DOMOS S A L I N O S D E L S U R E S T E D E MÉXICO

Origen: Exploración: Importancia Económica

Luis Benavides García*

R E S U M E N

La sal, - balita esencialmente, con algunas impurezas, - es una roca monomineral que se origi­na en aribientes marinos o lagunares de poco fondo, de aridez extrema, donde la evaporación sobrepasa a la aportación de agua nueva, lo que provoca la sobresaturación de la solución salina y la precipitación de las sales contenidas en el agua de mar. De esta manera llegan a formarse depósitos potentes y de gran extensión que pueden cubrir miles de kilómetros cuadrados.

Posteriormente, tales depósitos sufren deformaciones tectónicas, si bien la sal en sí misma resiste cambios químicos y físicos durante el proceso de deformación. A causa de su relativa­mente baja densidad (2.1) y su alta plasticidad, la sal puede actuar como el agente causante de importantes eventos tectónicos.

Los estudios relativos al depósito, distribución y deformación de la sal son de interés en las ciencias geológicas, pero existen también importantes aplicaciones prácticas del conocimiento científico acerca de las acumulaciones de sal.

Con ella están asociados los yacimientos de sales de potasio, que son tan importantes en la industria; con ciertas estructuras formadas por la sal se relacionan muchos yacimientos de petróleo y gas, y en el "casquete" que se desarrolla en algunos domos pueden existir grandes acumulaciones de azufre.

Ciertas estructuras salinas se usan para formar cavidades en la sal que sirven para almacenar hidrocarburos, sustituyendo a los más costosos y menos seguros tanques superficiales, y son también interesantes como sitios potenciales para sepultar desechos radioactivos. Por último, la sal misma es una fuente de materias primas para la industria.

En México se conoce la existencia de depósitos salinos en varias partes del país (Chihuahua, Nuevo León y el sureste de México), pero son los depósitos del norte del Istmo de Tehuantepec, en el sureste del país, los de mayor importancia económica y los mejor conocidos. Su descubri­miento data de principios de siglo, con motivo de trabajos de exploración petrolera realizados en la región de Jáltipan - Potrerillos, Ver., en los años de 1902 a 1906. Hoy día se conocen en el sureste un gran número de estructuras salinas, algunas someras, en las cercanías de Coatza­coalcos y muchas otras profundas, en el sureste de Veracruz, en Tabasco y en Chiapas.

En la exploración de domos salinos se utilizan las mismas técnicas que se aplican en la explora­ción petrolera.

A B S T R A C T

Rock salt -halite mainly, with some impuri t ies- is a monomineralic rock wich is originated in both shallow marine or lagoonal environments with an excessive degree of dryness, where evaporation far

* Exploración у DesanoUo de Recursos, S.A.

BOL. ASOC. МЕХ. GEOL. PETR.

I N T R O D U C C I Ó N

En este trabajo se presenta un pa­norama general de la sai y de los domos salinos del Sureste de México , particularmente de aquellos que se localizan en la porción occidental de la Cuenca Salina, en lo que vie­ne a ser la porción norte del Istmo de Tehuantepec, d o m o s en los que la cima de la sal se encuentra a profundidades relativamente some­ras, del orden de los 100 a 2 0 0 metros bajo la superficie del terreno.

El propósito del trabajo es el de ver la posibilidad de utilizar algunas de las estructuras salinas menciona­das para crear cavernas susceptibles de ser aprovechadas c o m o almace-nadoras de hidrocarburos.

El tema ha sido desarrollado en forma tal que primero se citan al­gunos antecedentes acerca del co­noc imiento de la existencia de sal gema en el Sureste del país, la evo­lución de ese c o n o c i m i e n t o y sus implicaciones de carácter económi­co , para enfocarse f inalmente en el uso potencial de algunos de los domos , c o m o almacenadores de hidrocarburos, según se dijo en el párrafo precedente.

AGRADECIMIENTOS

T o d o lo que con relación a los do­m o s y a las diversas estructuras salinas del Sureste de México se ha hecho , teniendo c o m o origen la actividad geológico-petrolera que,

10

exceeds tlic inllux of water. This rouses an over saturat ion of the saline and the consequent precipita­t ion of the salts that marine water bear. So, this sediments can form thick and broad deposi ts which can be extended in thousands of square kilometers.

Afterwards, such deposits undergo tectonic deformations, altough the salt, itself, resists many of the chemical and physical changes during the deformation processes. Because of its somewhat low dens­ity (2.1) and its high plasticity, salt can act as a responsible agent of significant tec tonic events.

Studies concerning to deposit ion, distr ibution and rock salt deformat ions are very interesting in geological sciences, but there are a few impor tant practical advantages of the util ization of the scienti­fic knowledge about the salt accumulat ions.

With .salt deposits are associated the reservoirs containing potassium salts, which are very impor tan t in industry; some geological features, formed because of the salt movement , are related with many oil and gas reservoirs. In the "cap-rock" developed in some of the salt domes large sulphur accumulat ions may exist.

Some of the salt domes arc used to dig cavities that serve to store hydrocarbons . Such cavities replace deposits on the surface, that are more expensive and unsafe. They are also

interesting as potential sites to bury radiactive residues. Finally, salt itself is a source of raw material for industry. In Mexico, there is knowledge about salt deposits in different places of the count ry (Cliihuahua, Nuevo Leon and Southern Mexico), bu t the deposits in the nor th of the Is thmus of Te-huantcpec have the main economical significance and are the best known. They were discovered at the begining of this century when prospecting for hydrocarbons were carried in the Jalt ipan-Potreril los, Ver., from 1902 to 1906. Nowadays, a number of salt domes are known in southern Mexico. Some of therm arc very shallow, as those located near to Coatzacoalcos; many other are deep southern Vera­cruz, Tabasco and Oiiapas.

Petroleum exploration techniques ared also being applied during salt domes explorat ion.

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

iniciada a principios de siglo, ha sido desarrollada con mayor inten­sidad en años subsecuentes, bajo los auspicios de Petróleos Mexicanos, con los buenos resultados que en materia de reservas de hidrocarbu­ros son del conoc imiento público. Podría decirse que los explorado­res de azufre han aportado algo al conocimiento del problema, pero ellos también se sirvieron, c o m o primera referencia, de los resulta­dos de los diversos trabajos de exploración geológico-petrolera rea­lizados en la región.

Por lo anterior, el autor, que alguna vez fue colaborador directo de la Gerencia de Exploración de Petróleos Mexicanos, expresa su agradecimiento a esa Empresa y a los Sres. Ings. Miguel Ángel Zenteno B. y José Santiago Acevedo, Subdi­rector de Producción Primaria y Gerente de Exploración, respectiva­mente, por haber permitido hacer uso de alguna información específi­ca. Otra parte de los datos presenta­dos corresponden a publicaciones previas del propio autor.

Se agradece, igualmente, al Comi­té de Obras Subterráneas de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, A. C , comité que preside el Ing. Armando Wong Ramos, la oportunidad de presentar esta con­tribución, con mot ivo de la cele­bración de la Primera Reunión Técnica sobre Almacenamientos Subterráneos, promovida por aquella Sociedad.

ANTECEDENTES

Los domos salinos del norte del Istmo de Tehuantepec (Ver las Figs. 1 y 2, fueron descubiertos en los primeros años del presente siglo cuando, con fines petroleros, se perforaron en plan exploratorio algunas estructuras geológicas en las cercanías de Jáltipan, Ver.

El primer pozo petrolero perfora­do en la parte norte del Istmo lo fue el Potrerillos No . 1, que se ini­ció el 7 de julio de 1902 y se terminó el 13 de agosto del mismo año, a la profundidad de 365 .7 metros. Ese pozo resultó improductivo, pero las perforaciones realizadas a partir de esa fecha dieron lugar, entre los años de 1903 y 1911 , al descubri­miento de los campos petroleros de Jáltipan-Potrerillos, San Cristóbal, Soledad, Tecuanapa e Ixhuatlán. En todos ellos se alcanzó la sal, en algu­nos casos a profundidades de sola­mente 3 0 0 a 4 0 0 metros. En algunas de las estructuras mencionadas, so­bre la sal se encuentra una cubierta de anhidrita, yeso y caliza que cons­tituye el "cap-rock" o casquete de ciertos domos salinos.

En los años siguientes la búsqueda de petróleo puso de manifiesto la presencia de otras masas salinas, al­gunas de ellas de forma dómica, asociados a las cuales se descubrie­ron campos petroleros como los de Filisola, Francita, Ixhuatlán, Teapa, Moloacán, Tonalá-El Burro, El Plan, La Venta y varios mas, confinados, salvo el de La Venta, a la zona que

11

s: O r > O p

s m X O B o r m H

Fig. 1. Mapa índice.

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

se localiza al poniente del R í o Tonala y que se ext iende en esa dirección hasta cerca de Acayucan, Ver. Es decir, los campos menciona­dos quedan en territorio del extremo suroriental del Edo. de Veracruz, salvo el c a m p o de La Venta, que se localiza en terrenos de Tabasco (Fig. 2).

A esta parte de la Cuenca Salina del Sureste de México se le dio, en años pasados, el nombre de Cuenca Salina del Is tmo, nombre que per­sistió hasta el principio de los años 60's, cuando, c o m o resultado de las perforaciones realizadas por Petró­leos Mexicanos, se conf irmó la exis­tencia de masas de sal, relativamen­te profundas, en el centro y oriente de Tabasco y en el noroeste de Chiapas. Vista, pues, la mayor ex­tensión de la región en c u y o subsuelo existe sal, se cambió el nombre por el que ahora se emplea aquí: Cuenca Salina del Sureste de México .

México en el que se interna, proba­blemente más alia del paralelo de los 20° de latitud norte. Por lo pronto , existe un pozo marino perforado por PEMEX a 4 0 km. de la costa que cortó evaporitas a 3201 metros de profundidad bajo el nivel del mar.

Cabe indicar que la profundidad de la sal aumenta de poniente a oriente; así, mientras en Jáltipan-Po­trerillos y en Chinameca se le en­cuentra a 2 0 0 metros, o menos , bajo la superficie, en Tonalá-El Burro la cima de la sal está a 1000 m., en el Campo Magallanes está a 1600 m.: en Jalupa (área de Comal-calco, Tab.) se le encontró a 2 6 0 0 m. de profundidad y en el pozo Ayapa 1, de la misma zona, la sal se cortó a los 3511 m de profundidad.

GENERALIDADES SOBRE EL ORIGEN DE LA SAL Y DE

LOS DOMOS SALINOS

LOCALIZACIÓN; LIMITES

La Cuenca Salina del Sureste de México se localiza, c o m o ya su nombre lo indica, en la porción suroriental del país y comprende la parte suroriental del Edo. de Ve­racruz, el Edo. de Tabasco y parte de los Edos. de Chiapas y Campe­che. Mas que definir sus l ímites , se ruega ver la Fig. 3 en la que se muestra gráficamente la extens ión de dicha cuenca. El l ímite norte queda dentro del actual Golfo de

La halita, el componente principal de los depósitos de sal, es un mineral compuesto por iones de cloro y de sodio, cuya fórmula química es Na Cl. La silvita, menos abundante que la halita, tiene por composic ión K Cl y posee una estructura cristali­na similar a la de la halita. Su estruc­tura cristalina consiste de iones de cloro dispuestos en un arreglo según tres ejes perpendiculares entre si que definen al sistema cúbico, con iones de Na* o K* rellenando los intersticios, de manera que cada Cl ' está rodeado por 6 iones alcalinos.

13

Fig. 2. Estructuras salinas (domos), de la Cuenca Salina del Istmo.

< o r

z c 2:

FÍE. 3. Localización de la Qienca Salina del Sureste de México. 0 0

BOL. ASOC. МЕХ. GEOL. PETR.

y cada uno de éstos tiene a su vez, 6 iones de Cl c o m o vecinos. La unión se debe a fuerzas iónicas elec­trostáticas. En consecuencia, los mi­nerales de que se habla son malos conductores de la electricidad y el calor. Cuando son puros, son trans­parentes; sin embargo, es común que las capas de halita o de silvita presenten coloración café o rojiza debida a inclusiones finas de goe-thita o hematita, o bien, de color gris causado por anhidrita, arcillas, o materia carbonosa.

La halita y la silvita son relativa­mente suaves (2.5 y 2 .0 , de la esca­la de Mohs, respectivamente) y tienen fractura perfecta con clivaje cúbico. A altas temperaturas (300° — 4 0 0 ° C ) y presiones se vuelven plásticas. La densidad de la halita ( 2 . 1 6 ) y de la silvita ( 1 . 9 9 ) , es me­nor que la de la mayoría de los minerales que forman rocas, por lo que los depósitos masivos de sal son menos densos que las rocas que los circundan, circunstancia que favorece su detección por métodos gravimétricos, cuando se explora en busca de domos salinos.

Origen de la sal

La sal se presenta originalmente en capas estratificadas, en rocas sedi­mentarias marinas. Es en sí una eva-porita de origen marino (con menos frecuencia, también de origen lagu­nar), formada en un medio de aridez extrema, donde la evaporación es mayor que la aportación de agua

nueva a la cuenca marina, dando lugar de esta manera a la sobresa­turación de la solución salina y a la precipitación de las sales disueltas en el agua de mar. Por lo generaL el mar que tiene estas condic iones debe ser también de poca profundi­dad, para que el área de evaporación sea grande en comparación con el tirante de agua.

Las sales que se depositan lo hacen en el orden inverso a su gra­do de solubilidad: así, primero se precipitan los carbonates (calizas), después los sulfatos (yeso y anhi­drita) y por ú l t imo los cloruros, primero los de sodio y después los de potasio y de magnesio . La cris­talización de la halita (Na Cl) requiere que la concentrac ión del agua de mar por evaporación haya aumentado 11 veces, lo que da idea del ambiente de aridez que se re­quiere para su precipitación

Algunos ambientes paleogeográ-ficos, tales c o m o el Jurásico del Gol fo de México , o el Pérmico del suroeste de los Estados Unidos , fueron propicios para la acumula­ción de sal de varios miles de metros de espesor y decenas de miles de ki lómetros cuadrados de extens ión. Para poder alcanzar el espesor de sal indicado fue nece­sario que el fondo marino sobre el cual tuvo lugar la precipitación de sal se fuese hundiendo gradual y paulatinamente a medida que la sal se depositaba.

El depós i to de sal cesa cuando cambian las condic iones del m e d i o

16

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

marino, por ejemplo, porhundimien-to acelerado del fondo del mar y por modif icaciones climáticas drás­ticas, con lo que, entonces , sobre la sal comenzarán a depositarse otros tipos de sedimentos , tales c o m o are­nas, arcillas, l imos, otras calizas, etc. Estos nuevos depós i tos marinos pueden alcanzar a su vez espesores considerables, de c ientos o miles de metros.

D o m o s salinos

Los domos salinos son cuerpos intrusivos de sal que penetran a través de grandes espesores de rocas sedimentarias superyacentes. Se les distingue de otras deformaciones geológicas que involucran a la sal, por la forma burdamente circular o elíptica que tienen en sección ho­rizontal y por tener dimensiones horizontales del mi smo orden de magnitud, o menores , que sus dimensiones verticales, c o m o se ilustra en el siguiente esquema, que corresponde al d o m o de Zanapa, del sur de Veracruz. (Fig. 4 ) .

Formación de los domos

El proceso geológico de la forma­ción de los d o m o s debe ser m u y complejo, pero el mecanismo gene­ral parece bastante claro. Los d o m o s se encuentran en áreas en las que existen depósi tos evaporít icos que contienen grandes espesores de sal, la cual fluye de las áreas circundan­tes hacia el d o m o . La sal, s iendo

relativamente plástica, según antes se indicó, se deforma intensamente por el flujo. Este resulta, al parecer, del hecho de que la sal es de menor densidad que los sedimentos que la cubren, y cuando la columna de tales sedimentos tiene un espesor de 4 0 0 0 o 5 0 0 0 metros, por ejem­plo, ejerce una presión suficiente para generar el flujo. Si en el fondo marino sobre el que la sal se deposi­tó existen irregularidades, c o m o colinas sepultadas, la carga de las rocas suprayacentes genera una componente que tiende a desplazar la sal hacia arriba, introduciéndola poco a poco entre las capas que la cubren. Si, además, existen fractu­ras y / o fallas, esto favorece y facilita el ascenso de la sal.

Es este el mode lo de acuerdo con el cual la sal fluye hacia el domo a consecuencia de las diferencias en densidad, pero en muchos casos el movimiento de la sal puede estar notablemente influenciado por las condiciones geológicas y por las fuerzas tectónicas del área. Parece ser que la sal tiene que estar cubier­ta por cuando menos unos 3 0 0 0 metros de sobrecarga antes de que se inicie el flujo que forma los do­mos . Esto sugiere que la sal puede llegar a ser más plástica bajo la presión ejercida por una gruesa cubierta de sedimentos. Por otra parte, el incremento en la plastici­dad puede ser causado, en parte, por el natural incremento de la temperatura de la roca con la profundidad, pues ha podido de-

1 7

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

NIVEL DEL TERRENO

h - 1 0 0 0

- - 5 0 0 Q

Fig. 4 . Domo de sal t ipico.

18

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

mostrarse experimentalmente una marcada disminución en el resis­tencia de la sal a la deformación, a medida que aumenta la temperatura.

MORFOLOGIA DE LOS DEPÓSITOS SALINOS DEL

SURESTE DE MEXICO

Los depósitos de sal del sureste de país tienen formas diversas: sin embargo, pueden catalogarse den­tro de dos grandes grupos:

a) Los cuerpos de forma iregular y de dimensiones variables, que presentan culminaciones locales que en proyecc ión horizontal cu­bren superficies de 15 a 3 0 km^ , a los que desde hace años se ha dado el nombre de masas de sal,

y

b) las intrusiones de sección circular o elíptica, c o m o las descritas en los párrafos precedentes, de área reducida en comparación con la altura de la co lumna de sal, a las que puede aplicarse apropiada­mente el nombre de domos .

C o m o ejemplo de los primeros se tienen la masa de sal de Tecuanapa-Romero Rubio , o la de Moloacán-Ixhuatlán-Teapa-Santa Rosa, del norte del Istmo de Tehuantepec, al sureste de Coatzacoalcos. C o m o ejemplo de los segundos pueden mencionarse el ya aludido domo de Zanapa, a 50 km. al sureste de Coatzacoalcos, o los domos de El

Rosario, Cascajal, San Pedro, Lagu­na Nueva, etc. (Ver el esquema de configuración de la sal (Fig. 5).

E D A D DE LOS DOMOS

En el inciso relativo al origen de la sal se hizo mención de los ambientes paleogeográficos propicios para la formación de depósitos de sal, grue­sos, haciendo referencia al Jurásico de la Región del Golfo de México.

Sin entrar en detalles estratigráfi-cos, se puede decir que la mayor parte de sal del Sureste de México fue originada en una época geológi­ca inmediatamente anterior al Jurásico superior, pudiendo llegar a remontarse hasta el Triásico. Poste­riormente", ya en el Cretácico, también se registran depósitos de evaporitas, sin que en ellas predomi­ne la sal c o m o roca.

Esto, por lo que toca a la edad de la sal, pero la edad de los domos, como estructuras salinas, es muy posterior, puesto que para dar lugar al movimiento y flujo de la sal fue necesario acumular previamente un considerable espesor de sedimentos post-salinos, incluyendo en éstos, geológicamente hablando, rocas del Cretácico y del Terciario. En efecto, los domos salinos del norte del Istmo de Tehuantepec llegan a atra­vesar rocas hasta del Mioceno Supe­rior, pasandOj obviamente, por las del Oligoceno y del Eoceno subya­centes, y aún por las del Cretácico superior, c o m o se ilustra en la sec­ción esquemática entre los domos

1 9

o

•>-'i y. C.«<aS SAJO ti N:VtL Df. HlR

c r > o O

><

O m O r ti m H

Fig. 5. Configuración generalizada de la cima de la sal en las estructuras salinas del norte del Istmo de

Tehuantepec.

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

de Tuzandepetl e Ixhuatlán. (Fig. 6) . La sai comienza a moverse y a

fluir en cuanto las condic iones de conf inamiento en que se encuentra, se lo permiten, y ese movimiento puede durar m u c h o t iempo, geológi­camente hablando, hasta que el cuerpo de sal alcanza una situación de equilibrio isostático y deja de moverse. Entonces , si la edad de los domos se definiera por la época en que se alcanza tal condición de equilibrio, se tiene que los domos son, en el caso de los del Sureste de México, de diversas edades que van del Ol igoceno al Mioceno y quizá, en contados casos, llegan al Plioce-no.

Lo anterior puede decirse porque las estructuras salinas situadas al suroeste de Coatzacoalcos parecen haber alcanzado su condic ión de equilibrio en el Ol igoceno, en tan­to que otras, al sureste de Coatza­coalcos, pueden haberla alcanzado en el Miceno medio o superior.

La importancia de lo anterior estriba en que cuanto más antiguo es un d o m o , mayor t iempo habrá tenido, si las condic iones son pro­picias, - para que sobre la cima de la sal se forme un casquete o "cap-rock", lo que puede a su vez favo­recer la existencia de yacimientos de azufre de importancia económica.

EXPLORACIÓN Y LOCALIZACIÓN DE

E S T R U C T U R A S SALINAS

El descubrimiento de sal y de estruc­turas salinas en el norte del Istmo

de Tehuantepec fue consecuencia, según se menc ionó , de la explora­ción que en busca de petróleo se desarrolló en los primeros años del presente siglo, guiándose, en primer término, por las manifestaciones de petróleo que podían advertirse en la superficie del terreno. Años des­pués, bien conocida ya la presencia de sal y confirmada en otros puntos mediante perforaciones, y vista su asociación con yacimientos petrolí­feros, se comenzaron a buscar estructuras salinas, c o m o medio de localizar yacimientos de petróleo.

En el sureste, algunos domos sa­linos tienen expresión topográfica; se manifiestan c o m o colinas burda­mente circulares, con drenaje radial y a veces con arroyos que circundan al promotorio principal, pero esto no es, desde luego, privativo de los domos . También se manifiestan, en ocasiones, c o m o lagunas de forma peculiar, cuya ubicación correspon­de a hundimientos locales provoca­dos por la disolución de la cima de la sal, cuando ésta ha llegado cerca de la superficie; tal es el caso del d o m o de Laguna Nueva, donde posteriormente se confirmó la exis­tencia de sal mediante perforacio­nes.

La exploración geológica superfi­cial permite, con mayor efectividad, localizar domos, puesto que los echados o buzamiento de las capas, en todas direcciones a partir de una área central, indican un alto estruc­tural. Puede éste corresponder o no a un domo, pero si en la región

2 1

S 86<*W N86«»E

POZO

NIVa DEL MAR

TUZANDEPETL Na (p .T . -3000n)

POZO KrtJATLAN No. 37

(P. T.-854m)

0LI6. EOC. Y PROa^f^xjS? '

M I O C E N O

y pfjoacRt^' CREI SUP.

s o r

n >< o

§

r

so

MJpCENO ' I 01IG. EOC. Y PROB. , . C R E I . SUP I I

S A L Eza B A S A M E N T O E 2 3

s s 4 f

6 KM

Fig. 6. Perfil de la sai entre los domos de Tuzandepetl e Ixhuatlán.

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

existe sal, la posibil idades son bas­tantes. Para medir los echados que definen el d o m o . (Fig. 7). Es nece­sario encontrar afioramientos, los cuales escasean en regiones bajas y pantanosas, c o m o lo son parte del norte del Istmo de Tehuantepec y gran parte de Tabasco, en la Plani­cie Costera del Gol fo de México . Hay artificios de exploración geo­lógica superficial que pueden ayudar a resolver el problema, pero son de alcance l imitado, de manera que en esos casos se opta, y así se hizo, por aplicar técnicas de exploración geofísica, principalmente la gravi­metrica y la sismológica.

La gravimetrica se basa en la me­dición de las diferencias de densidad de la diversas rocas de una región dada. Se vio ya que la sal tiene una densidad menor que otros sedimen­tos que la cubren o circundan, de manera que cuando existe un domo o una estructura semejante, las di­ferencias de atracción gravitacional denotan la presencia de dicha es­tructura, la cual se manifestará c o m o un " m í n i m o gravimetrico". A veces esta aparente regla se alte­ra, dependiendo de la profundidad de la sal, o de su espesor respecto a las rocas suprayacentes, o de la presencia de un casquete de roca (cap-rock) sobre el d o m o y del espesor de dicho casquete. En tales casos, los efectos gravitacionales observados parecen p o c o claros y no son conclusivos. C o m o es bien sabido, los e fectos registrados repre­

sentan la suma de los influjos cau­sados por las diversas masas del subsuelo cercanas al punto de observación, lo cual puede impri­mir un carácter ambiguo a las in­terpretaciones de los trabajos gra­vimétricos. Es por esto que no todas las estructuras salinas del Istmo de Tehuantepec se manifiestan c o m o mín imos gravimétricos.

La sismología, particularmente el m é t o d o sismológico de refracción, se aplicó con muy buenos resultados en la búsqueda y localización de estructuras de sal, en el sureste, en la región del Istmo. Los contrastes en la velocidad de propagación de las ondas sísmicas demarcan áreas o masas de alta velocidad que per­miten definir la situación y posi­ción del domo salino. El domo de Zanapa, mencionado con anteriori­dad, fue, entre otros muchos , loca­lizado mediante trabajos de este t ipo, con tiros en abanico y seccio­nes de refracción. Posteriormente se confirmaron su presencia, su pro­fundidad y su forma, con la perfo­ración de varios pozos .

Los métodos de exploración tan brevemente reseñados son, cada uno de ellos mas costoso que el precedente, de allí que se recurra primeramente a la geología superfi­cial, con el grado de detalle que se juzgue necesario, y por últ imo a la sismología. Finalmente, de acuer­do con el problema que se quiera resolver, o de las aplicaciones que de la exploración se deriven, podría

2 3

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

Fig. 7 . P r o y e c c i ó n h o r i z o n t a l d e un d o m o y e c h a d o s cuacuacersa les q u e l o d e f i n e n .

24

VOL. XXXV. NUM. 1. 1983

llegarse a la perforación de uno o varios pozos .

IMPORTANCIA ECONOMICA

Las diversas estructuras salinas y los domos en particular son de interés económico , tanto por su carácter de fuentes de suministro 4e materia prima para la industria, como por sus relaciones con otros recursos, entre ellos los hidrocarburos, cuya importancia está fuera de toda dis­cusión.

En el Sureste de México son nu­merosos los campos petroleros aso­ciados con estructuras salinas. Algu­nos de ellos, c o m o los de Jáltipan, San Cristóbal, Soledad, Tecuanapa y Concepción, descubiertos en los primeros años de exploración pe­trolera de principios de siglo, están ya abandonados por agotamiento de sus reservas, pero existen mu­chos mas en plena etapa productiva. Entre éstos, sin mencionar a todos y siguiendo el orden cronológico de su descubrimiento, pueden citarse los campos de Ixhuatlán, Teapa, Nuevo Teapa, Tonala, El Burro, El Plan, Cuichapa, Acalapa, Moloa­cán, Rabón Grande, Arroyo Blanco, Los Soldados, Ostapa, La Venta, Ogarrio, Magallanes, Cinco Presi­dentes, Santa Ana. etc.

Usualmente los sedimentos que están encima de la sal,- y dentro de" ellos lo horizontes saturados de aceite o gas, - presentan un compor­tamiento estructural complejo, pues

están afectados por un sinnúmero de fallas de longitud y salto estruc­tural variable.

En esas fallas cabe distinguir dos sistemas principales: fallas radiales y fallas tangenciales, que provocan dislocaciones y dan lugar a la forma­ción de bloques estructurales deli­mitados por las fallas, bloques que controlan la acumulación de hidro­carburos, formando áreas producto­ras y áreas no productoras invadi­das por agua salada. A manera de ejemplo de la complejidad estructu­ral de que se habla, se presenta a continuación la proyección horizon­tal del campo petrolero Tonalá-El Burro, donde pueden apreciarse los dos sistemas de fallas mencionados. Se hace la aclaración que para no empastar el dibujo, se suprimió casi el 5 0 1 de los pozos perforados en ese campo. (Figs. 8 y 9).

Otro aspecto económico de inte­rés es el que se relaciona con la producción de azufre. En el casquete (cap-rock), que, bajo determinadas circunstancias, se forma en la ci­ma de algunos domos, pueden existir acumulaciones de azufre. (Fig. 10). Si ésta es de importancia, se le puede explotar en escala indus-tral, para lo cual se recurre al proceso "Frash", el cual consiste, en sínte­sis, en fundir el azufre "in s i tu" ca­lentando el casquete con agua sobrecalentada, para extraerlo des­pués mediante pozos . (Fig. 11).

En los pozos de explotación, si­tuados sobre el yacimiento, se usan tres tuberías concéntricas: por la

2 5

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

L E Y E N D A

CURVA DE CONFIGURACIÓN DE LA ^ SAL, BAJO EL NIVEL DEL MAR

POZO PETROLERO K I L Ó M E T R O S

Fig. 8. Campo petrolero Tonalá-Fl Burro, sobre el d o m o salina del mismo n o m b r e .

26

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

--I0OO-

TorolóBO]:

Fig. 9. Configuración estructural del campo Tonalá-Fl Burro.

27

00

Nivel del Mar

H 2 0 0 0

i 300 t

i 400 h

HbOO UJ

-1600 2

L E Y E N D A

S A L

M E T R O S

Y E S O Y A N H I D R I T A .

C A L I Z A

03 O r

> p

><

O Pl O r •o m H Ti

Fig. 10. Domo salino de Amcxquite.

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

AIRE COMPRIMI

Fig. 1 1 . Extracción de Azufre por proceso " l -rasch'

29

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR

de mayor diámetro se introduce vapor de agua sobrecalentada 300° C para fundir el azufre ( funde a 114 "C), por la de diámetro más reducido se inyecta aire comprimi­do para forzar, de este m o d o , la salida del azufre fundido a través de la tubería intermedia. Ya en la su­perficie, el azufre fundido se con­duce a través de tuberías a los patios de almacenamiento. (300° C ) .

En México , la producción de azu­fre es de significación. La produc­ción total en 1982 fue de l 'S 15,447 ton. de las cuales el 76.51( r390,552 ton.) , correspondió a domos; el 23.5^ restante (424,925 ton.) fue producido por PEMEX en sus plan­tas de desulfurización de crudos.

La sal es por sí misma una impor­tante fuente de materia prima in­dustrial. De ella se obt ienen sodio y cloro, y algunas combinaciones de gran aplicación en la industria, co­m o el ácido clorhídrico, carbonato de sodio, sosa cáustica, o bien, el sodio metálico.

En los domos y otras estructuras salinas, la sal puede explotarse por el sistema de "minado directo", o por el de "salmueras".

En el primer caso la sal se extrae en forma sólida aplicando los mé­todos que se usan en la minería sub­terránea convencional: por ejem­

plo, el de "salones y pilares", o sea el minado de bloques de determina­das dimensiones, dejando entre uno y otro pilares más o menos de las mismas propociones , — lo que

depende del grado de compacta-ción de la sal—, para el sostenimien­to de la mina. Desde luego, debe prepararse previamente el acceso ¿ la masa de sal, ya sea a través de un tiro vertical, o mediante galerías ca­si horizontales , si las condic iones topográficas lo permiten.

El m é t o d o de salmueras consis­te en perforar p o z o s por los cuales se inyecta agua a presión que disuel­ve la sal a la profundidad, aprove­chando el alto grado de solubilidad que tiene el c loruro de sodio . Pos­teriormente, la so luc ión salina o salmuera se b o m b e a a la superficie, a la "presa de salmuera", para separar a cont inuac ión diferentes tipos de sal por precipitación con­trolada, o para su uso inmediato en la elaboración de subproductos .

En Méx ico exis ten dos explota­ciones de sal de d o m o s salinos: una en Villa de García, N. L., cerca de Monterrey, y la otra so­bre el d o m o de Tuzandepet l , 12 km. al sur de Coatzacoalcos , Ver

Antes de decidir el s it io de explo­ración de la sal es preciso conocer la calidad de la sal a lo largo de una columna dentro del d o m o , lo que se consigue mediante la perforación de p o z o s en los que se lleva a cabo un muestreo profuso con recuperación de núcleos . Para és to deben usarse lodos especiales, salinos, para evitar la disolución de la sal en los núcleos que se pretende recuperar.

En Tuzandepet l la cima de la sal está a 376 m. de profundidad (-326, referida al nivel del mar) . La estruc-

30

VOL. XXXV. NUM. 1 , 1 9 8 3

tura ha sido perforada por PEMEX y por la empresa que explota la sal (8 pozos en total; (Fig. 12).

La sal, muestreada entre los 3 7 6 y los 1500 m. de profundidad, tiene una pureza que va del 9 3 al 98.S-%. Entre los 4 0 0 y los 1000 metros bajo el nivel del mar hay 5. horizon­tes de sal de 9 6 . 0 a 98.8% de NaCl. Dentro de éstos se hace actualmen­te la explotac ión. C o m o dato adicio­nal: la producción es de 7 2 0 ion /d ía .

Otro uso potencial de los domos , que aun no se da en México , pero al cual está enfocada, al m e n o s en parte, la Primera Rejanión de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, es el de utilizarlos para crear almacenamientos subterráneos de hidrocarburos, mediante la forma­ción de cavernas, tema al cual se refiere el bien d o c u m e n t a d o trabajo preparado por Ing. Gabriel Ca-macho Reyes . Consecuentemente , solo a manera de c o m p l e m e n t o , se hacen algunas consideraciones y ob­servaciones genérale?

Tratándose de un cuerpo de sal, como lo es un d o m o salino, la for­mación de la cavidad o caverna se puede hacer por los procedimientos convencionales que se emplean para la explotación minera subterránea, o para ciertos trabajos de excavación profunda relacionado'^ con obras de ingeniería civil, o bien, mediante la disolución de sal, c o m o se hace en la explotac ión de este recurso por el m é t o d o de salmueras descri­to someramente en párrafos prece­dentes. Sin entrar en detalles, este

úl t imo procedimiento parece ser más económico , por lo que solo a él se hará referencia.

Si bien con objetivos diferentes, el extraer la sal para uso industrial, o para formar una cavidad, sigue el mismo principio: la disolución de la sal mediante la inyección de agua a presión a través de pozos , y la ex­tracción de la salmuera a la superfi­cie, por b o m b e o .

La diferencia consiste, básicamen­te, en que para uso industrial, la sal se extrae a un ritmo determinado, acorde con las necesidades de la o las plantas que la procesan, en tanto que para formar un almacenamiento subterráneo la extracción tendrá que hacerse a un ritmo más acelera­do.

INo obstante, salta a la vista que si se pudiesen combinar ambos propósitos, si fuese posible conci­liar el interés de las dos partes, las dos resultarían beneficiadas. Esto t iene otras implicaciones, por lo que solo se apunta el problema ge­neral.

Ahora, por lo que se refiere a la información de que debe disponer­se antes de comenzar a desarrollar la caverna, se señala que se necesi­ta lo siguiente: (1)

— Conocer la forma y característi­cas geométricas del d o m o (o de la masa de sal). El área que cubre la cima, y el perfil de sus costados.

(1) Se menciona d e m a n e r a enunc ia t iva , p e r o n o

limitativa.

3 1

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

I'ig. 12. Domos de Pajaritos y Tuzandepet l . (Configuración de la cima de la sal).

3 2

VOL. XXXV. NUM. 1, 1983

— La profundidad de la cima de la sai.

— El espesor de la co lumna de sai. o, si este fuese m u y grande, esta­blecer un espesor m í n i m o por comprobar.

— Deteminar, mediante muestreo y análisis, la compos i c ión química de la sal. Esto , que servirá para conocer el grado de solubilidad, resulta especia lmente útil si se piensa, al m i s m o t i empo , en una explotac ión industrial.

— Correr registros s í smicos en un p o z o , para ayudar a definir el perfil de la sal.

Es necesario investigar también:

— El alcance lateral de los efectos de disolución para definir si bas­ta un p o z o , o, en su caso, cuántos será necesario perforar para for­mar una caverna de determinadas dimensiones.

— El c o m p o r t a m i e n t o mecánico de la sal, en función de la profundi­dad a que se hará la caverna, para evitar colaspso, o desplomes del techo.

Hay que tener presentes algunas de las propiedades de la sal, c o m o son:

— Su alta solubil idad

— Su bajo grado de permebil idad.

— Su higroscopía

— Su baja conduct iv idad eléctrica

— Su capacidad para resanar sus propias fracturas, lo que signifi­ca que no es de esperar que se tengan planos o zonas de falla que propicien fugas de los hidro­carburos almacenados.

Su plasticidad

Una aplicación más de las cavi­dades hechas exprofeso, o de las minas de sal abandonadas, es la que se relaciona con su aprovechamien­to c o m o sitios potenciales para sepultar desechos radiocativos, caso que no se da por ahora en México; sin embargo, en otros países se han hecho investigaciones en ese senti­do .

Una de las conclusiones más im­portantes sobre el particular es la de que la sal es equivalente al concreto , c o m o protección o escu­do, a la radiación de rayos gamma.

Por cuanto a la formación de la caverna se refiere, se cae dentro del punto tratado en los párrafos pre­cedentes.

CONCLUSIONES

En el Sureste de México se desa­rrolló, durante el Mesozoico , una extensa cuenca de depósito de evaporitas, dentro de las que se for­m ó una potente columna constitui­da por sal gema. , Al acelerarse el hundimiento del fondo marino y al cambiar, por tal mot ivo , las condiciones ambientales, sobre la sal y evaporitas afines se

33

BOL. ASOC. MÉX. GEOL. PETR.

depositó, a partir del Cretácico medio y durante el Terciario, una gruesa sección de sedimentos n o evaporíticos de varios miles de metros de espesor. Posteriormente, la presión ejercida por la columna de sedimentos depositados sobre la sal, combinada con esfuerzos tec­tónicos de carácter regional, favore­ció al diapirismo de la sal, formán­dose así los domos y otras estruc­turas salinas.

Actualmente, los d o m o s de la parte occidental de la Cuenca Sali­na localizados al sur y sureste de Coatzacoalcos están mas cerca de la superficie que aquellos que se encuentran al oriente y sureste, ha­cia y dentro de territorio de Tabas­co y Chiapas.

Independientemente de su impor­tancia c o m o estructuras asociadas a yacimientos productores de hidro­carburos, o a campos productores de azufre, los domos salinos son importantes por sí mismo c o m o fuentes de materia prima para uso industrial y de sal para el consumo humano, además de que, bajo deter­minadas condiciones de morfología, profundidad y extensión, constitu­yen sitios potenciales para la forma­ción de cavernas destinadas al al­macenamiento de hidrocarburos, en

subst i tución de los tanques conven­cionales que se cons truyen sobre la superficie del terreno.

Para este propós i to resultan de interés algunas de las estructuras sa­linas relativamente someras locali­zadas en las cercanías de Coatza­coalcos y Minatit lán, en el sur de Veracruz.

C o m o la e x p l o t a c i ó n de la sal en escala industrial y la formación de cavernas para otros usos se valen del m i s m o proceso , que es el de la diso­lución de la sal y su extracc ión en forma de salmuera, parece lógico que tales obras, —la exp lo tac ión y la formación de cavernas—, se hagan operando de c o m ú n acuerdo, lo que puede ser de benef ic io econó­m i c o para a m b o s enfoques .

Si bien es cierto que la explota­ción industrial de sal puede requerir un ritmo de trabajo diferente, —qui­zá más lento que la extracc ión para crear cavernas, el e x c e s o de salmue­ra extraída podría almacenarse en la superficie bajo cond ic iones apro­piadas, para aprovecharla a medida que se fuera neces i tando.

Es obvio que esta alternativa re­quiera de un análisis e c o n ó m i c o previo, pero se apunta la posibili­dad para que, llegada el caso, se le t o m e en consideración.

BIBLIOGRAFIA

Adams, J. F. (1968) ." Permian Salt Deposits , West Texas and Eastern New Mexico (Abs­tract) . The Geological Society of America, S P . 88. , New York.

Basurto, G. J. e Islas L. J. ( 1950 ) . El m é t o d o sismológico de refracción en la Cuenca Sali­na del Is tmo. Bol. Asoc. Mexicana de Geólo­gos Petroleros, Voi . II, No. 7. México.

3 4

VOL. XXXV. NUM. 1. 1983

lîcnavidcs, G. L. (1956) . Notas sobre la Geología Petrolera de Mc.xico. (Simposium sobre yacimientos de petróleo y gas. T u m o III). XX Coiif;rcsü Geológico Internacional, Mé.xico.

Benavides. G. L. y Sansorcs, M. i:. (1968) . Salt Deposits of Southern Mexico (Abstract) . Tlie Geological Society of América, S. P. 88 . New York.

Cornejo, T. A. y Hernández, O. Aj (1950) . Las anomalías gravimétricas en la Cuenca Salina

del Istmo, Planicie Costera de Tabasco, Cam­peche y Península de Yucatán. Bol, Asoc. Mexicana de Geólogos Petroleros, Voi. II, No. 7, México.

Fernández, G.A. (1982). Estudio Geológico del pozo Tuzandepet l 203 . México (Inédito).

Márquez, P. A., Viveros, J. J. y Sema, V. R. (1964) . Depósitos de Sal y Azufre en la cuenca Salina del Istmo, Ver. Bol. 64. Consejo de Recursos Naturales No. Reno­vables, México.

35