UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO Programa de Posgrado en Ciencias de la Tierra CENTRO DE GEOCIENCIAS

Dolomitizacin y generacin de porosidad vugular en la brecha K/T del Campo Cantarell, Zona Marina-Campeche Tesisque para obtener el grado de

DOCTOR EN CIENCIAS(Geoqumica y Petrologa) presenta

RICARDO MARTINEZ IBARRA

2009

ReconocimientosHago patente mi gratitud y reconocimiento al Instituto Mexicano del Petrleo por permitir el uso de sus laboratorios de Sedimentologa y Diagnesis as como por haber solventado la mayor parte de los anlisis especiales, esenciales para el desarrollo de este trabajo. As mismo un agradecimiento especial a quien facilit todo esto Dr. Jos Manuel Grajales Nishimura. Tambin agradezco el apoyo de la Universidad Autnoma de Mxico, al Instituto de Geologa. De igual forma al personal de los laboratorios LUGIS donde se desarrollaron parte de los anlisis. Agradezco al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa (CONACYT) por el apoyo econmico durante los primeros aos de esta investigacin. Agradezco por todo el tiempo que dedic en la direccin y revisin de esta tesis al Dr. Jordi Tritlla i Cambra, sin su apoyo, consejo y amistad este trabajo no habra salido adelante. Agradezco los comentarios y revisin de la tesis as como su apoyo a todos los miembros del Jurado. Dr Gilles Levresse, Dr. Dante Morn Zenteno, Dr. Jos Manuel Grajales Nishimura, Dr. Esteban Cedillo Pardo, Dr. Eugene Perry, Dr. Jacques Pironon. Posgrado en Ciencias de la Tierra: Sede Centro de Geociencias y Sede

Finalmente quiero agradecer toda la ayuda recibida por amigos y colegas

que tuvieron participacin directa o indirectamente con el desarrollo de este trabajo (Marcela Ugarte, Guillermo Aguilar, Gustavo Murillo, Ricardo Torres, Luis Velasquillo, Carmen Rosales, Hugo Ramrez, Gloria Alba, Marta Pereda, Gabriela Guzzy, Elena Lounejeva.. y los dems).

A mi esposa Martha

Todos los pensamientos que habitan el espacio entre cada palabra aqu escrita son para ti

A mis hijitos Emiliano y Ricardo Ladislao

Nunca se sabe exactamente cmo ser el camino de un sueo ni cmo caminarlo cuando ests en medio lo que no debes olvidar es cmo termina el sueo

A mis Padres Ladislao y Ma del Carmen

Esto queran de mi desde que yo era pequeo ahora es suyo Gracias por soarlo

Ninguna roca ha atrado mayor atencin que la DolomitaBischof

CONTENIDOpgina

I Introduccin

Resumen Abstract

1 5 6

I.1 Objetivos I.2 Planteamiento del problema y justificacin de la investigacin

II Modelos de dolomitizacin y conceptos sobre la generacin de porosidad vugular II.1 Modelos de Dolomitizacin porosidad vugular II.2 Principales interpretaciones sobre la generacin de

13 13 25

III Campo Cantarell

31 31 34 36 43 39 46 52 52 53 57 65 78 78 79 93 97

III.1 Generalidades III.2 Antecedentes de la brecha KT III.3 Origen y sedimentologa de la brecha KT III.4 Estratigrafa III.5 Marco Tectnico III.6 Modelo Estructural del Campo Cantarell

IV Mtodos y Tcnicas

IV.1 Descripcin de ncleos IV.3 Anlisis geoqumicos IV.4 Inclusiones fluidas

IV.2 Microscopa ptica de secciones delgadas

V Tipos Texturales de dolomitas V.1 Seleccin y muestreo V.2 Clasificacin textural de las dolomitas V.3 Origen de las texturas de la dolomita

VI Geoqumica de los carbonatos

VI.1 Geoqumica de las fases carbonatadas VI.2 Discusin

97 111

VII Geoqumica de paleofluidos

117 117 129 137 149

VII.1 Inclusiones fluidas y sucesin mineralgica VII.2 Modelado PVTX de los fluidos (salmueras e hidrocarburos) atrapados en dolomitas y calcitas.

VII.3 Estudio de Halgenos en inclusiones fluidas

VIII Modelo de dolomitizacin y origen de la porosidad vugular VIII.1 Depsito y potencial diagentico de los componentes de la brecha KT VIII.2 Grado de dolomitizacin VIII.3 Modelo de dolomitizacin para la brecha KT y naturaleza de los fluidos dolomitizantes VIII.4 Generacin de porosidad vugular VIII.5 Mineraloga asociada a eventos postdolomitizacin VIII.6 Incursin de hidrocarburos e interaccin con domos salinos VIII.7 Composicin de hidrocarburos y condiciones iniciales PVT en el Campo Cantarell y disolucin

149 150

152

156 169 170 171

Conclusiones Anexo Referencias

175 177 209

Lista de figurasNmero de figura 1.1 II.1 pgina Localizacin del Campo Cantarell y pozos estudiados Composicin isotpica de la dolomita para distintos tipos de dolomitizacin segn Warren (2000) Columna estratigrfica esquemtica representativa del Campo Cantarell (Tomada de Grajales et al., 2002) Migracin de Yucatn Pindell (2006) Evolucin estructural de la estructura Cantarell-Sihil Tipos texturales de dolomitas Eventos de dolomitizacin por CL Valores de isotopia y elementos traza para la muestra C-2052 Resultados graficados PARA 14C, 18O y 87Sr Grfica de tendencia isotpica de C y O en carbonatos Resultados graficados para elementos traza Grfica Sr vs N Muestras Paragnesis Mineralgica del Campo Cantarell: Paragnesis Mineralgica e inclusiones fluidas Microtermometra de inclusiones fluidas Diagrama paragentico para la brecha KT Modelado PVTX-Muestra 2052 Modelado PVTX-Muestra 2074 Modelado PVTX-Muestra 2277 Modelado PVTX-Muestra 3001 Modelado PVTX-Muestra C-99 Diagrama Cl/Br vs Na/Br Diagrama Na/Cl vs Cl/Br Diagrama Cl/Br vs K/Cl Diagrama Li/Cl vs Cl/Br 2

14

III.1

38 45 49 87 90 102 105 107 108 110 125 126 127 128 131 132 133 135 136 142 144 146 147

III.2 III.3 V.1 V.2 VI.1 VI.2 VI.3 VI.4 VI.5 VII.1 VII.2 VII.3 VII.4 VII.5 VII.6 VII.7 VII.8 VII.9 VII.10 VII.11 VII.12 VII.13

VIII.1 VIII.2 VIII.3 VIII.4 VIII.5 VIII.6 VIII.7 VIII,8 VIII.9 VIII.10 VIII.11 A1-1 A1-2 A1-3 A1-4 A1-5 A1-6 A1-7 A1-8 A1-9 A1-10 A1-11 A1-12 A1-13 A1-14

Grado de dolomitizacin Modelo de dolomitizacin Porosidad secundaria durante dolomitizacin Porosidad secundaria durante dolomitizacin Porosidad secundaria durante dolomitizacin Porosidad vugular originada por cidos orgnicos Porosidad vugular originada por cidos orgnicos Porosidad vugular originada por cidos orgnicos Proceso de dolomitizacin y generacin de porosidad vugular Composicin de hidrocarburos Composicin de hidrocarburos Petrografa de inclusiones fluidas-Muestra 2052 Microtermometra de inclusiones fluidas Modelado PVTX-Muestra 2052 Petrografa de inclusiones fluidas-Muestra 2074 Microtermometra de inclusiones fluidas Modelado PVTX-Muestra 2074 Microtermometra de inclusiones fluidas-Muestra 2277 Modelado PVTX-Muestra 2277 Petrografa de inclusiones fluidas-Muestra 3001 Microtermometra de inclusiones fluidas Modelado PVTX-Muestra 3001 Petrografa de inclusiones fluidas-Muestra C-99 Microtermometra de inclusiones fluidas Modelado PVTX-Muestra C-99

151 155 158 159 160 164 165 166 167 172 173 180 181 185 187 188 190 192 194 197 200 202 203 206 208

Lista De TablasNmero de Tabla V.1 VI.1 VI.2 Pgina Lista de muestras estudiadas de la brecha kt Muestras de la brecha kt con estudios geoqumicos Resultados de analisis isotpicos y de elementos mayores y traza Raman FTIR Microscopa confocal lser (clsm) 79 97 99

A1-1 A1-2 A1-3

182 183 184

ResumenEl Campo Cantarell ha sido el yacimiento petrolero ms importante de Mxico por casi 30 aos. Actualmente el Campo se encuentra en su etapa de declive. Bajo este entorno resulta crucial contar con un estudio cientfico enfocado a reconocer el origen de la prediccin del comportamiento de otros yacimientos petroleros con similar historia

calidad del yacimiento y de esta manera, aplicar dicho conocimiento a la exploracin y diagentica. Este trabajo versa sobre la gnesis de la dolomitizacin en Cantarell y los procesos asociados en relacin con la generacin de porosidad vugular en la brecha KT. Esta tesis pretende ser un estudio diagentico integral de la brecha KT y se ha llevado a cabo aplicando una metodologa que incluye mtodos de petrologa clsica, geoqumica elemental e isotpica y geoqumica de paleofluidos. Aplicando tcnicas de petrologa fluidas, FTIR, fluorescencia UV, ,microscopia electrnica de barrido (SEM-EDS), tcnicas de crush-leach, anlisis geoqumicos de elementos mayores, elementos traza, y anlisis (microscopa de luz polarizada), catodoluminiscencia, microtermometra de inclusiones

geoqumicos isotpicos (C , O, Sr). Esta tesis propone un modelo de dolomitizacin masiva de cinturn cabalgado donde el bombeo de fluidos y fuente de magnesio sera a partir de lo fluidos expulsados durante el evento compresivo de la formacin de la estructura de Cantarell. Los fluidos dolomitizantes se caracterizaron por presentar altas temperaturas,

que corresponde con un escenario concordante con el subambiente diagentico de zona

comprendidas entre 80 y 120C, predominando los valores entre 100 y 110C, y presencia de fluidos calientes en la gnesis de la dolomitizacin en la brecha KT ha sido

localmente altas presiones tal y como se deriva del modelado PVTX. As mismo la corroborada mediante el comportamiento de la composicin isotpica del oxgeno en las dolomitas. El comportamiento de los halgenos en inclusiones fluidas sugiere la presencia de una solucin de origen marino, evolucionada mediante evaporacin, intercambio agua/roca y muy posiblemente dilucin con salmueras de menor salinidad, ya que las

relaciones Na/Brm y Cl/Brm entre otras, se corresponden con aguas de mayor salinidad

que la encontrada en las inclusiones fluidas indicando, por tanto, que el origen de los solutos est ligado a salmueras de origen evaportico. Tambin se determin en base a relaciones petrogrfica y catodoluminiscencia que la primera generacin de porosidad vugular en la brecha BKS es congnita al proceso de dolomitizacin masiva. El origen de la incursin de cidos orgnicos a travs de fracturas y estilolitas. Parte importante de la

porosidad vugular final presente en el Campo Cantarell est relacionado en parte a la incursin de hidrocarburos est ntimamente ligada al fracturamiento desarrollado al Campo.

evento tectnico distensivo y por tanto al emplazamiento de domo salino al Este del

AbstractCantarell oil field has been the main oil reservoir of Mexico for almost 30 years. Since few years ago, the oil field has been declining its production. In this contest it is very important to propose scientist studies focused to recognize the origin of the quality of the oil field and using this knowledge to discover and predict the behavior of other oil fields with similar diagenetic histories. This work is about the genesis of the dolomitization in in the boundary K/T breccia. This thesis expect to be an essential diagenetic research of petrology, elemental and isotopic geochemistry and paleofluids geochemistry. Specifically

the Cantarell oil field and associated processes related to the genesis of vugular porosity the K/T breccia and has been carry out by applying a methodology that includes classic the application of the techniques: polarized light microscopy , cathodoluminiscence, fluid inclusions microthermometry, FTIR, UV fluorescence, scattering electronic microscopy and isotopic analysis (C , O, Sr). The proposal of this thesis is a pervasive dolomitization (SEM-EDS), crush-leach techniques, geochemistry analysis of trace and major elements model that corresponds to the diagenetic sub-realm of the thrust belt zone in which the

pumping of fluids and magnesium source come from basinal fluids expelled during the by their high temperatures of 80 to 120C, prevailed 100 and 110C values, and locally high pressures derived from PVTX modelization. Likewise the presence of hot fluids in the origin of the dolomitization in the K/T breccia has been corroborated with the oxygen compressive stage of the Cantarell structure. The dolomitizing fluids were characterized

isotopic data in the dolomites. The halogen data from fluid inclusions suggest the diluted with less salty brines because the ratios Na/Br and Cl/Br corresponds with fluids that the source of the solutes is linked to brines of evaporitic origin. Also it was found on

presence of marine fluids evolved by evaporation, rock-water interaction and probably with more salinity of that found in the fluid inclusions. Therefore the halogen data suggest the basis of petrographic and cathodoluminiscence data that the first vugular porosity generation in the K/T breccia is congenital to the pervasive dolomitization process. The origin of the last vugular porosity in the Cantarell oil field is related to the arrive of

organic acids through stylolites and fractures. Also the arriving of hydrocarbons is linked to the fractures development in an extension event and saline dome intrusion at the east of the field.

I Introduccin

I IntroduccinEl Campo Cantarell ha sido el yacimiento petrolero ms importante de Mxico por casi 30 aos. Forma parte de la provincia petrolera de la Sonda de Campeche en el SE de Mxico y se ubica a 75 Km al NW de Ciudad del Carmen (UTM X=590000 a 610000, Y=2,136,000 a 2,154,000) (Figura I-1). Aunque produce en unidades de edad Jursico, Cretcico y Terciario, el yacimiento ms importante lo constituye la brecha del lmite Cretcico-Terciario (brecha KT). Las caractersticas diagenticas de dolomitizacin, porosidad secundaria y

fracturamiento son las que le confieren a la brecha KT su gran calidad de yacimiento. A ms de 30 aos de su descubrimiento, Cantarell ha producido ms de 12 mil millones de barriles de petrleo (PEP, 2007). Mantiene el sexto lugar en el mbito internacional con reservas de 7 mil millones de barriles de crudo y 3.9 billones de pies cbicos de gas (2007). Sin embargo, actualmente el campo Cantarell se encuentra en su etapa de declive. Bajo este entorno resulta crucial contar con un estudio cientfico enfocado a reconocer el origen de la calidad del yacimiento y, de esta manera, aplicar dicho conocimiento exploracin y prediccin del comportamiento de otros yacimientos petroleros con similar historia diagentica.

Este trabajo versa sobre la gnesis de la dolomitizacin en Cantarell y los procesos asociados en relacin con la generacin de porosidad vugular en la brecha KT. En sistemas carbonatados, frecuentemente la dolomitizacin mejora la calidad de los yacimientos, incrementando el tamao del cristal, el tamao de la1

I Introduccin garganta de poro y disminuye la rugosidad del poro incrementando as la permeabilidad de la roca carbonatada (Allan y Wiggings 1992). Este trabajo se enfoca a la determinacin de los procesos de dolomitizacin en la brecha KT y a la generacin de porosidad vugular en Cantarell, reconocidos como las

caractersticas diagenticas de mayor importancia en la calidad del yacimiento.LOCALIZACIN DEL CAMPO CANTARELL Y POZOS ESTUDIADOS Figura I.1

C-3001 Kutz-1 C-3003D C-3002D

C-3005D

C-99D

Chac-1

Chac-2

Gran parte de las rocas carbonatadas relacionadas con yacimientos de petrleo sufren procesos de dolomitizacin (50% de los yacimientos carbonatados son dolomias segn Zenger et al., 1980, Warren 2000, Machel, 2005) y disolucin que las hacen excelentes yacimientos. En la Sonda de Campeche, los procesos de

2

I Introduccin dolomitizacin masiva han afectado a diferentes unidades carbonatadas con edades comprendidas desde el Jursico, hasta la brecha del lmite KT. Esta dolomitizacin tan extensa y penetrativa juega un papel primordial en el desarrollo de estas unidades como yacimientos. Aunque ya se han llevado a cabo tanto estudios diagenticos como sobre el origen de la dolomitizacin en la brecha KT (Grajales et al., 2001, Grajales et al., 2004, Martnez et al., 2003) an es un tema abierto a discusin debido principalmente a la escasez de estudios diagenticos. Sin lugar a dudas, es de primordial importancia lograr una mayor comprensin de los fenmenos que causan la dolomitizacin, debido a que las dolomas son las rocas carbonatadas que presentan mejores caractersticas de porosidad y permeabilidad, as como contienen los principales yacimientos de hidrocarburos del campo Cantarell y en la Sonda de Campeche.

En la actualidad es poco conocido las causas de los fenmenos de corrosin- disolucin (generacin de porosidad vugular) y el impacto de los procesos diagenticos en etapas tardas en la evolucin de porosidad secundaria en las rocas carbonatadas. A este respecto, Esteban y Taberner (2003) sugieren que los yacimientos carbonatados registran un evento importante de

mejoramiento de la porosidad debido a fenmenos de corrosin en condiciones de sepultamiento profundo. Mazullo y Harris (1991) sugieren que debe existir una relacin entre la porosidad secundaria y los fluidos que preceden a la invasin de hidrocarburos en los yacimientos.

Esta tesis pretende ser el primer estudio diagentico integral de la brecha KT. Se ha llevado a cabo aplicando una metodologa que incluye mtodos de

3

I Introduccin petrologa clsica, geoqumica elemental e isotpica y geoqumica de

paleofluidos. Esto se ha llevado a cabo aplicando tcnicas de petrologa (microscopia de luz polarizada), catodoluminiscencia, microtermometra de inclusiones fluidas, FTIR, fluorescencia UV, ,microscopia electronica de barrido (SEM-EDS), tcnicas de crush-leach, anlisis geoqumicos de elementos mayores y trazas, y anlisis geoqumicos isotpicos (C y O).

4

I Introduccin

I.1 Objetivos

El objetivo general de este trabajo ha sido conocer los procesos diagenticos y la evolucin de los fluidos asociados que estuvieron involucrados en la dolomitizacin y generacin de porosidad secundaria en la brecha KT. Se propone con este trabajo documentar y aproximarse al conocimiento de los siguientes fenmenos en especfico: 1. Explicar petrogrfica y geoqumicamente la variedad de dolomitas en la brecha KT, los procesos de generacin de porosidad vugular y la precipitacin de cementos. 2. Establecer las principales caractersticas y origen de los fluidos asociados a la dolomitizacin. 3. Identificar los principales procesos de generacin de porosidad vugular en el campo Cantarell. 4. Determinar los procesos que dieron origen a la dolomitizacin masiva en los carbonatos que forman la brecha del Campo Cantarell 5. Llegar a establecer un modelo conceptual de sucesin de eventos diagenticos incluyendo los procesos de dolomitizacin y la impregnacin del yacimiento por los hidrocarburos.

5

I Introduccin

I.2 Planteamiento del problema y justificacin de la investigacin1.2.1 EL problema de la Dolomitizacin

Abordar el tema de dolomitizacin requiere tener en cuenta las limitantes y problemas sobre su origen, inicialmente enunciados por Fairbridge (1957), que bsicamente se resumen en que la existencia de dolomita extensiva, comn en el registro geolgico, contrasta con la escasa dolomita que se forma en los ambientes actuales y por otro lado la dificultad de sintetizar dolomita a condiciones de laboratorio. Sin embargo, tambin deben considerarse otros aspectos de la dolomitizacin que son de gran importancia y aun no han sido resueltos satisfactoriamente. Estos problemas han sido planteados por Zenger 1996, y adquieren gran importancia en el desarrollo de este trabajo:

a) El origen y el significado de las texturas de la dolomita b) La dolomita de reemplazamiento y la precipitacin de cemento c) El reconocimiento del modelo de dolomitizacin d) La recristalizacin y reequilibrio geoqumico de las dolomitas con el sepultamiento e) El origen de la dolomita de sepultamiento profundo

6

I Introduccin

a) El origen y el significado de las texturas de la dolomita. Una tarea ansin resolver es el reconocimiento de los factores que determinan la preservacin o destruccin de las texturas sedimentarias primarias durante la dolomitizacin, y si las diversas texturas resultantes de fbrica retentiva (mimticas) y fbrica destructiva (no mimticas) son producto de procesos de dolomitizacin diferentes. Un problema bsico consiste en explicar el significado de las dolomitas con centros turbios, que preservan parcialmente la textura original de la roca, y en los que la parte limpia que bordea a estos centros es muy posiblemente es cemento y por esto no preserva rasgos texturales de la roca. Por otro lado estn los casos extremos en donde la textura es preservada aunque exista un reemplazamiento total por dolomita, o en los que la textura primaria fue totalmente destruida. Sibley y Greg, (1982) (1984) han dado respuestas a estos cuestionamientos, aunque como se ver en el captulo IV ninguna explicacin es satisfactoria para todas las texturas.

b) Dolomita de reemplazamiento y cemento de dolomita. Actualmente seconsidera que el proceso de reemplazamiento implica la disolucin del carbonato precursor y consecuentemente la precipitacin de dolomita, lo que implica la generacin de un espacio. Purser et al., (1994) declaran que un cemento es una fase mineral que crece en un espacio, cualquiera que sea su tamao, por lo que la dolomita de reemplazamiento en sentido estricto sera un tipo de cemento. Esta delimitacin es un tema abierto a la investigacin.

7

I Introduccin

c) Reconocimiento del modelo de dolomitizacin. El reconocimiento de unmodelo en especfico debe considerar caractersticas como geometra de la unidad dolomitizada, la geoqumica de las dolomita y los fluidos relacionados sean inclusiones fluidas o aguas de formacin. De primordial inters resulta la identificacin de la fuente del magnesio y el mecanismo de bombeo de los fluidos dolomitizantes. Entre las principales fuentes de magnesio destacan el agua de mar, las formaciones evaporticas y lutticas. Sin embargo, el problema reside en que la primera fuente nicamente explica modelos recientes y de ambientes someros, no es congruente con la presencia de grandes masas dolomitizadas antiguas ni con dolomas originadas por sepultamiento; la tercera fuente es claramente insuficiente, por lo que las nicas fuentes viables para el origen del magnesio son las relacionadas con formaciones evaporticas. En los ltimos aos ha tomado gran importancia el modelo de movilizacin de grandes masas de fluidos por eventos tectnicos para explicar dolomitizacin extensiva en el subsuelo. Esta sigue siendo una de las grandes incgnitas por resolver para la dolomitizacin.

d)

Recristalizacin

de

las

dolomitas

con

el

sepultamiento.

Est

documentado que las propiedades petrogrficas, mineralgicas y geoqumicas de la dolomita evolucionan con el sepultamiento (Machel, 1997, Mounjoy, 2001). Inicialmente, la dolomita es metaestable y generalmente rica en calcio, pobremente ordenada y susceptible de disolverse. Esta dolomita metaestable suele recristalizar, reequilibrar sus elementos traza as como su relacin isotpica. Consecuentemente, los istopos de oxigeno cambian sus valores y la cantidad de estroncio disminuye. El producto resultante de la diagnesis suele ser

8

I Introduccin una dolomita con diferente composicin y textura que la inicial. Por lo tanto debe tomarse en cuenta hasta que punto deben compararse la qumica de las dolomitas modernas con las antiguas debido a que las primeras son metaestables y evolucionan con el tiempo y sepultamiento a dolomitas ms estequiomtricas y mejor ordenadas.

e) El origen de la dolomita por sepultamiento profundo. Las dolomitas desepultamiento se forman en la zona mesogentica definida en Choquette y Pray (1970). Al asignar esta dolomita es importante determinar si la dolomitizacin ocurre a profundidades mayores a 1000 m y si los fluidos y aguas de formacin responsables son totalmente independientes de condiciones cercanas a la superficie. Varios autores han mostrado este tipo de dolomitizacin a

profundidades de al menos 1000 m (Mountjoy y Amthor, 1994). Uno de los principales retos en este tipo de dolomitizacin es reconocer si la dolomita de sepultamiento es debida principalmente a la diagnesis de dolomita preexistente o si la dolomita de sepultamiento puede ser volumtricamente importante. Purser et al., (1994), por su parte, sostienen que la dolomita de sepultamiento es importante volumtricamente a partir de evidencias petrogrficas de CL que muestran que la dolomita que rellena fracturas tambin precipita en la matriz. Otro gran problema con el reemplazamiento de una caliza bajo condiciones de sepultamiento es el que se refiere a la fuente de magnesio y el bombeo hidrodinmico del fluido que lo contiene. Por otro lado Purser et al., (1994) y Machel (2004) coinciden en la dificultad de diferenciar con informacin geoqumica entre una dolomita formada por reemplazamiento en la zona

9

I Introduccin mesogentica y una que fue formada tempranamente y que posteriormente recristaliz durante sepultamiento. Por lo que es un reto muy importante en estudios de dolomitizacin hacer esa distincin.

1.2.2 El problema de la generacin de porosidad vugular en ambientes de sepultamiento profundo

El segunda gran incgnita que abarca este trabajo es elucidar bajo que procesos subarea) puede y crearse puede porosidad secundaria el (excluyendo de esta la exposicin de

cmo

reconocerse

origen

porosidad

sepultamiento en un yacimiento.

En lo 80s aparecen trabajos en los que se hace evidente que no toda la porosidad por disolucin en carbonatos se forma en ambientes eogenticos o telogenticos (Choquette y James, 1987; Moore, 1989). Actualmente se piensa que la diagnesis por sepultamiento profundo ha contribuido significativamente al desarrollo de permeabilidad y porosidad secundaria por disolucin en muchos yacimientos carbonatados (Mazullo y Harris, 1992, Mateo y Taberner, 2003).

Para que la disolucin de rocas carbonatadas se lleve a cabo, stas deben estar expuestas a fluidos que estn subsaturados con respecto al carbonato de calcio. Esto puede suceder con cierta facilidad en ambientes metericos. Sin embargo en el ambiente de sepultamiento profundo, uno de los principales problemas de la generacin de porosidad en este ambiente es cmo pueden ser generados esos fluidos subsaturados con respecto al carbonato de calcio. El

10

I Introduccin reconocimiento de los fluidos responsables de la disolucin de carbonatos en el subsuelo est en investigacin. Sin embargo se han reconocido algunos procesos que juegan los roles principales en la generacin de porosidad. Estos procesos son la generacin de CO2 y H2S por reacciones de la materia orgnica durante el sepultamiento.

El CO2, H2S y grandes cantidades de de cidos orgnicos son generados durante la maduracin de materia orgnica en las rocas madre (Mazullo y Harris, 1992). A medida que estos gases y cidos orgnicos son expelidos de la roca madre, el CO2 involucrado se combina con agua para producir cido carbnico y el H2S de igual manera se combina con agua para formar cido sulfrico. Esos cidos asociados con cidos orgnicos pueden migrar grandes distancias lateralmente as como verticalmente (Hanor, 1987) para constituir un frente que disuelve carbonatos a medida que la migracin de hidrocarburos se lleva a cabo. Posiblemente una vez terminado el efecto de los cidos, los fluidos del subsuelo pueden entonces precipitar cementos de carbonato, Burrus et al. (1985) argumentan que por esta razn muchos cementos contienen inclusiones de hidrocarburos.

La formacin de porosidad secundaria por disolucin puede alternar con episodios de cementacin en repetidas ocasiones, dando como resultado historias diagenticas complejas de los yacimientos (Moore y Druckman, 1981; Mazzullo y Harris, 1989, Moore, 1989). Debido a que estos fluidos pueden migrar grandes distancias en sentido vertical y lateral, pueden afectar carbonatos de

sepultamiento medio a profundo.

11

I Introduccin

Un problema bsico es reconocer la porosidad formada en el ambiente mesogentico ya que est representada por el mismo tipo de poros que se pueden formar en el ambiente de agua dulce eogentico y telegentico (Mazullo y Harris 1992). El reconocimiento de porosidad en ambiente de sepultamiento profundo debera basarse estudios petrogrficos combinados con anlisis isotpico de carbono y oxgeno de los cementos carbonatados asociados a este tipo de porosidad (Allan y Wiggins, 1993).

Los problemas aqu postulados son abarcados de manera directa o indirecta con el estudio especfico de la dolomitizacin y generacin de porosidad vugular en la brecha dolomitizada del lmite KT. La propuesta es el empleo integral de tcnicas petrolgicas y geoqumicas aplicadas tanto a las fases mineralgicas como a los paleofluidos. De importancia especial resulta el estudio de estos paleofluidos por medio de tcnicas de anlisis composicional de inclusiones fluidas acuosas y de hidrocarburos.

12

II Modelos de dolomitizacin y conceptos sobre la generacin de porosidad vugular

II Modelos de dolomitizacin y conceptos sobre la generacin de porosidad vugular

II.1 Modelos de Dolomitizacin

A

continuacin

se

describen

los

modelos

de

dolomitizacin

ms

reconocidos en la literatura. De acuerdo con Warren (2000) destacan los siguientes: dolomita tipo Sabkha, dolomita lacustre, dolomita de agua marina,

dolomita

de

reflujo,

dolomita

de

zona

de

mezcla,

dolomita

organognica/metanognica, dolomita de sepultamiento profundo y dolomita hidrotermal. Se presenta una descripcin de los modelos desde el punto de vistade formacin de yacimientos y la manera de reconocerlos en base a sus caractersticas geomtricas, texturas y geoqumica. Las caractersticas

geoqumicas distintivas de los principales modelos se presentan en la figura II.1.

13

II Modelos de dolomitizacin y conceptos sobre la generacin de porosidad vugular

Composicin isotpica de la dolomita para distintos tipos de dolomitizacin segn Warren (2000)

Figura II.1

14

II Modelos de dolomitizacin y conceptos sobre la generacin de porosidad vugular Los modelos de dolomitizacin de acuerdo con Warren (2000) pueden ser subdivididos en tres grupos principales:

A)

Modelos sindeposicionales:

Lacustre o tipo Coorong Tipo Sabka Marino Normal

B)

Modelos de sepultamiento somero:

Reflujo MezclaC) Modelos de sepultamiento profundo

Sepultamiento profundo Hidrotermal

A) Modelos sindeposicionalesII.1.2 Lacustre (tipo Coorong)

Origen.- La dolomita en este modelo precipita en forma laminar y masivaen el centro de cuencas lacustres, mrgenes de playa y planicies de lodo. Esta dolomita est representada en la regin de Coorong en el SE de Australia, de donde obtiene su nombre.

15

II Modelos de dolomitizacin y conceptos sobre la generacin de porosidad vugular

Textura y

estructuras.- Las dolomas son estratiformes y suelen

presentarse en mantos de 1m de espesor. Texturalmente consisten de cristales de dolomita de 4 Ma) y la rpida velocidad de mezcla (103a) nos permite suponer que la

61

IV Mtodos y Tcnicas relacin87Sr/86Sr

en el agua de mar es globalmente homognea para una edad

determinada (Veizer, 1989).

Una de las aplicaciones geolgicas ms comunes de la relacin isotpica del Sr en carbonatos es como herramienta de datacin. Burke et al. (1982) construyeron una curva de referencia basada en las relaciones de87Sr/86Sr

de

cientos de carbonatos marinos, registrando el cambio en la composicin isotpica del Sr del agua marina para todo el Fanerozoico. Este mtodo es particularmente til en carbonatos que no han sufrido diagnesis avanzadas y en los que se pueda estar seguro que no ha habido aporte de Sr exterior a los mismos. nicamente en estos casos es posible utilizar la relacin87Sr/86Sr

para datar partes del

Cenozoico, Mioceno Medio y Temprano. Precisamente por este motivo, este mtodo no es aplicable en el presente trabajo.

Los istopos de estroncio tambin se utilizan en forma muy efectiva como trazadores del movimiento de fluidos, tanto en estos como en los minerales precipitados. El Sr liberado por procesos diagenticos se particiona en cementos de carbonato y dolomita formados en el subsuelo. Debido a que el Sr es un catin con dos valencias positivas, este substituye fcilmente al Ca en la red cristalina del carbonato.

Procedimiento de preparacin de muestras y anlisis: Se llev a cabo un muestreo de cementos de calcita, dolomita y matriz con micro taladro y disco de corte fino. La muestra obtenida se tritura en mortero de gata hasta fragmentos de 1mm de grosor. La muestra se limpia con agua des-

62

IV Mtodos y Tcnicas ionizada en una cubeta ultrasnica, se deja secar y se pulveriza en mortero de gata. La muestra se pesa en una balanza analtica de gran precisin.

Posteriormente se lleva a cabo la separacin del Sr de la matriz qumica usando resina Sr SPEX la cual retiene o libera el Sr bajo diferentes condiciones de acidez. Se elimina el blanco analtico del medio ambiente. Se elimina la capa superficial de la muestra donde pudo haber intercambio qumico con el entorno. Se realiza una lixiviacin con cido actico ultra puro diluido en un bao ultrasnico durante segundos. Se pesan 2-5 mg por cada 1000ppm de Sr en la muestra.

La calcita es atacada mediante cido actico al 10% y la dolomita por cido clorhdrico 2N. Posteriormente las muestras se disuelven en cido ntrico 8N y se procede a la separacin en las columnas de intercambio catinico.

Se coloca la muestra en la columna y se retiene el Sr utilizando la resina Sr SPEC. Se colecta el estroncio concentrado despus de haber pasado por la columna de agua. Finalmente la muestra se disuelve en HCL y se carga al filamento. Los anlisis se realizaron en un espectrmetro de masas con fuente inica trmica marca Finnigan MAT 252 del laboratorio LUGIS del Instituto de Geofsica de la UNAM. Las muestras se introdujeron como cloruros y se midieron como iones metlicos.

63

IV Mtodos y Tcnicas

IV.3.3 Anlisis de elementos menores y traza mediante ICP-ESIntroduccin La concentracin de un elemento menor o traza en una dolomita est regida por el coeficiente de distribucin (D) del elemento y su abundancia en el fluido Padre. La manera ms comn de incorporar elementos menores y traza dentro de los minerales carbonatados es por sustitucin del Ca+2 en la red cristalogrfica. Su coeficiente de distribucin se define como: la concentracin de de un elemento en un mineral es directamente proporcional a su concentracin en el agua.

(mme/mCa)(solido) = D * (mme/mCa)

(agua)

m= concentracin molar me= metal Ca= calcio

Los elementos traza ms comunes en la dolomita son Sr, Na, Mn, Fe. El coeficiente de distribucin se aproxima a 1 a medida que su radio inico se aproxima al elemento mayor que sustituye para este caso el calcio, por lo que se tiene: Elemento Sr Na Mn Fe Radio Inico 1.13 1.00 0.83 0.78 D 0.026 a 0.06 1.00 5-30 1-20

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IV Mtodos y Tcnicas Los anlisis de elementos traza se llevaron a cabo en laboratorios del Instituto Mexicano del Petrleo, de acuerdo al siguiente procedimiento:

Se obtuvo polvo de los cementos y matriz carbonatados por medio de un micro taladro, posteriormente la muestra fue lavada en repetidas ocasiones con agua desionizada. La muestra se sec a temperatura constante de 100C por 4 horas.

Se procedi a la digestin de 200 a 300 mg de muestra en agua regia (7 ml de HCl y 2 ml HNO3) en un horno de microondas Anton Paar Multiwave 300, mediante el uso del programa IMP-ALLOY.

Finalmente la muestra se analiz en un espectrmetro de emisin de plasma con acople inductivo (ICP-OES) Perkin Elmer. Los resultados comprenden el anlisis de cuatro elementos traza; Fe, Mn, Na y Sr en unidades ppm. Al mismo tiempo se obtuvo el contenido de Ca y Mg en concentraciones de %.

IV.4 Inclusiones fluidasEl estudio petrolgico y microtermomtrico de las inclusiones fluidas se realiz en las instalaciones del IMP.

Por otro lado en algunas muestras escogidas, se aplic una metodologa que complementa de estudio previo y que incluye la determinacin de la composicin individual tanto de las inclusiones de agua e hidrocarburos. Esta metodologa fue

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IV Mtodos y Tcnicas desarrollada por investigadores del G2R-CREGU-UHP en Nancy (Francia), en donde se realizaron los anlisis detallados de muestras representativas de los cementos de calcita y dolomita. Las tcnicas comprendidas son petrografa de luz transmitida y UV, microtermometra, Espectroscopa Raman, Espectroscopa de infrarrojo-transformada de fourier (FTIR), microscopa confocal de barrido lser (CLSM) y modelado PVT y PIT.

IV.4.1 Petrografa

La petrografa de luz transmitida se llev a cabo en un microscopio petrogrfico Zeiss Axioplan 2 en la sede del IMP (Mxico). El reconocimiento del origen de inclusiones fluidas se realiz siguiendo los criterios de Goldstein y Reynolds, (1994). Los estudios de inclusiones fluidas se realizaron sobre secciones doblemente pulidas.

La petrografa de inclusiones fluidas es un paso previo al anlisis de las mismas mediante microtermometra. En esta etapa se utilizan lminas gruesas de roca, doblemente pulidas, y se define:

1. Los diferentes minerales que componen la secuencia mineral de cementos, definida mediante el estudio de petrografa de cementos.

66

IV Mtodos y Tcnicas 2. En cada mineral, los diferentes tipos de inclusiones fluidas presentes (acuosa; vapor; acuosa+vapor; acuosa+vapor+slidos; hidrocarburos; hidrocarburos+gas; hidrocarburos+gas+slidos; agua+slidos. hidrocarburos+gas+agua; hidrocarburos+gas+

3. El carcter primario (asociado al crecimiento del cristal), secundario o pseudosecundario de las inclusiones (en exfoliacin o fracturas nter-cristalinas).

4. La presencia de asociaciones de inclusiones fluidas, en el sentido de Goldstein Y Reynolds (1994), con evidencias de atrapamiento coetaneo de inclusiones acuosas y de hidrocarburos.

IV.4.2 Petrografa de fluorescencia UV

La fluorescencia UV es la respuesta en luz visible de materiales expuestos a luz ultravioleta (en el rango de longitud de onda de 200-300nm). Muchos componentes orgnicos y la mayora de los aceites fluorescen bajo luz UV. La energa incidente es absorbida por el orbital de cadenas C=C y despus es reemitido causando fluorescencia. Los componentes aromticos presentes en pequeas cantidades son por tanto los responsables de la fluorescencia de aceites. La composicin de los hidrocarburos (HC) y, por lo tanto, su fluorescencia dependen del origen, madurez trmica, y ciertos aspectos de migracin y degradacin biolgica. Adems, las inclusiones fluidas que contienen aceite por lo comn fluorescen bajo radiacin ultravioleta debido a la presencia de

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IV Mtodos y Tcnicas hidrocarburos aromticos y componentes de nitrgeno, azufre y oxgeno. Consecuentemente, se asume que las inclusiones de HC emiten colores de fluorescencia dependiendo de su composicin general, aunque recientemente se discute si realmente se pueden utilizar estos colores para la estimacin de la composicin de las inclusiones fluidas. Los HC de composicin ms aromtica (HC pesados) emiten radiacin en colores amarillos y naranja, mientras que los de composicin ms aliftica (HC ligeros) emiten radiacin en colores hacia el extremo del azul o blanco. La petrografa de fluorescencia UV ha sido usada principalmente para simple identificacin y clasificacin de las inclusiones fluidas con hidrocarburos. Para la identificacin de inclusiones fluidas de hidrocarburos en las muestras se emple un microscopio Olimpus BH2 con lmpara de mercurio y filtros UV, Azul y verde. Esta tcnica se aplic rutinariamente en la diferenciacin de inclusiones fluidas de petrleo de las acuosas.

IV. MicrotermometraLa microtermometra es un estudio previo indispensable para todo tipo de inclusiones fluidas, tanto acuosas como de hidrocarburos, que se realiza con anterioridad a la aplicacin de los mtodos espectroscpicos (UVF, FTIR, Raman) o de anlisis directo (crush-leach). Del anlisis microtermomtrico en inclusiones fluidas se obtienen tres tipos fundamentales de informacin:

1. Te = temperatura eutctica del sistema

2. Tf = temperatura de fusin del ltimo cristal de hielo dentro de la inclusin.

68

IV Mtodos y Tcnicas

3. Th = temperatura de homogeneizacin de la inclusin.

Generalmente, en inclusiones fluidas acuosas se observan estos tres parmetros, pero en las de HC generalmente slo se puede medir la Th.

En

el

laboratorio

de

diagnesis

del

IMP

fueron

estudiadas

por

microtermometra 30 secciones doblemente pulidas de ~100 de espesor. Las muestras ms representativas se estudiaron a altas y bajas temperaturas mediante una platina trmica Linkam THSMG 600 montada en un microscopio Nikon Optiphot-2. Los cambios de fase de las inclusiones fluidas fueron observados en inclusiones de 3-7 y fueron registrados y procesados en el software PVTX de Linkam.

Para el caso de los estudios por parte del CREGU fue empleada una platina MDS 600. La platina est montada en un microscopio Olympus BX 50. Imgenes son adquiridas digitalmente usando una cmara de video a color Sony Exwave HAD3. La platina ha sido calibrada usando inclusiones sintticas de referencia (Precisin de +/- 0.2 C a temperaturas debajo de 100C y +/-0.4 a temperaturas mayores).

En ambas platinas las temperaturas de homogeneizacin fueron obtenidas antes de la temperatura de fusin, considerando la fragilidad de las muestras de Cantarell. Esto es debido a que a bajas temperaturas, el incremento volumtrico debido a la formacin de hielo induce a stretching sistemtico de la cavidad de

69

IV Mtodos y Tcnicas las inclusiones en carbonatos y despus de cada medicin de Tm es notable el incremento de la Th de la inclusin.

Las temperaturas eutcticas de las inclusiones acuosas dieron informacin confiable acerca de la asociacin catinica dominante. La salinidad, determinada por la temperatura de fusin del hielo, est dada como % en peso de NaCl equivalentes.

IV.4.4 Microespectrometra Raman

Cuando

una

sustancia

es

excitada

por

una

fuente

de

radiacin

electromagntica monocromtica, la radiacin puede ser dispersada de manera inelstica (no hay absorcin) por enlaces covalentes con una emisin en longitud de onda que es caracterstica del enlace. Las emisiones Raman son por lo comn espectros definidos, debido a que corresponden a energas de una vibracin particular o transiciones rotacionales de la molcula en dispersin.

La tcnica consiste en que una fuente de luz visible de lser monocromtica se acopla a un microscopio ptico modificado, iluminando la muestra a analizar. La seal Raman se colecta simultneamente a travs del mismo objetivo y es analizada por un espectrmetro. El espectro es graficado como intensidad contra la emisin de excitacin en nmero de onda (recproco de longitud de onda) medido en cm-1.

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IV Mtodos y Tcnicas Los anlisis Raman son aplicados a inclusiones no-fluorescentes. Las inclusiones acuosas en sistemas petroleros, frecuentemente contienen gases disueltos como son CH4, CO2, H2S y N2. Esos gases y especialmente metano, controlan la morfologa de la isopletade un sistema y, por ende, la reconstruccin de las condiciones PVT de un fluido. Hemos utilizado para estos anlisis la microsonda Raman del G2R-CREGUI-UHP de Nancy (Francia). Esta microsonda Raman es del tipo Labram (Jobin-Yvon) con filtro Notch. Una rejilla de 1800 canales por mm es usada. El detector es un CCD enfriado a 30C. La radiacin excitante a 514nm es generada por un lser Ar+ (tipo 2020, Spectraphysics). La resolucin espectral es de 2 cm-1. Los espectros Raman son colectados en la ventana espectral entre 2800 y 3600 cm-1 para obtener la vibracin stretching simtrica del metano (a 2910 cm-1 para el metano disuelto en agua) y la banda larga correspondiente a las vibraciones stretching del agua, entre 3000 y 3500 cm-1. Los espectros Raman han sido obtenidos a la temperatura de

homogeneizacin de la inclusin gracias al acoplamiento de una una platina microtermomtrica Linkam acoplada al microscopio de la microsonda Raman.

La forma de la banda del agua da informacin acerca de la clorinidad de la fase acuosa. La cuantificacin del metano se obtiene a partir del rea de la relacin de la banda CH4/H2O. Esta relacin y la concentracin molar de CH4 han sido calibradas con inclusiones de referencia, estado de Duan. con la ayuda de la ecuacin de

El estudio se realiz sobre secciones doblemente pulidas, previamente utilizadas para los anlisis microtermomtricos. La muestra debe ser transparente

71

IV Mtodos y Tcnicas al lser y a la seal Raman, y adems no fluorescente ya que esto enmascara las seales.

IV.4.5 Estudios de FTIR (Espectroscopa de infrarrojo con Transformada de Fourier)

Los enlaces de las molculas vibran continuamente debido a la interaccin con las molculas de su entorno inmediato. Si estos enlaces son excitados por una radiacin infrarroja, la amplitud de estas vibraciones se incrementar, subsecuentemente decrecern otra vez conforme la energa se dispersa o es absorbida por las molculas que la rodean. nicamente ciertos incrementos en energa vibracional son posibles y esos constituyen un espectro de absorcin caracterstico. A mayores enlaces excitados mayor es la energa absorbida as, la definicin del espectro depende de la concentracin. Para la mayora de las molculas hay muchos tipos posibles de vibracin (modelos de vibracin). Esos estn basados ya sea en estiramiento simtrico o asimtrico, y en doblamiento, que pueden ocurrir en muchos planos posibles y direcciones. Como consecuencia, los espectros de absorcin infrarroja an de sustancias simples, pueden ser complicados, con muchos picos atribuibles a diferentes modos de vibracin (Brown et al., 1988). nicamente las vibraciones asimtricas que producen un dipolo elctrico fluctuante absorbern infrarrojo y producirn espectro

caracterstico.

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IV Mtodos y Tcnicas Los anlisis infrarrojo fueron aplicados a inclusiones de petrleo sobre las mismas secciones doblemente pulidas usadas para los anlisis

microtermomtricos y de espectroscopia Raman. Este anlisis es realizado por transmisin, usando un diafragma circular o de punta de navaja con una apertura de dimetro variable (> 8 m). El procedimiento analtico para el anlisis cuantitativo se basa sobre la medicin del rea de las relaciones de banda CH4/alcano y CH4/CO2. Este procedimiento lleva a las concentraciones molares de CH4, CO2 y alcanos. Los espectros Infrarrojo Transformada de Fourier (FT-IR) fueron registrados en inclusiones de petrleo usando un espectrmetro Bruker Equinox 55, acoplado a un microscopio Bruker, el cul colecta el haz infrarrojo con objetivos cassegrain (x15 o x36) , en el laboratorio LEM en Nancy, Francia.

Los espectros de dolomita fueron obtenidos independientemente en los alrededores de la inclusin. Posteriormente ste se resta al espectro registrado en la inclusin de petrleo, con el objeto de eliminar la contribucin del mineral. La combinacin de bandas del mineral son superimpuestas a las vibraciones stretching de los grupos C-H del aceite. Sin esta sustraccin del espectro de dolomita el anlisis cuantitativo es errneo.

IV.4.6 Estudios CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy)

Debido a que la informacin composicional relacionada con inclusiones de petrleo es incompleta, el laboratorio de CREGU ha desarrollado un procedimiento original basado en las propiedades volumtricas de las inclusiones. De hecho, se

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IV Mtodos y Tcnicas puede considerar que la relacin gas/aceite de la inclusin a una temperatura dada es caracterstica de una composicin nica del aceite. El gas vol. % de la inclusin a una temperatura puede ser calculado midiendo el volumen del aceite lquido de la inclusin por microscopa de barrido lser confocal (CLSM) y midiendo el dimetro de la burbuja esfrica de gas. CLSM puede estimar el volumen de la cavidad de una inclusin de aceite con una precisin mejor al 95% con una resolucin espacial menor de 0.5m. 0.5. CLSM es una tcnica de alta resolucin de imgenes, con una resolucin xy cerca de 0.1 m y una resolucin z de 0.3 m. El principio se basa en el

rechazo de la fluorescencia emitida por planos fuera del plano de foco a travs de un agujero confocal localizado antes del fotomultiplicador.

Las mediciones han sido adquiridas en el Institut de Biologie Molculaire des Plantes en Strasbourg en un microscopio LSM Zeiss y en CREGU en un

microscopio Biorad Rainbow. Un polarizador ha sido colocado en el cabezal confocal con el objeto de evitar la birrefringencia de la emisin de fluorescencia. La radiacin incidente es producida por un lser Argn a 488nm. La fluorescencia es obtenida a mayor longitud de onda para producir la imagen de fluorescencia xy. Al mismo tiempo una imagen por transmisin lser es registrada. La platina se mueve a lo largo del eje z con el objeto de obtener una serie de imgenes x-y. El software IGOR es entonces aplicado al conjunto de imgenes, reconstruye los hologramas y finalmente calcula el volumen del aceite lquido fluorescente dentro de la inclusin.

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IV Mtodos y Tcnicas

IV.4.7 Modelado termodinmico PTI y AIT

El modelado PIT de inclusiones de petrleo se basa en la ecuacin de estado de Peng-Robinson. El software PIT (Petroleum Inclusion Thermodynamics) produce un diagrama P-T con las isopletas e isocoras del sistema y da una composicin estimada con propiedades fsicas del aceite (densidad, GOR). Este usa las temperaturas de homogeneizacin medidas mediante microtermometra as como el volumen de la burbuja de gas medido por microscopa de barrido lser confocal, y aplica el modelado termodinmico para describir las transiciones de fase lquido-gas y el comportamiento volumtrico de las mezclas de

hidrocarburos. Todo esto se asocia con un modelo composicional de dos parmetros (,) que describe el amplio rango de composiciones de los hidrocarburos naturales. Segn Pironon este mtodo puede dar (1) estimaciones tiles sobre las composiciones y condiciones de presin-temperatura de entrampamiento de aceites en inclusiones fluidas y (2) conocimiento sobre los procesos que han afectado a esos fluidos ya sea antes (separacin liquido-gas, lavado de gas, mezcla, etc.) del atrapamiento o despus (p. ej. leakage).

El modelado AIT del sistema CH4-H2O-Sal se basa en la ecuacin de estado de Duan et al (1992), que permite dibujar la isopleta (curva de punto de separacin de fases) en un diagrama P-T. Por el momento, no existe una ecuacin de estado disponible para calcular la isocora de una inclusin fluida por encima de la temperatura de homogeneizacin en el sistema CH4-H2O-NaCl. Por lo tanto, se propone el mtodo siguiente para fluidos ricos en agua con concentracin de

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IV Mtodos y Tcnicas metano por debajo de 1 molal y NaCl concentracin de (mNaCl) determinada por microtermometra:

1) Determinacin de la concentracin del metano usando anlisis Raman unos cuantos grados por encima de la temperatura de homogeneizacin, usando la curva de calibracin relevante (T, m NaCl), extendida a fluidos que contienen sal. que puede ser

2)

Clculo

de

la

presin

del

fluido

(Ph)

a

la

temperatura

de

homogeneizacin (Th) usando el modelo termodinmico de Duan et al. (1992): la presin es calculada por un procedimiento iterativo para reproducir la concentracin del metano, determinado analticamente, a Th y para un fluido con una salinidad mNaCl.

3) La isocora es dibujada a partir del punto Ph-Th paralelo a la isocora de un fluido libre de metano del sistema H2O-NaCl el cul tiene la misma Th y salinidad mNaCl que las inclusiones fluidas que contienen metano.

IV.4.8 Anlisis crush leachEl anlisis preciso de las cantidades de Na-Br-Cl en una inclusin fluida se realiza mediante el mtodo conocido como crush-leach, utilizando el mtodo descrito por Bottrell et al. (1988) e introduciendo las mejoras propuestas por Yardley et al. (1993). Las muestras a analizar consisten esencialmente en minerales sin exfoliacin (cuarzo) aunque tambin se pueden realizar en minerales con buena exfoliacin (fluorita, esfalerita, dolomita, calcita) previo

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IV Mtodos y Tcnicas anlisis petrogrfico de los mismos. Han de ser muestras puras y contener una sola familia de inclusiones fluidas primarias. De uno a dos gramos de muestra son separados a mano, posteriormente limpiados con cido, lavados repetidas veces con agua bidestilada y limpiados una vez ms en una clula electroltica durante dos semanas. Posteriormente estas muestras son molturadas en un mortero de gata y lixiviadas utilizando agua bidestilada como fase mvil. La composicin en halgenos (Br, Cl, F) del lixiviado se analiza mediante un cromatgrafo de lquidos. El Na se analiza mediante AAS. La salinidad total de la solucin se ha de reconstruir a partir de las estimaciones de la salinidad obtenidas mediante otros mtodos (microtermometra, Cryo-SEMEDS, etc.). Los elementos del grupo de los halgenos son muy buenos indicadores sobre el origen de los fluidos debido a la naturaleza tan conservativa que tienen tanto el Cl como el Br en solucin. Asimismo, la mayora de las soluciones que circulan en la corteza contienen Na en solucin, y su concentracin puede variar en funcin tanto del origen de dichas soluciones (disolucin o precipitacin de evaporitas, hidrlisis de minerales con Na) as como de la precipitacin de minerales que contengan Na a partir de las mismas (albita). Estos datos se pueden evaluar mediante su representacin en grficos Br vs Cl y Na/Br vs Cl/Br y su comparacin con la composicin media del agua del mar, salmueras de cuenca, aguas magmticas, aguas de sistemas geotrmicos y la evolucin del agua de mar durante su evaporacin.

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V Tipos Texturales de dolomitas

V Tipos Texturales de Dolomitas

En este captulo se presenta la clasificacin textural que hemos utilizado para las dolomitas asociadas al fenmeno de dolomitizacin de la brecha KT. Los tipos texturales determinados son el resultado del estudio de las secciones delgadas aplicando las tcnicas de petrografa de luz transmitida (polarizacin), petrografa de fluorescencia UV y catodoluminiscencia. Se caracterizaron tanto la dolomita de reemplazamiento que se presenta en la matriz y en fragmentos como la dolomita que cementa vgulos y fracturas.

V.1 Seleccin y muestreoLos estudios petrolgicos fueron realizados en muestras de ncleo de 17 pozos (tabla V-1) distribuidos en la parte Centro y Norte del Campo Cantarell (Fig. I-1). Se realizaron secciones delgadas convencionales y pulidas para llevar a cabo los diferentes estudios. Las secciones delgadas fueron realizadas a partir de una muestra representativa del ncleo, considerando que debera de incluir todos los elementos como matriz, clastos, sistema poroso, cementantes, fracturas y estilolitas, entre los ms importantes.

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V Tipos Texturales de DolomitasLISTAPozo C-24D C-88H C-99D C-269 C-418D C-2052 C-2074D C-2079 C-2094D C-2277 C-2299 C-3001 C-3002D,

DE

MUESTRASNcleo

ESTUDIADAS

DE

LAPozo C-3003D C-3068 CHAC-1 CHAC-2 Ncleo N1, C5, F10 y C4, F9 N13,C3

TABLA V.1

BRECHA KTN3,C3,F8 N1,C5 N4C,C5 N5,C2 N1,C1 N3, C10, F28 N1,C5 N3,C2A N3,C2B N3,C1 N2,C5 y C7 N2,C1 N1,C4,F18 N1, C9 N1, C8, F26 y F28

N3,C3,F6 y C4 y N6,C3,PS N7,C2,F8

V.2 Clasificacin textural de las dolomitas

Se realiz una clasificacin en base a los diferentes tipos texturales de dolomitas encontrados en la brecha KT del Campo cantarell. Estas texturas son en general producto de procesos de reemplazamiento pseudomrfico,

reemplazamiento no pseudomrfico y precipitacin de cementos.

Con vistas a la aclaracin de algunos trminos, consideramos como

reemplazamiento pseudomrfico aquel en que la dolomita crece en continuidadptica con el material que es reemplazado. En cambio, consideramos como

reemplazamiento no-pseudomrfico aqul en el que escasean los sitios denucleacin y no se conserva la textura original del material reemplazado. Por ltimo, consideramos como cemento de dolomita a cualquier dolomita que rellena un poro, sin reemplazar a un cemento precursor (Sibley 1982).

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V Tipos Texturales de Dolomitas

Los estudios petrogrficos fueron realizados dentro del contexto de la clasificacin de Sibley y Gregg (1987). De esta forma se tienen los siguientes grupos texturales:

Clasificacin textural de dolomitas en la brecha KT del campo CantarellSibley & Gregg,1987 Reemplazamiento pseudomrfico Dolomita unimodal planar-s cristalina muy fina a criptocristalina de reemplazamiento pseudomrfico parcial a total de fragmentos y matriz Reemplazamiento no pseudomrfico Dolomita polimodal planar-e a planar-s , cristalina Dolomita polimodal cristalina gruesa planar-s a no Dolomita polimodal cristalina gruesa no planar de reemplazamiento no pseudomrfico de fragmentos Cementos Dolomita unimodal a polimodal planar-e a planar-s Dolomita polimodal planar-s en relleno de cavidades Dolomita polimodal no planar en relleno de cavidades Dolomita en sobrecrecimientos no planar en cemento o dolomita de reemplazamiento previos DRM Dolomita cristalina media. Ncleo turbioDRG Dolomita cristalina gruesa. Ncleo turbioDRB Dolomita de cristalina gruesa. Ncleo turbio-borde claro y barroca DCM Cemento dolomita cristalina media DCG Cemento dolomita gruesa DCB Cemento barroco DCS Sobrecrecimientos de cemento de Clasificacin DRF Dolomita de reemplazamiento muy fina

dolomita.

V.2.1. Dolomita de reemplazamiento pseudomrfico cristalina muy fina a criptocristalina (DRF).

En la clasificacin de Sibley y Gregg (1987), esta dolomita corresponde a una dolomita unimodal de grano fino a muy fino (