Interior.
• La piedra arenisca de los acantilados ilustrados se divide en dos capas: la unidad inferior contiene lutitas y areniscas tipo Lewis intercaladas cuando la vía marítima comenzó a retroceder, y la unidad superior contiene enormes lechos de arenisca cuando la vía marítima hizo su regresión final.
• La Formación Fruitland consta de pizarra, limolita y (lo más importante) carbón depositado en pantanos, ríos, lagos y llanuras aluviales.
• La Formación Kirtland está dividida en dos capas: la unidad inferior consiste en lutitas muy similares a la parte superior de Fruitland, pero carece de lechos de carbón (y por lo tanto, está separada de Fruitland), y la parte superior de lutitas a unidades de arenisca depositadas por canales de flujo agrandados..

Cenozoico

• La Formación Ojo Alamo consiste en conglomerados arcosicos y areniscas muy probablemente provenientes del oeste (notado por una disminución hacia el este en el tamaño de los guijarros) que se superponen de manera discordante a las unidades más antiguas.
• La Formación Animas del norte gradualmente se convierte en la Formación Nacimiento del sur. Las unidades son de origen volcánico, provienen del Campo Volcánico San Juan y contienen conglomerados y clastos de andesita.
• La Formación San José del Eoceno consta de areniscas y lutitas arkósicas.

Juegos de hidrocarburos

La Cuenca de San Juan contiene abundantes recursos de combustible, que incluyen petróleo, gas, carbón y uranio. La cuenca ha producido más de 300 campos petrolíferos y casi 40.000 pozos, la mayoría de los cuales provienen de rocas del Cretácico. Además, el 90% de los pozos se han perforado en el estado de Nuevo México. A partir de 2009, la producción acumulada alcanzó 42,6 billones de pies cúbicos de gas y 381 millones de barriles de petróleo.

Historia

El primer juego petrolero documentado en la cuenca de San Juan ocurrió en 1911 en la ladera del Chaco. El pozo se perforó a una profundidad de 100 my produjo solo 12 barriles de petróleo por día. El primer juego de gas documentado ocurrió diez años después en la Plataforma de la Cuenca Central. El pozo tenía 300 m de profundidad y resultó en un gasoducto para transportar y comercializar gas a las ciudades cercanas. Los años siguientes resultaron en muchos descubrimientos de petróleo y gas que posteriormente aumentaron el interés en los recursos de San Juan. La década de 1930 trajo consigo el primer gasoducto para transportar gas fuera de la cuenca. La década de 1980 trajo consigo el descubrimiento de los recursos de metano de la capa de carbón, lo que resultó en un pico de perforación durante las décadas de 1980 y 1990. La producción se ha estabilizado desde entonces, pero la cuenca sigue produciendo activamente en la actualidad.

Campos Paleozoicos

Si bien la mayor parte de la producción se ha producido en unidades de edad Cretácica, las rocas paleozoicas de la Plataforma Four Corners se han producido con éxito a partir de más de dos docenas de campos de unidades de edad Devónica, Misisipiana y Pensilvania. Las unidades del Paleozoico se profundizan en dirección noreste donde cruzan desde la ventana de petróleo a la de gas; posteriormente, los campos del Paleozoico producen gas en el noreste y petróleo en el suroeste. Además, las ubicaciones del campo Paleozoico se alinean aproximadamente con la monoclina Hogback de tendencia noreste. Los futuros juegos del Paleozoico se enfocarán en el gas natural, y estos incluirán carbonatos no probados en la Plataforma de la Cuenca Central y juegos potencialmente no descubiertos en la Plataforma de Cuatro Esquinas.

Campos mesozoicos

Las unidades del Cretácico representan la mayor parte de la producción de gas y petróleo en la Cuenca de San Juan, es decir, cerca de 250 de losgt; 300 campos generan unidades del Cretácico Superior. Los principales yacimientos petrolíferos en la cuenca de San Juan apuntan a la piedra arenisca Dakota, la arenisca Gallup, la arenisca Tocito y la arenisca El Vado. La roca fuente de estas unidades fue la lutita marina negra rica en materia orgánica de la Formación Mancos estratigráficamente más baja. La mayoría de los campos petroleros que se describen a continuación se están agotando o acercándose. Los principales juegos de gas en la cuenca de San Juan apuntan a la arenisca Dakota, la arenisca Point Lookout y la arenisca de los acantilados ilustrados. Las obras consisten en trampas estratigráficas concentradas principalmente en la Plataforma de la Cuenca Central.

Juegos de aceite

• Dakota Sandstone tiene casi 40 campos petrolíferos en las plataformas Four Corners y Central Basin, cada una de las cuales ha producido millones de barriles de petróleo.
• La piedra arenisca de Gallup tiene alrededor de cuatro campos petrolíferos en la ladera del Chaco. Las unidades de areniscas han producido decenas de miles a millones de barriles de petróleo.
• La lenteja de arenisca Tocito de Mancos Shale tiene alrededor de 30 campos a lo largo de las plataformas Four Corners y Central Basin. Los lechos de Tocito son los mejores reservorios del Cretácico, habiendo producido más de 150 MBO (millones de barriles de petróleo) a partir de una variedad de trampas estructurales y estratigráficas.
• El miembro de arenisca El Vado de Mancos Shale ha producido en casi 40 campos concentrados principalmente en la plataforma de la cuenca central. Este miembro solo ha producido más de 40 MBO.

Juegos de gas

• Dakota Sandstone almacena gas en areniscas marinas en alta mar atrapadas por lutitas marinas. Se requiere fracturamiento para obtener estas unidades.
• La arenisca de los acantilados ilustrados consiste en depósitos marinos regresivos, donde el gas se almacena en areniscas porosas y queda atrapado por lodo o limolitas. La producción depende de las fracturas naturales en toda la unidad.
• La piedra arenisca de Point Lookout (ver la piedra arenisca de los acantilados que se muestra arriba).

Juegos de metano en lecho de carbón

• La Formación Fruitland abarca el generoso suministro de capas de carbón ricas en metano de la Cuenca de San Juan. El metano se encuentra dentro de miles de capas de carbón a lo largo de la Formación Fruitland. Al igual que en los campos de gas del Paleozoico, existe una tendencia al aumento del contenido de gas (y madurez térmica) en dirección noreste. La producción acumulada (2009) es de 15,7 billones de pies cúbicos de gas, lo que lo convierte en el campo de metano de capa de carbón más grande del mundo.

Nube de metano

En 2014, los investigadores de la NASA informaron del descubrimiento de una nube de metano de 2.500 millas cuadradas (6.500 km ²) flotando sobre la cuenca. El descubrimiento se basó en datos del espectrómetro de absorción de imágenes de barrido para el instrumento de cartografía atmosférica de la Agencia Espacial Europea de 2002 a 2012.

El informe concluyó que "es probable que la fuente provenga de la extracción y el procesamiento de gas, carbón y metano de capas de carbón establecidas ". La región emitió 590.000 toneladas métricas de metano cada año entre 2002 y 2012, casi 3,5 veces las estimaciones ampliamente utilizadas en la base de datos de emisiones de la Unión Europea para la investigación atmosférica global.

Referencias

Coordenadas : 36.27 ° N 107.90 ° W 36 ° 16'N 107 ° 54'W /  / 36,27; -107,90