IMPLICACIONES DE LA HISTORIA TÉRMICA DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ

EN LA DISTRIBUCIÓN DE LOS HIDROCARBUROS Y YACIMIENTOS MINERALES

JUAN JOSÉ VALENCIA ISLAS Gerencia de Geociencias

Subdirección de Exploración y Producción Instituto Mexicano del Petróleo

RESUMEN

La Plataforma Valles-San Luis Potosí, unidad paleogeográfica situada en el sector centro-oriental de México, ha sido considerada los últimos 20 años como un sitio favorable para localizar hidrocarburos. Esta unidad tiene una morfología de un gran atolón alargado y en su periferia se observan, esencialmente en su borde occidental, minera-lizaciones metalíferas, mientras que en la porción suroriental se detectan manifestaciones de hidrocarburos.

El magmatismo calco-alcalino del Oligoceno origina los yacimientos minerales de la región y produce las anoma­lías térmicas que se traducen en una evolución de la materia orgánica contenida en los sedimentos mesozoicos; ésta varía del estado inmaduro en la parte oriental de la plataforma al supramaduro en la occidental. La medida de la cristalinidad de la illita reafirma una distribución semejante; también nos permite distinguir que la zona de diagénesis es característica de la parte oriental, la anquizona se encuentra en el sector occidental, y es aquí donde existe un retardo entre el grado de metamorfismo de la fracción mineral con respecto al grado de alteración térmica de la materia orgánica. Con los estudios de las inclusiones fluidas y la paragénesis mineral se eslimó que estas anomalías térmicas variaron entre los 100 y 450°C. Los flujos térmicos deducidos con los modelos de tiempo y temperatura coinciden con el grado de evolución que presenta la materia orgánica. Estos modelos ponen en eviden­cia que la posible generación de hidrocarburos se produjo entre el Campaniano y el Paleoceno (60 a HO Ma). Los valores de IH y 10 (determinados mediante la pirólisis de la materia orgánica) en las rocas sedimentarias paleo­zoicas y mesozoicas indican un kerógeno tipo III caracterizado generalmente por una poca producción de gas. Los índices de petróleo observados en las fracturas de las calizas del frente de la Sierra Madre Oriental (borde sureste de la plataforma) son probablemente debidos a una migración de hidrocarburos generados en la Cuenca Tuxpan-Tampico, localizada más al este. Así, la región de estudio se divide en tres zonas: la parte occidental que se caracte­riza por haber tenido eventos hipertérmicos y es poco propicia para la exploración de hidrocarburos; la parte central que sería una región de transición correspondiente a la zona de generación de gas seco y la parte oriental que estaría en el dominio de los hidrocarburos.

BOL AMGP, VOL XIV, NUM. 1, ENERO^UNIO, 1936, r 1-19

VALENCIA ISLAS

ABSTRACT

The Valles-San Luis Potosí platform is a mesozoic paleogeographical unit situated in east-central Mexico. For twenty years it has been considered a favourable area for hydrocarbon exploration. It forms a large, elongated atoll-shaped area. Metalliferous mineralization occurs around its western margin, and surface hydrocarbons occur along its south-eastern rim.

The Valles-San Luis Potosí platform has been the site of six magmatic events. The interpretation of major and trace elements geochemistry of these events defines an evolutionary trend in the mantle source. In the Tertiary, they display the influence of two constrasting tectonic domains separated by the "Gran Falla", a major basement linea­ment which delineates the western margin of the platform. An Oligocene calc-alkaline domain, with mineral deposits, occurs west of this lineament; younger alkaline magmatism occurs to the east with no economic mineralization.

The most large deformation is the Laramide orogeny which originated the Sierra Madre Oriental; its compression did not caused heat flow changes.

The anomalous thermal regime caused by the Oligocene magmatism resulted in maturation of the organic matter in the Paleozoic to Upper Cretaceous sediments during the displacement of the eastern part of platform towards the west, and a later increase in illite crystallinity. The region can thus be divided into three zones: the western zone characterized by high temperature events and therefore of little interest to hydrocarbon exploration; the central tran­sitional zone with the generation of dry gas; and the eastern zone within the hydrocarbon generation window.

INTRODUCCIÓN

La unidad paleogeográfica de edad mesozoica de­nominada Plataforma Valles-San Luis Potosí ha sido objeto de numerosos estudios geológicos aplicados a la exploración de hidrocarburos y yacimientos minerales. De esta manera se estableció la estratigrafía y los me­dios de depósito de las rocas sedimentarias de la región, así como las principales fases orogénicas que las defor­maron. Desde hace 20 años esta unidad es considera­da como favorable para localizar hidrocarburos.

Dicha plataforma mesozoica presenta la morfología de un gran atolón alargado, y en el borde occidental se observan mineralizaciones metalíferas, mientras que en la porción sureste se registran manifestaciones superfi­ciales de hidrocarburos. Aparentemente, hay una ex­clusión mutua entre mineralizaciones e hidrocarburos (figura 1). Las diversas perforaciones hechas en toda esta unidad no han localizado en el subsuelo hidrocar­buros económicamente explotables.

Se conoce que la presencia de fenómenos térmicos y la migración de fluidos es un factor común en el emplazamiento de mineralizaciones e hidrocarburos. Este trabajo está enfocado a explicar la implicación que tiene la historia térmica de la región en la dishibución de los hidrocarburos y yacimientos minerales.

• CIUDAD VICTORIA

Figura 1.- Localización de mineralizaciones y manifesta­ciones de hidrocarburos en la Plataforma Valles-San Luis Potosí.

LOCALIZACIÓN GEOGRAFICA La zona de estudio se localiza en el sector centro-

oriental de México (figura 2). Cubre una gran parte de

IMPLICACIONES DE LA HISTORIA TÉRMICA DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN LA DISTRIBUCIÓN...

T—7 r Concepción 10° 1 i « l O r o / <5 1A

IzmiquNpan 99° 96-45'

-1 I Figura 2.-Localización geográfica de la zona de estudio.

VALENCIA ISLAS

los estados de San Luis Potosí, el sur de los estados de Nuevo León, la parte occidental del estado de Guana­juato, el norte del estado de Querétaro y una pequeña porción del norte del estado de Hidalgo. Tiene una superficie aproximada de 70,000 km^ con una confi­guración de polígono irregular.

TRABAJOS ANTERIORES

En 1871 comenzaron los trabajos geológicos en la región de estudio; los trabajos que aportaron datos para un mejor conocimiento del área, son los de Carrillo Bravo, en 1971, que sintetiza la información geológica y geofísica obtenida por PEMEX, estableciendo la existencia de dos unidades paleogeográficas para el Mesozoico, la Plataforma Valles-San Luis Potosí y la Cuenca del Centro de México.

MARCO GEOLOGICO

La compilación de los datos geológicos regionales y la interpretación de los planos de intensidad magnéti­ca total permitieron conocer que el basamento está cons­tituido por bandas de gneisses precámbricos, esquistos paleozoicos e intrusiones graníticas del Paleozoico.

Las rocas sedimentarias van del Cámbrico al Tercia­rio; las más interesantes son las de edad mesozoica, ya que ellas alojan no solamente las manifestaciones de hidrocarburos, sino también las concentraciones mi­nerales.

El Paleozoico es bien conocido en la región del Cañón de Peregrina al oeste de Ciudad Victoria. En este sitio se observa una secuencia de rocas de más de 1,500 m de espesor que va del Cámbrico al Pérmico. Las rocas de la base de esta secuencia yacen sobre el basamento metamòrfico y están cubiertas en discordancia por los sedimentos areno-arcillosos de ongen continental del Mesozoico.

El Paleozoico Tardío (Carbonífero-Pérmico) fue iden­tificado también en la región de Real de Catorce, Edo. de San Luis Potosí por Gerard (1977 in Reaser e t a l . , 1989) y Enciso de la Vega (1992).

Las rocas mesozoicas son las mejor representadas en la región; son depósitos sedimentarios que van del Triásico de tipo continental al Cretácico eminentemente marino.

El Terciario está constituido por sedimentación ma­rina tem'gena del Paleoceno y Eoceno. También se observan rocas ígneas intrusivas del Oligoceno.

La deformación más importante es la Laramide, la cual originó a la Sierra Madre Oriental entre el Campa­niano y el Eoceno.

HISTORIA TERMICA DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ

Se emplearon diversas técnicas (mineralogía de ar­cillas, análisis de materia orgánica, inclusiones fluidas y paragénesis minerales) para intentar reconstruir la historia térmica de la Plataforma Valles-San Luis Po­tosí. Combinando los resultados de cada una de estas técnicas, es posible tener una noción sobre la repar­tición y la permanencia de las anomalías térmicas.

Estudio de ¡a fracción arcillosa en ias rocas sedimentarias mesozoicas

En 121 muestras tomadas en toda la zona de estu­dio y tratando de incluir la mayoría de las formaciones que constituyen la columna estratigráfica mesozoica, se realizó la caracterización de los minerales arcillosos por difracción de rayos X; además se determinó el índice de la cristalinidad de la illita para conocer el estado diagenètico del sedimento que la contiene. Esta medi­da consiste en determinar el ancho a media altura del pico de lOA en el difractograma de rayos X (figura 3).

Los valores de la cristalinidad que limitan las dife­rentes zonas diagenéticas se dan en la Tabla 1.

TABLA I

LIMITES DE LAS ZONAS DE DIAGÉNESIS

LIMITES 2 9 mm

EPIZONA-ANQUIZONA 0.25 2:5

ANQUIZONA DIAGÉNESIS 0.35 3.5

La cristalinidad de la illita en rocas del Jurásico Superior

Fueron estudiados cuatro sectores: las regiones de Real de Catorce, Tizú, Huazmazontla y Xilitla (figura 4).

En estas rocas, la arcilla dominante es la illita, pero se nota igualmente la presencia de vermiculita, mont-morillonita y de los interestratificados illita-montmori-llonita. Estos minerales indican una débil maduración

IMPLICACIONES DE LA HISTORIA TÉRMICA DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN LA DISTRIBUCIÓN...

térmica, la que es confirmada por los resultados del análisis sobre la cristalinidad de la illita; todas las mues­tras, a excepción de las localizadas en la zona de Real de Catorce y Huazmazontla, están en la zona de dia­génesis (figura 5).

La cristalinidad de la illita en rocas del Cretácico Inferior

Las formaciones del Cretácico Inferior afloran esen­cialmente en la parte septentrional de la región de estudio (figura 4). En éstas, la arcilla dominante es la illita, aso­ciada localmente con la caolinita, vermiculita, esmecti-ta y los interestratificados illita-esmectita.

10 A

Figura 3.- índice de la cristalinidad de la illita.

ao-186 B 1^-196 ^ • © 1 9 7 - 1 9 9

XT 188-191 B , MATEHUALA W 192

203-206 201 202

I C D . V I C T O R I A

207-208 209-212

8uslamante 0 2 2 0 - 2 2 2

, © 2 3 7

O 213-214

^ 1 7 8 M73 Coronados

' 169-171

© 2 2 7 - 2 2 3

© 3 f ö - 3 6 7 © 2 5 3

0 167-168

S A N L U I S

P O T O S Í

GiMKcama

0 1 B 6

O E N R O C A S D E L C R E T A C I C O S U P E R I O R

© E N R O C A S D E L T U R O N I A N O

© E N R O C A S D E L C R E T A C I C O M E D I O

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© E N R O C A S D E L J U R Á S I C O S U P E R I O R

• E N R O C A S D E L P A L E O Z O I C O

O 1 8 0 - 1 8 6 L O C A L I Z A C I Ó N Y N U M E R O

D E L A S E R I E D E M U E S T R A S

R I O V E R D E

© 361

© 353

e 344-346

© 3 4 0

313-316

© 3 0 1 - 3 0 8

© 297-299 Huaxmazontla © 2 6 3 - 2 8 7 3 3 g Q

274^278©B J A L P A N

© 3 3 4

Figura 4.- Plano de maestreo de arcillas (Valencia Islas, 1993).

1 F

0.8

0.6 r

I 0.4

PSV307

PSV302 ^ * PSV305

^ P S V 3 0 4 PSV301)K 5XPSV212

PSV308 PSV209 PSV211

^ ^ S V 1 9 1 PSV207

PSV191B PSV210 * P S V 1 9 0

P S V 2 8 S ' ^ * PSV282

DIAGENESIS

ANQUIZONA

0.2 r i^PSV 188

EPIZONA

0.2 0.4 0.6 0.8

002/001 Figura 5.- Estimación de la madurez térmica de las rocas del Jurásico Superior de la Plataforma Valles-San Luis Potosí en un diagrama de ESQUEVIN.

VALENCIA ISLAS

Las medidas de la cristalinidad de la illita permiten reconocer que las rocas de Guaxcamá se encuentran en el límite anquizona-epizona. Las rocas de la Sierra de Coronados y Bustamante, que son regiones mine­ralizadas, se encontrarían en la anquizona, mientras que las otras regiones se localizan en la zona de dia­génesis.

La cristalinidad de la illita en rocas del Cretácico Medio

De las 25 muestras tomadas en las rocas del Albia-no-Cenomaniano, sólo cuatro tuvieron arcillas y per­mitieron la medida de la cristalinidad, lo que con­cuerda con la ausencia de depósitos terrígenos en es­tas formaciones. Todas las rocas se sitúan en la zona de diagénesis, con excepción de las muestras que se colectaron en la Sierra de Coronados que se caracte­rizan por la presencia de concentraciones minerales.

La cristalinidad de la illita en rocas del Cretácico Superior

Se hizo la distinción de los sedimentos turonianos dentro del Cretácico Superior, ya que esta etapa está marcada por la presencia de una sedimentación car­bonatada ligeramente arcillosa (formaciones Agua Nue­va e Indidura).

Las observaciones revelan la presencia de clorita probablemente de origen detrítico derivada por erosión de secuencias paleozoicas. El índice de cristalinidad de la illita muestra que las rocas de la región de La Paz y El Alamo están en la anquizona.

En seguida, el carácter arcilloso se reafirma para volverse dominante en las formaciones Caracoles, San Felipe, Méndez y Cárdenas.

La mayor parte de muestras se encuentran en la zona de diagénesis definidas por la presencia de esmectita, dickita, caolinita e illita-esmectita; sin embargo, ciertas muestras aparecen en el límite anquizona-epizona, como son las de las regiones de La Paz, El Alamo y al norte de Jalpan (figura 5).

Interpretación

La naturaleza de los minerales arcillosos, conjunta­mente con las medidas de cristalinidad, permitieron dis­tinguir varios sectores (figura 6). La zona de diagéne­sis es característica de la parte oriental, la anquizona

se remarca tanto en la parte sureste (región de Jalpan) como al noreste de la plataforma, y la epizona está localizada principalmente al oeste (región de Real de Catorce y Coronados) y se sobreponen a la presencia de minerales.

u t o ' 1 C D . V I C T O R I A

• M A T E H U A L A ^ ^ - ^

/ D I A G É N E S I S ,

ANQUIZONA DIAGÉNESIS

tí-- - , - ^ S A N L U I S P O T O S Í * 1

• D I A G C N E S I S

Q A N Q U I Z O N A

• E P I Z O N A

\ I J A L P A N \

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Figura 6.- Plano de madurez térmica del área de estudio, con base en la naturaleza de los minerales arcillosos y el índice de cristalinidad de la illita (Valencia Islas, 1993).

De esta manera, se considera que los flujos térmicos ligados al emplazamiento de las concentraciones mi­nerales fueron los causantes de modificar el estado dia­genètico de las arcillas. La parte situada en medio de la plataforma constituiría una zona de transición térmi­ca entre la parte occidental y oriental; además, se re­marca que la región de Guaxcamá está constituida por una facies epizonal.

La materia orgánica y su estado de alteración térmica en la Plataforma Valles-San Luis Potosí

En la región, los estudios geoquímicos comenzaron a partir de 1977. Aguilar (1984), hace una primera in­tegración de todos los datos de geoquímica orgánica

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existentes en la parte nor-central de México; propone diversas zoneis interesantes para la exploración petro­lera. En este trabajo se recopiló en el archivo de geo­química de la Coordinación Regional de Exploración de la Zona Norte de PEMEX el resultado de más de 4,000 muestras estudiadcis por el Instituto Mexicano del Petróleo y la empresa Geochem Latin America Inc., por Rock Evcíl determinación de lAT y Ro.

Por otra parte se enviaron 60 muestras (en las cuales se habían determinado el índice de cristalinidad de la illita) al laboratorio de Geoquímica del Instituto Francés del Petróleo, en donde el Doctor J. Espitalié tuvo la gentileza de realizar los análisis de pirólisis Rock-Eved. 75 muestrcis se enviaron eJ Laboratorio de Geoquími­ca y Palinología del Instituto Mexicano del Petróleo.

Tipo de materia orgánica en las rocas mesozoicas

Los análisis de pirólisis de la materia orgánica y los estudios palinológicos en las rocas mesozoicas son muy numerosos; sin embargo, no todos los resultados son representativos a causa de su bajo porcentaje en COT y por consecuencia, de la poca fiabilidad de los valores IH, IO, S , S, y T^^.

Las secuencias sedimentarias que pertenecen al Triá­sico y al Jurásico Medio fueron excluidas de todo estu­dio geoquímico en razón de sus características sedi­mentarias: lechos rojos, sedimentos volcanoclásticos, continentales y litorales (formaciones Huizachal, Cahua-sas, Tepexic, La Joya y Nazas), en las cuales la materia orgánica no fue preservada.

• Jurásico Inferior. En las formaciones Huayacocotla y Rosario, los valores del Carbono Orgánico Total (COT) varían entre 0.1 y 2.5%; la materia orgánica está formada por kerógeno tipo III muy evoluciona­do térmicamente.

• Jurásico Superior. En la Cuenca de Tampico y la pro­vincia petrolera de la Faja de Oro, los sedimentos de esta época han sido identificados como rocas gene­radoras (Tschopp, 1930; Trumpy y Jenny, 1937; Arre­dondo, 1973; Amoco y Exxon, 1971 y 1973, todos en Holguín, 1991; Aguilar, 1984 y Guzman, 1991).

Los vcJores de COT observados en la formación del Jurásico Superior varían entre 0.01 y 5.24% con un buen número de muestras comprendideis entre 0.5 y 3%. La materia orgánica está constituida por kerógeno tipo III.

• Cretácico. El COT en las secuencias del Cretácico varían de 0.01 a 6% con un valor medio menor al 0.57o. El kerógeno es del tipo III.

Estado de alteración térmica de la materia orgánica de los sedimentos mesozoicos

Pcura determinar el grado de alteración térmica de la materia orgánica de las rocéis mesozoicas de la Platafor­ma Valles-San Luis Potosí, se combinaron los resultados de los estudios ópticos (lATy Ro) y de pirólisis (T^J, conservando los resultados obtenidos en muestras en las cuales el COT era superior a 0.5%. De la misma manera, cuando los porcentajes son bajos, las partícu­las de vitrinita son raras y las determinaciones de lAT, genereilmente son poco fiables

Se establecieron las equivalencias entre los parámetros característicos de la evolución de la materia orgánica y de la fracción mineral y se puso en paralelo con las di­versas zonas de generación de hidrocarburos (figura 7).

La materia orgánica del Jurásico Superior al Cretáci­co Superior muestra una evolución muy marcada del estado supramaduro hacia el estado inmaduro, cuando uno se desplaza de la parte occidental de la Plataforma Valles-San Luis Potosí hacia la parte oriental (figura 8).

Es evidente que la parte occidental de la Plataforma Valles-San Luis Potosí fue el sitio de eventos térmicos que facilitaron la transformación de la materia orgánica; estos eventos están relacionados con el emplaza­miento del magmatismo que originó las mineraliza­ciones de tipo hidrotermal, situado en esta parte de la plataforma.

También se remarca que los porcentajes de carbono orgánico disminuyen cuando se desplaza de oeste hacia el este de nuestra región y esta disminución puede corresponder a la parte transformada en hidrocarbu­ros en el momento de los fenómenos térmicos. Además, el kerógeno tipo III característico de todas las series es sobre todo productor de hidrocarburos gaseosos; la formación de aceite es, por lo general, muy escasa.

Distribución de los yacimientos minerales y su incidencia con los fenómenos térmicos

Se observó una correlación entre la distiibución de los yacimientos minerales y el carácter supramaduro de la materia orgánica y el incremento del grado de cristcilinidad de la illita.

8 VALENCIA ISLAS

26

0.35 INDICE DE LA CRISTALINIDAD DE LA ILLITA L _

20 0.25

DIAGÉNESIS ANQUIZONA EPIZONA

'METAMORFISMO" MINERAL

DIAGÉNESIS CATAGENESIS METAGENESIS

i / METAMORFISMO" ORGANICO

INMADURA MADURA SUPRAMADURA

.5 1.0

ESTADOS

2.0 3.0 4.0 L_

Ro%

1 + 1 - 2 2 + 2 + 2 - 3 3 + 3 - 4 4

INDICE DE ALTERACIÓN TERMICA

1 1 1 i 1 i i 1 1 i l i l i 350 400 450 500 550 600

T CC) máx-

INMADURA VENTANA DE ACEITE

GAS HÚMEDO GAS SECO

Figura 7.- Relación entre los diversos indicadores de alteración térmica de la materia orgánica, las zonas de "meta­morfismo" para los compuestos orgánicos y minerales y el dominio de generación de hidrocarburos (Valencia ¡slas, 1993).

Las mineralizaciones

En la figura 9 se muestra la distribución de los yaci­mientos minerales en la Plataforma y sus principales características, tales como el tipo de mineralización, las rocas encajonantes y su morfología (Tabla II).

Las inclusiones fluidas

La temperatura de homogeneización de las fases líqui­das presentes en la inclusión, después de haberlas some­tido a altas temperaturas, es inferior o igual a la tempe­ratura de entrampamiento, es decir, a la temperatura de formación del mineral que la contiene. De esta manera, el estudio de las inclusiones fluidas puede contribuir a determinar perfiles de paleotemperaturas en una cuenca sedimentaria.

Ejemplos de determinación de paleotemperaturas con el estudio microtermométrico de inclusiones fluidas de fluoritas, anhidritas, y calcitas de origen tectónico de la Plataforma Valles-San Luis Potosí

Se hicieron los estudios sobre las fluoritas muestreadas en el Yacimiento de Santa María La Paz, la anhidrita de la Formación Gucixcamá y las calcitas de la Falla La Fortuna y del Graben de Jaumave.

F luor i tas

Las fluoritas estudiadas provienen del nivel 512K de la Mina El Pilar del distrito minero de Santa María La Paz. Este minereJ presenta dos tipos de inclusiones fluidas; unas de pequeña talla (inferior a lO/x) con

\ M A T E H U A U \

S A N LUIS POTOSÍ

MATERIA ORGANICA

E S T A D O S DE ALTERACIÓN T E R M I C A

Ro 1

O I N M A D U R A < 0.5 j i

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Figura 8.- Evolución térmica de la materia orgánica de las rocas del Jurásico Superior y Cretácico Superior de la Plataforma Valles-San Luis Potosí. ho

10 VALENCIA ISLAS

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MIXQUIHUANA

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Lfmite paleogeográfico (Cretácico Medio) de la plataforma ^

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Figura 9.- Distribución de los yacimientos minerales en la Platqforma Valles-San Luis Potosí (Valencia Islas, 1993).

IMPLICACIONES DE LA HISTORIA TÉRMICA DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN LA DISTRIBUCIÓN... 11

TABLA II PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LOS YACIMIENTOS MINERALES

DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ LOCALIDAD ROCA E N C A J O N A N T E MORFOLOGIA M E N A G A N G A

1 Santa M a . de La Paz Calizas albianas Filones y diseminación Au-Ag-Pb Zn-Cu-Fe Calcopirita, Esfalerita. Argentita

Calcita Fluorita

2 Real de Catorce Caliza oxfordiana Filones Y Capas Au-Ag Argentita Proustita

Calcita Cuarzo

3 Real de M a r o m a Granodioritas Filón Au-Ag-Pb-Argentita, Pirita

Cuarzo

4 Mina Zaragoza Capas rojas Filones y diseminación Au-Ag-Pb-Zn Galena Calcopirita, Pirita

Cuarzo

5 Cuatro de Octubre Doleritas Filones Pirita, Actinota Cuarzo

6 M ina Asunción Lutitas jurásicas Filones Hg Calcita

7 El Pilar Areniscas triásicas Diseminación Au Calcopirita

Cuarzo

8 Jesús Coronados Calizas oxfordianas Filones Sb-Hg Estibinita Cerva ntita

Calcita Cuarzo

9 Cuchilla Larga Caliza albiana Capas Mercurio Antimonio

10 Las Palomas Caliza albiana Capas Antimonio

11 La Tinaja Caliza albiana Capas Ant imonio

12 Las Tuzas Calizas Mercurio

13 San Feo. del C a r m e n Calizas Pb-Ag-Zn

14 Elorza Fat ima Calizas Hg

15 Trinidad Caliza albiana Hg

16 Valle de Los Fantasmas Calizas Hg

17 La Fortuna Caliza albiana Bolsas de disolución Zn Calcita

18 Cerro Gordo Calizas albianas Bolsas de disolución Zn Cacita

19 Miqu ihuana Esquistos paleozoicos Filones Cu

2 0 El Real Caliza albiana Diseminación Pb-Zn

21 Guadalcázar Calizas Filones Hg

2 2 Guadalcázar Calizas Filones Hg

2 3 Guadalcázar Granitos Ag

2 4 Guadalcázar Granitos Ag

2 5 Santa Mar ía Calizas Ag

2 6 Santa Mar ía Calizas Ag

2 7 La Tapona Calizas Hg

2 8 Cañón El Pato Calizas Caolín

2 9 Cañón El Pato Calizas Fosforita

3 0 San Pedro Caliza Ag-Pb

3 1 San Pedro Calizas Ag-Pb

3 2 Peñasco Calizas Hg

3 3 Xichú Calizas Ag-Pb-Zn

3 4 Piñal de A m ó l e s Calizas Hg

3 5 Piñal de A m ó l e s Calizas albianas Filones Hg

3 6 Peña Mil ler Calizas Pb-Cu

3 7 Ciudad Victoria Serpentinitas Asbestos

3 8 Ciudad Victoria Serpentinitas Titanio

12 VALENCIA ISLAS

fases líquidas y gaseosas que se cdinecín y se formeiron por la cicatrización de las fracturas y planos de clivaje que son secundarias. Las otras de mayor talla (entre 10 a 20/x) aisladas en forma de cristales negativos igucilmente con fases liquidéis y geiseoseis.

Las medidas de fusión del hielo permitieron reconocer dos tipos de inclusiones primarias; unas con tempe­raturas de -3°C que corresponden a un equivéilentc en peso de NaCl de 4.9% y otras con -22°C, las cuales se encontraban asociadas estrechamente con las mineralizaciones de galena. Las temperaturas de homogeneización fueron de 2 8 5 y 310°C, respec­tivamente. Las inclusiones secundarias presentan temperaturas de fusión media de -5°C y de homoge­neización de 205°C.

La ecuación de Zhang y Frantz (1987) permitió cons­truir las isócroneis y si se infiere una presión media de emplazamiento de 500 bars (2,000 m de sedimentos); la temperatura de formación puede ser estimada en 315°C para leis inclusiones primarieis.

Las anhidritas

Las muestras estudiadas provienen de leis minas de Guaxcamá y Núñez y pertenecen a la Formación Guax­camá; las inclusiones tienen dos fases (líquido-geis) y son de pequeña talla (inferiores a 10/u.), por lo que fue muy difícil realizar varias medidas microtermométriceis.

Las anhidritas presentan tempseraturas medias de fusión de -23°C y temperaturas de homogeneización de 220°C, que sería una temperatura mínima de formación de estéis evaporitas.

Calcitas de origen tectónico

La pequeña talla de las inclusiones limitó nuestro estudio a algunas medidas. Estas muestran que la salinidad es elevada y leis temperatureis de homogeneizaciones son del orden de 155°C. Estas temperaturas son bajas y parecen confirmar las conclusiones de diversos au­tores (Edman and Surdeim, 1984 in Fuorlong, 1984) que admiten una débil elevación de la temperatura en el momento de leis fricciones ligadeis a los movimientos orogénicos.

Distribución regional de las paleotemperaturas

Con excepción de las anhidritas de la Formación Gucixceimá de edad Cretácico Inferior, todos los datos

fueron obtenidos sobre leis mineralizaciones y falléis con edades entre 36 y 2 8 Ma. Con estos datos se elaboró una carta con isotermas para el Oligoceno (36 a 2 8 Ma), a partir de los datos de temperatura que se obtuvieron con leis inclusiones y leis paragénesis minereiles (figu­ra 10). Se estimaron leis siguientes temperaturas según la mineralización.

Mineralización con Sn (Estaño) 3 0 0 a 500°C Mineralización con Ag (Plata) 2 0 0 a 300°C Mineralización con Pb (Plomo) 2 0 0 a 300°C Mineralización con Zn (Zinc) 200 a 300°C Minereilización con Sb (Antimonio) 50 a 200°C Mineralización con Hg (Mercurio) 50 a 200°C

De esta manera, se observa que el límite occidental de la Plataforma Veilles-San Luis Potosí estuvo sujeta a temperaturas entre los 100 y 450°C durante un pe­riodo estimado a partir de dataciones radiométricas de 8 Ma; en consecuencia, esta zona no es favorable para la búsqueda de hidroceirburos.

INTERPRETACIÓN DE LOS EVENTOS TÉRMICOS Y SU DISTRIBUCIÓN

EN LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ

Robert (1985) comparó los valores de diagénesis deducidos de la mineralogía de leis arcilléis con la mag­nitud de la diagénesis de la materia orgánica de diver­sas cuencas del mundo, constatando diferenciéis que se atribuyen a "retardos" de la evolución de la fracción mineral con respecto al de la materia orgánica. Este autor muestra que los retardos están estrechamente liga­dos a la existencia de eventos hipertérmicos, los cua­les se remarcan bien cuando la duración del evento es corta.

En este estudio se grafico, como lo realizó Robert (1985), los valores de Ro y de la cristalinidad de la illita "I" de las diverseis rocas en un diagrama que permitió conocer tres dominios (figura 11).

En el dominio 1 se localizan las muestras en las que la materia orgánica y la fracción minereil tuvieron una evolución equivalente en leis zonas de diagéne­sis. Se constata que la mayoría de leis muestras se en­cuentran en este dominio.

En el dominio 2 aparecen leis muestras colectadas en la Sierra del Tizú y las de la región de Ciudad Victo­ria. Estas rocas muestran una evolución ligeramente más importeinte de la materia orgánica.

IMPUCACIONES DE U HISTORIA TERMICA DE U PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN U DISTRIBUCIÓN... 13

101 "00'

24000".

22S"-330' Cuarzo 200«-320' Ruorita

Limite paleogeográfico (Cretácico Medio) de la plataforma

24»00'

lOO'OO'

' 200»

430'' Cuarzo

80' Fluorita

\ A.

Ckidad VIctorfa \

4: Cateto

Caleta

1 \

Ckidad Manta

\ \

Ckidad VaM. ,

° /

24*00'

22-00'

2 2 W IDOW

figura 10.- DiaMbuclón regional de temperatura (Oligoceno) en la Plataforma Vallea-San Lula Poto»! (Valencia Islaa. 1993).

14 VALENCIA ISLAS

Ro%

4

O 1.5

• = PALEOZOICO

O . = JURÁSICO SUPERIOR

* - CRETACICO INFERIOR

• •

o E3 / • • • O

O * *

0.5 O Imm

CRETACICO MEDIO

TURONIANO

CONIACIANO-MAASTRICHTIANO

• DOMINIOS

• 1 EVOLUCIÓN NORMAL SIN EVENTOS HIPER­TÉRMICOS.

• 2 FENÓMENOS HIPERTÉRMICOS ASCEN­DENTES.

• 3 EVENTOS HIPERTÉRMICOS INTENSOS Y DE POCA DURACIÓN.

Figura 11.- Variación entre la transformación de la illita y el valor de Ro de las rocas de la Plataforma Valles-San Luis Potosí (Valencia Islas. 1993).

IMPLICACIONES DE LA HISTORIA TERMICA DE LA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN U DISTRIBUCIÓN... 15

En el dominio 3 que traduce un retardo neto entre la evolución de la materia orgánica y la fracción mine­ral, se encuentran las muestras recolectadas en la pairte occidental de la plataforma; las localidades son Sierra de Catorce y Sierra del Tizú. Este dominio corresponde a zonas donde hem tenido lugar los eventos hipertér­micos importantes y de poca duración, como fue el emplazamiento del magmatismo oligocènico relacio­nado a las minercJizaciones.

Se observa en la peirte occidental una evolución dife­rente de la materia orgánica y la fracción mineral en función de la posición de las series con respecto a la anomalía térmica; de esta manera, la materia orgánica y fracción mineral presentan el mismo grado de ma­duración (catagenesis y epizona) junto a la cinomalía; en tanto en las series más alejadas se constata una evolución más rápida de la materia orgánica (Sierra de Coronados).

loroc lOOW

2 4 ' 0 0 '

22'00'

24'00'

22*00'

^ T r a z u de He. obMfvsdos 21*00-

• T i u a t át He . lOO'OO'

•n ta bUogratla.

Figura 12.- Dominios definidos por la evolución térmica de la materia orgánica y la fi'acclón mineral (Valencia Islas, 1993).

Con todos estos datos se pudo dividir a la región en tres zonas (figura 12): la pcirte occidentcil ceiracterizada por eventos hipertérmicos; la parte centreJ que sería una zona de transición correspondiente a la zona de generación de gas seco y la peurte oriented que estaría en el dominio de los hidrocarburos líquidos.

Meinifestaciones de hidrocarburos fueron observa­das en fracturéis de calizas en el frente de la Sierra Ma­dre Oriental. Se piensa que estas manifestaciones son una migración de hidrocarburos generados en la Cuenca Tuxpan-Tampico, localizada más al este.

MODELADO DE LA GENERACIÓN DE HIDROCARBUROS EN LA

PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ

H entendimiento de los fenómenos de la maduración de la materia orgánica en los sedimentos ha dado ori­gen ed establecimiento de las ecuaciones que permiten modeleír la evolución térmica de una cuenca sedimen­taria. De esta manera, los modelos tiempo-temperatu­ra están fundamentados sobre el eispecto cinético de las reacciones de la formación del petróleo, la recons­trucción geológica del sepultamiento de la cuenca y la veiriación del gradiente geotérmico a través del tiem­po; actualmente, existen varios métodos que han sido informatizados. En lo que respecta a este trabajo, para el modelado de la formación de hidrocarburos se uti­lizó el progreima Matoil del Instituto Freincés del Petró­leo, que toma en cuenta varios parámetros físico-químicos que intervienen en una cuenca para la transformación de la materia orgánica en hidrocarburos y la naturale­za de esta última.

Resultados

Se utilizó el progreima con la eisesoría del Dr. Jean Espitalié peira los pozos Abra-1, Agua Nueva-1, Valle de Guadalupe-1 y XoconoxtIe-1 (figura 13).

Los elementos fundeimentedes que se utilizeiron en el modelado fueron: la historia de sepulteimiento que se dedujo de las columnas de pozos y los flujos térmicos que fueron calculados con la ecuación

HF = st*(DT/DZ) st = conductividad térmica

(DT/DZ) = gradiente geotérmico

16 VALENCIA ISLAS

lo i i»-24"00'

T \. C D . V I C T O R I A

M A T E H U A L A

\ C D . V

\ \ I \

I A G U A N U E V A - 1

S A N LUIS POTOSÍ

<S XOCONOXTLE-1 V

o A B R A - I

1. : D . V /

\ 1 O I

V A L L E D E G U A D A L U P E - 1

Figura 13.- Localización de los pozos modelados (Va­lencia Islas, 1993).

Se asignó un flujo térmico tomando como marco de referencia las diversas etapeis tectónicas. De esta mane­ra y con base a los flujos térmicos medidos (Alien and Alien, 1990 y Jessop, 1990), actualmente en los diver­sos ambientes se observa que en las plataformas el flujo varía entre 50 y TOmW/m^ en los rifts continenta­les, entre 467mW/m^ en su eje, a 115mW/m^en la parte externa y para zonas volcánicas 90 y 150mW/m^.

Los pozos modelados se distribuyen en cuatro zo­nas específicas (figura 13), que se dividieron según el grado de maduración térmica de la materia orgánica (lAT Ro, T ^ ) , los estados de diagénesis de las rocas sedimentarias (arcillas) y los eventos hipertérmicos re­conocidos (magmatismo y deformación). En el mode­lado se utilizó el kerógeno tipo III.

Zona Occidental (A)

En este sector se modeló el Pozo Xoconoxtle-1, el que perforó 1,455 m de rocas del Jurásico Superior (formaciones Trcinccis y Pimienta), llegeindo a una pro­fundidad de 2 ,998 m. Con base en los datos geológi­cos regioncdes, se estimó una columna erosionada de 850 m. Se recopilaron dos tipos de temperaturcis; una

medida a 680 m de 34°C y otra de 65°C a 1,564 m, es decir, un gradiente de temperatura de 31°C en 884 m de profundidad.

Se estableció que los sedimentos del Jurásico Supe­rior se depositaron en la etapa de rifting. En esta etapa de distensión, los flujos térmicos son altos y se cali­braron a 90mW/m^

Para las edades entre 113 y 91 Ma que corresponden a la implantación de la plataforma, se seleccioneuron flujos de los 60mW/m^ para la orogenia Laramide y para las intrusiones magmáticas que afectaron a esta zona se cisignó un flujo de 240mW/m^ y edades entre los 60 y 3 0 Ma. El modelado indica que leis rocas del Jurásico Superior entraron a la ventana de generación de hidrocarburos hace 60 Ma y scilieron rápidamen­te de ésta; la cantidad de aceite generado fue baja (figura 14).

soo-

• 4 0 0 -

X

300 —

D < a

2 100 —

_1 I I L_

RESIDUO

Um GAS

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200 • I

150 100 TIEMPO (M.A.I

I : x 2 -

3 -ACEITE

: ZONA DE TRANSICIÓN

GAS

I 160

' ' ' I ' ^' 100

mEMPO (M.A.I

Figura 14.- Modelado de ta generación de hidrocarburos del Pozo Xoconoxtie-1.

IMPLICACIONES DE LA HISTORIA TÉRMICA DÉLA PLATAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN U DISTRIBUCIÓN... 17

Zona Central (B)

En este sector se modeló el Pozo Agua Nueva-1, el que llegó a 3 ,294 m de profundidad, cortcindo 76 m de rocas del Jurásico Superior (Formación La Ceisita). La columna erosionada fue de 800 m.

Se observó que esta región no tuvo la misma inten­sidad del evento hipertérmico terciario; sin embargo, nos encontreimos en la parte central de la Fosa de Río Verde, por lo que el flujo térmico fue alto al iniciarse el desarrollo de esta estructura en el Jurásico Superior.

La evolución de los flujos térmicos (figura 15) toma en cuenta la evolución de la materia orgánica, con una buena aproximación, como lo indican los puntos repre­sentativos de las medidas del poder reflector de la vitri­nita.

- 1 — I — ¡ — I — 1 — I — ( — I — r — 1 — r -

100 50

TIEMPO (M.A.I

0 _ " ' • I • • • ' I ' • " I ' • • ' I ' • ' ' t " • • I • ' ' ' I • ' • ' I • ' " I ' ' • '

1 -

Q 3 - :

4 -

Valores medidos

" ' | i " ' l " " l " " l " " l " " l " ' ' ' l " " l " " l " 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0

VrTRINPTE REFLECTANCE Ro (%)

Figura 15.- Historia del flujo térmico y evolución del Ro del Pozo Agua Nueva-1.

La cantidad de hidrocarburos formados fue muy esca­sa (figura 16). Las rocas del Jurásico Superior entraron en la ventana de hidrocarburos hace 60 Ma.

120—; — I 1 1 1—I I 1_

110

100 ^

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200 150 ' ' I ' ' ' ' i

100 50 TIEMPO (M.A.I

1 -

I 1-Q.

O 3 J

4 -

_1_ - i -

^ Valores medidos

* Valores calculados

C t r l '

n — ' 560 * » 460 500

ROCK-EVAL ANÁLISIS TEMPERATURA T,

eoo , (01

Figura 16.- Evolución de la ventana de aceite e historia de generación de hidrocarburos del Pozo Agua Nueva-1.

Zona Centro-Oriental (C)

Esta es una región frontera que se loccJiza entre una zona de gradientes geotérmicos normeiles sin grandes variaciones y la zona de eventos hipertérmicos. Se modeló en esta región al Pozo Valle de Guadalupe-1 con una profundidad de 4,359 m que cortó 1,312 m de rocas del Jurásico Superior (formaciones Tcimán y Pimien­ta), calculcindo una columna erosionada de 700 m.

La curva de evolución de la materia orgánica calcu­lada por el programa está en acuerdo con los datos medidos ( T ^ y Ro) (figura 17). Las rocéis del Jurásico

18 VALENCIA ISLAS

1 -

6 -

3 -

ACEITE

4 ^ Z O N A DE T R A N S I C I Ó N

G A S

20O 1G0 T — . 1 I I •

100

TIBMPO (M.A.I

200

100 .

20O

I

8 ^ RESIDUO

G A S

ACEITE

200 1B0 100 BO

TIBMfO (M.A.)

Figura 17.- Historia del flujo térmico y comportamiento de la T actual en el Pozo Valle de Guadalupe-1

-I—I—i—I—I—I—1—1—I—I—I—I—I—I—I—I—i—r

200 150 100 50

T I E M P O ( M . A . )

3 0 0 -

^ 2 0 0 -

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« T A R E S I D U O

G A S

ACEITE

200 I ' • ' ' I

150 100

T I E M P O ( M . A . I

Figura 18.- Modelado de la generación de hidrocarburos del Pozo Valle de Guadalupe-1.

Superior entraron a la ventema de aceite hace 80 Ma pcura ScJir 10 Ma después (figura 18). También, la pro­ducción de aceite tuvo bajas proporciones.

Zona Oriental (D)

En esta región se localizan las manifestaciones su­perficiales de hidroccirburos; en el modelado se utilizó el Pozo El Abra-1 que llegó a los 1,300 m de profun­didad y cortó 79 m de sedimentos del Jurásico Supe­rior (formaciones Pimienta y Tcimán); en este pozo se esfimó en 1,800 m la columna erosionada.

En este sector se utilizó un flujo térmico con pocos ccimbios a través del tiempo. La producción de aceite no fue muy importeunte y Icis rocéis del Jurásico Supe­rior entraron a la ventana de hidroceirburos hace 70 Ma (figura 19).

CONCLUSIONES

Con el estudio de las arcillas se reconocieron sec­tores diferentes desde el punto de vista diagenético. Se observó que en la parte orienteil de la Plataforma Va­lles-San Luis Potosí leis rocéis se encuentran en la zona de diagénesis, en la parte sureste y noreste se encuen­tran en la anquizona y las rocas en la epizona están localizadas, principalmente, al oeste de la plataforma en las regiones de Reeil de Catorce y Coronados.

Al comparar la evolución de la materia orgánica con la cristalinidad de la illita se interpretó un evento hi­pertérmico de poca duración. Leis zonas donde ocurre este fenómeno coinciden con la presencia de yacimientos minerales. Con leis paragénesis y las inclusiones flui-deis se pudo estimar que este fenómeno eilcanzó de los 100 a los 450°C y fue en el Terciario.

IMPLICACIONES DE и HISTORIA TERMICA DE U PUTAFORMA VALLES-SAN LUIS POTOSÍ EN U DISTRIBUCIÓN... 19

0 -

1 -

Ê : l 2 -I-Q -Ш

Q

3 -VENTANA DE ACEITE

mVñi ZONA DE TRANSICIÓN

mm\ VENTANA DE GAS

200 ISO

500-

О 400-

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Л—1 L,

' ' I ' ' ' ' I 100 50

TÌEMPO (М.А.) _ | I I I I 1 I -

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I 100-<

s ; ; ; ; ; ; ; RESIDUO

iixïisis GAS

1 ^ ACEITE

200 150 • 100 50

TIEMPO (M.A.)

Figura 19.- Modelado de la ventana de generación de hidrocarburos del Pozo Abra-1.

La generación de hidrocarburos líquidos no fue muy importante y se produjo entre los 60 y 80 Ma.

La Plataforma Valles-San Luis Potosí pudo ser divi­dida en tres zonas térmicas: • La parte occidental, que es el dominio de los yacimientos

minerales y está caracterizada por eventos hipertér­micos y poco favorable para la localización de hidro­carburos.

• La parte centred que podría corresponder al dominio de la generación de gas seco.

• La parte oriental es susceptible de contener hidro­carburos; sin embeirgo, se piensa que las manifesta­ciones de hidrocarburos observadas en las fracturéis de las calizas cretácicas en la parte oriente de la platafor­ma provienen de una migración de hidrocarburos generados en la Cuenca Tuxpan-Teimpico.

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