Modelo estructural de las secuencias cretácico-terciarias a nivel del bloque "b" del área sur del lago de Maracaibo, Venezuela

Fernando José Martínez y Mariela Carrasquel

Fernando José Martínez O. Geólogo. Universidad de Oriente (UDO), Venezuela. Estudiante del Doctorado en Geología, Universidad Santiago de Chile, Chile. Profesor, UDO, Venezuela. Dirección: Departamento de Geología, Escuela de Ciencias de la Tierra, Núcleo Bolívar, UDO, Venezuela. e-mail: martinezfjh@hotmail.com

Mariela E. Carrasquel B. Ingeniera Geóloga, UDO, Venezuela. Geóloga, Petróleos de Venezuela, S. A. e-mail: carrasquelmeb@yahoo.com

RESUMEN

El objetivo de este estudio fue caracterizar los principales estilos estructurales (geometrías, tendencias estructurales y evolución tectónica) que involucran rocas cretáceas y terciarias a nivel del bloque "B", área Sur del Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. La metodología se fundamentó en los siguientes pasos: realizar un inventario de la data disponible (registros de pozos, sísmica 3D, trabajos geológicos de carácter regional), elaboración de un sismograma sintético, identificación de secuencias estratigráficas, elaboración de secciones sísmico-estructurales, y generación de mapas estructurales. El modelo presenta una diversidad de estilos estructurales sobreimpuestos con una tendencia estructural NE-SW, con buzamientos SSE, desarrollados en distintas fases que varían desde el Jurásico tardío hasta el Mioceno. La secuencia de formación es: fallamiento normal asociado a un régimen tectónico extensivo (Jurásico tardío-Cretáceo superior), formación de planos de despegues y sistemas de fallas inversas, fallas invertidas y fallas rumbo-deslizantes sinestrales con componente normal y efectos de sinsedimentación (ej. Falla Lama-Icotea) asociados a un periodo de inversión tectónica por transpresión (Paleógeno-Neógeno), y colapsos estructurales asociados con altas tasas de sedimentación y aumento de carga litostática (Neógeno).

Structural model of the terciary cretacic sequences in block "b" of the southern area of lake Maracaibo, Venezuela

SUMMARY

The aim of this study was to characterize the main structural style (geometry, structural trend and tectonic evolution) that involves structures of cretaceous and tertiary rocks in the "B" block, southern area of Lake Maracaibo, Zulia state. The methodology was founded in the following steps: creation of the database (well logs, 3D seismic data, regional geological studies), generation of synthetic seismic records, establishment of stratigraphic sequences, creation of seismic-structural sections, and generation of structural maps. The model presents a diversity of structural styles over imposed with structural trends NE-SE and dip SSE, developed in different events that change from late Jurassic to Miocene. The sequence of formation is shown as follows: normal faults associated to an extensive tectonic regime (late Jurassic-late Cretaceus) formation of detachment surfaces and inverted faults systems, inverted faults and left strike-slip faults with normal component and sinsedimentary effects (i.e. Lama-Icotea fault), related to a transpressional tectonic inversion period (Paleogene-Neogene), and structural collapses related to high rates of sedimentation and rise of lithostatic charge (Neogene).

Modelo estrutural das sequências cretácico-terciárias no bloco "b" da área sul do lago de Maracaibo, Venezuela

RESUMO

O objetivo deste estudo foi caracterizar os principais estilos estruturais (geometrias, tendências estruturais e evolução tectônica) que envolvem rochas cretáceas e terciárias no nível do bloco "B", área Sul do Lago de Maracaibo, estado Zulia, Venezuela. A metodologia se fundamentou nos seguintes passos: realizar um inventário da data disponível (registros de poços, sísmica 3D, trabalhos geológicos de caráter regional), elaboração de um sismograma sintético, identificação de seqüências estratigráficas, elaboração de seções sísmico-estruturais, e geração de mapas estruturais. O modelo apresenta uma diversidade de estilos estruturais superimpostos com uma tendência estrutural NE-SW, com direção SSE, desenvolvidos em distintas fases que variam desde o Jurássico tardio até o Mioceno. A seqüência de formação é: falhamento normal associado a um regime tectônico extensivo (Jurássico tardio-Cretáceo superior), formação de planos de descolamento e sistemas de falhas inversas, falhas invertidas e falhas transcorrentes sinistrais com componente normal e efeitos sinsedimentares (ex. Falha Lama-Icotea) associados a um período de inversão tectônica por transpressão (Paleógeno-Neógeno), e colapsos estruturais associados com altas taxas de sedimentação e aumento de carga litostática (Neógeno).

PALABRAS CLAVE / Falla Lama-Icotea / Lago de Maracaibo / Modelo Estructural / Secuencia Estratigráfica /

Recibido: 14/05/2007. Modificado: 01/11/2007. Aceptado: 02/11/2007.

Introducción

Ha surgido la necesidad de buscar nuevas oportunidades exploratorias en el sur de la Cuenca del Lago de Maracaibo y concretamente dentro del Bloque B, a lo largo de las secuencias sedimentarias mesozoicas y cenozoicas (Cretáceo y Terciario), debido a que sus yacimientos ubicados principalmente en las calizas del Cretáceo actualmente se encuentran parcialmente agotados en algunos niveles. Para ello ha sido necesario conocer el contexto geológico-estructural donde yacen estas secuencias, por lo que este estudio se focaliza en caracterizar los principales estilos estructurales (geometrías, tendencias estructurales y evolución tectónica) que involucran rocas cretáceas y terciarias, considerando el marco estructural existente en el área, para lo cual se tomaron como punto de partida algunos de los modelos estructurales regionales existentes, como los de Escalona y Mann, (2003), Chacín et al. (2005) y Duerto et al. (2006).

Sitio de Estudio

El área de estudio se ubica al suroeste del Lago de Maracaibo, en uno de los cuatros bloques más extensos existentes en el sur del Lago (Figura 1). Limita al norte con el Bloque A, perteneciente a la Unidad de Explotación Lago V, al sur con el Bloque E, al este con los Bloque C y D, estos tres últimos bloques pertenecientes a la Unidad de Explotación Sur del Lago, a la cual también pertenece el Bloque B y, finalmente, limita al oeste con la desembocadura del río Catatumbo, abarcando un área total de 37.804.357m² (Carrasquel, 2005).

El subsuelo de la zona sur de la Cuenca de Maracaibo ha sido estudiada con menos detalle que su parte norte y la región central, debido a que las rocas ricas en hidrocarburos de edad cretáceas y paleógenas en esta zona están profundamente soterradas, cubiertas por una espesa sección clástica neógena de 4,5km de espesor (Mann et al., 2006). El estilo estructural predominante que se desarrolló durante el Paleógeno corresponde a fallas normales N37ºW de alto ángulo, y se reactivaron como fallas normales de rumbo norte de alto ángulo. Las fallas de rumbo norte muestran actividad de sinsedimentación de la secuencia del Eoceno inferior-medio y son interpretadas como fallas generadas desde el Jurásico tardío (Castillo y Mann, 2006).

Metodología

La metodología de trabajo se basó en dos etapas fundamentales. a) Una primera etapa de recopilación de datos, donde se hizo un inventario de la data geológica disponible: perfiles de reflexión sísmica pertenecientes a un cubo sísmico 3D, registros de pozos, y reportes de pozos, extraídos de la Unidad de Explotación Centro Sur del Lago de PDVSA. b) La segunda etapa consistió en realizar la interpretación sísmica-estructural de una extensión de 1877km² perteneciente a un cubo sísmico 3D de 3036km²; para lo cual se creó un mallado de líneas oeste-este y trazas norte-sur cada 10 líneas respectivamente. La interpretación se hizo en conjunto con la integración de datos de 14 pozos que tocaron el Cretáceo con profundidades que oscilan entre los 17500’ y los 20000’, preferencialmente con los topes estructurales, Grupo Cogollo y Miembro Santa Barbara, ya que estos son los que mejores reflexiones sísmicas muestran a nivel del Cretáceo y del Terciario, y poseen una buena continuidad a lo largo de todo el bloque.

El punto de partida establecido para iniciar la interpretación sísmica-estructural fue la elaboración de un sismograma sintético, para lo cual se seleccionó el pozo SLB-2, dado que es el único que contaba con registros de densidad, registro sónico y tiros de verificación, además del registro gamma ray (todos en buen estado y con buena resolución). Una vez elaborado el sismograma sintético y ajustados los topes estructurales identificados en el pozo SLB-2 para el que se elaboró el sismograma, se procedió a proyectar el pozo sobre la línea sísmica más cercana a él (línea E-E´) con la cual mantiene una distancia de 1,3m (Figura 1) y, luego, a proyectar los topes estructurales de interés sobre el perfil sísmico.

Los perfiles fueron interpretados en direcciones perpendicular y sub-paralela al rumbo de las estructuras mayores presentes en el área de estudio, y las estructuras identificadas fueron cartografiadas para visualizar arealmente la tendencia estructural y la disposición geométrica de las mismas, a fin de definir el modelo estructural. Los mapas estructurales se elaboraron en tiempo, directamente a partir de la sísmica y luego convertidos a profundidad, para lo cual fue necesario crear un mallado sobre el mapa y extraer una data que mostrara valores en tiempo, para ser asociados a coordenadas de ubicación que posteriormente serían transformadas en valores de profundidad por medio de la aplicación Seiswork de la plataforma Openworks de la empresa Lanmark. Los resultados obtenidos en profundidad fueron archivados en formato ASCII para ser almacenados en el programa Zipmap-Plus de la misma plataforma, y de esta forma generar el mapa estructural en profundidad, ya que en el área de estudio la información encontrada era insuficiente debido no solo a la poca cantidad de pozos presentes en la zona, sino también por el hecho de no contar con un modelo de velocidad del cubo sísmico.

Resultados

Fallas inversas y fallas invertidas

De acuerdo al análisis de ocho secciones estructurales se pudo interpretar que existe un conjunto de estructuras compresivas que dislocan la secuencia cretácea. Estas estructuras son interpretadas como fallas inversas con plegamiento asociado con ángulos de buzamiento moderados >20-25° y geometría lístrica (Figura 2). La orientación de este conjunto de estructuras es NE-SO y buzan hacia el flanco suroeste de la cuenca. En algunos perfiles también se observan fallas invertidas que igualmente cortan la secuencia cretácea y que pudieran prolongarse al interior del basamento Jurásico buzamiento abajo. La geometría de estas estructuras es de interés, ya que no manifiestan evidencia de inversión completa y solo se aprecian como "fallas normales lístricas", que desarrollan anticlinales en su bloque deprimido (Figura 3); las últimas por lo general mantienen la misma orientación que las fallas inversas y su buzamiento puede variar en dirección tanto NW como SE. Cabe destacar que estos estilos no habían sido visualizados dentro de la Unidad de Explotación Centro Sur Lago de PDVSA, durante la exploración de hidrocarburos del bloque B.

Geometrías extensivas

Sobre las estructuras comprensivas yace un sistema de fallas normales donde resaltan dos fallas principales, ambas de geometría lístrica, que cortan rocas cretácecas y paleógenas, con orientaciones NE-SW y NW-SE, respectivamente, y además poseen un componente de movimiento sinestral. La falla orientada NW-SE presenta la peculiaridad de sobrecorrer ligeramente la secuencia del Cretáceo inferior, pero buzamiento arriba su comportamiento es de falla normal (Figura 2), mientras que la falla orientada NE-SW mantiene un comportamiento normal a lo largo de todo el plano. Estas estructuras se empalman con los planos de las fallas inversas hasta enraizarse a un despegue común no visualizado en este estudio, pero que se asume ubicado dentro de rocas cretáceas antiguas (Aptiense-Albiense; Figura 2). Existe un efecto de sinsedimentación visualizado con el aumento de los espesores de la secuencia del Oligoceno, en el bloque deprimido de la falla maestra que sirve como límite este del sistema de fallas normales y que posee orientación NE-SW; esta falla se asocia con la prolongación meridional de la falla Lama-Icotea en el área de estudio (Figura 4).

Fallas rumbo-deslizantes sinestrales

El elemento estructural mas resaltante de este modelo es la prolongación meridional de la falla Lama-Icotea. Esta estructura es interpretada como una falla rumbo-deslizante sinestral con componente normal muy notoria que corta las rocas del Cretáceo y Paleógeno, con evidencias de sinsedimentación sintectónica durante el Oligoceno (Figura 4), dados los cambios de espesores de esa secuencia a ambos lados de la falla en cuestión. Sin embargo, también del lado este de Lama-Icotea se localiza otra falla rumbo-deslizante sinestral con componente normal muy notoria (Figura 2). La orientación de esta estructura es ENE-WSW, y buza al SW (Figura 5), y en profundidad se empalma con planos de despegues basales que pueden ir escalonadamente a rocas más profundas (Figura 4). Aunque los mapas en tiempo interpretados en este estudio son de baja calidad a nivel del Grupo Cogollo y para todo el Terciario, el movimiento sinestral de esta estructura en el área ha sido muy bien interpretado en líneas sísmicas regionales por Castillo y Mann (2006).

Monoclinal

La falla Lama-Icotea, al igual que el conjunto de fallas inversas, forman un alto estructural hacia el centro del Bloque B, a partir del cual nace un monoclinal con buzamiento al SSE y donde el detalle más notorio es todo el engrosamiento hacia el sur de la secuencia del Oligoceno (Figura 4). Esto permite interpretar la gran influencia del aporte sedimentario durante este período hacia el flanco sur de la cuenca que serviría de depocentro.

Discusión

La superposición de estilos estructurales de distintos comportamientos (fallas rumbo-deslizantes sinestrales con comportamiento normal, fallas invertidas, fallas inversas y pliegues asociados, entre otros) convierten localmente al subsuelo del flanco sur de la Cuenca de Maracaibo en un área estructuralmente compleja. Los rasgos estructurales interpretados en este trabajo permiten establecer que el área de estudio pasó por etapas de extensión cortical, transpresión cortical, como también lo definen Lugo y Mann (1995), y finalmente fue afectada por eventos de colapsos gravitacionales influenciados por elevadas tasas de sedimentación durante el desarrollo de la cuenca (Escalona y Mann, 2006).

Con base en el análisis de los perfiles sísmicos, se propone que muchas de las fallas inversas e invertidas interpretadas fueron previamente fallas normales formadas durante la apertura de la cuenca (Jurásico tardío-Cretácico temprano), las cuales comenzaron a invertirse posiblemente desde el Eoceno, cuando empezó a colisionar la placa Caribe con Venezuela occidental (Escalona y Mann, 2003) y también como producto del levantamiento de la Cordillera de los Andes durante el Mioceno temprano (Audemard y Audemard, 2002). Por su parte, la falla Lama-Icotea, una de las estructuras mayores del área, se piensa que surgió también de la compresión regional pero con una edad más vieja que el Mioceno, posiblemente Eoceno-Oligoceno; es una estructura que en el presente modelo muestra fuertes evidencias de sinsedimentación a nivel de la secuencia oligocena. Cabe señalar que durante el Oligoceno hubo gran influencia de clásticos al sur provenientes de la Sierra de Perijá (Kellogg, 1984), lo que aunado a la carga litostática pudo estimular el desplazamiento a lo largo de la falla. Para el conjunto de fallas normales se propone un origen asociado a colapsos estructurales por peso de carga litostática durante el Oligoceno, y no se descarta que esté ligado a una fuerte sedimentación paleógena puesto que la falla Lama-Icotea lo evidencia. La interpretación de este sistema de fallas normales es coincidente con las observaciones hechas por Castillo y Mann (2006); sin embargo y a diferencia de los autores citados, en el presente análisis la actividad tectónica de las fallas se observa a partir del Oligoceno.

Conclusiones

Los principales estilos estructurales que conforman el modelo establecido consisten en fallas invertidas, fallas inversas, pliegues asociados a fallas inversas, fallas normales, y fallas rumbo-deslizantes sinestrales con componente de falla normal y con efecto de sinsedimentación (falla Lama-Icotea), los cuales temporalmente se han desarrollado desde el Jurásico tardío, hasta períodos del Paleógeno y Neógeno. La tendencia principal registrada para los estilos interpretados es NE-SW con buzamiento SSE, y las geometrías que predominan para todos los tipos de fallamientos son mayormente lístricas. Las secuencias de rocas más afectadas por fallamiento en el área de estudio son del Cretáceo, lo que significa que la mayor intensidad de deformación se concentra a nivel del Mesozoico. Sin embargo, muchas fallas que se presumen tuvieron cierta actividad temprana (fallas normales del Jurásico tardío-Cretáceo temprano) son reactivadas a partir del Paleógeno. La formación y desarrollo de los estilos compresivos se asocia a dos eventos, al levantamiento de la Coordillera de los Andes en el Mioceno temprano (Audemard y Audemard, 2002), y a la colisión de la placa Caribe con Venezuela occidental (Escalona y Mann, 2003). Las fallas normales que suprayacen los estilos compresivos fueron originadas por colapsos estructurales tardíos asociados al aumento de la carga litostática y a la fuerte sedimentación, ambos durante el Oligoceno.

REFERENCIAS

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