Cuenca Pérmica (América del Norte)
La Cuenca Pérmica es una gran cuenca sedimentaria en la parte suroeste de los Estados Unidos. La cuenca contiene la provincia del campo petrolero del continente medio. Esta cuenca sedimentaria se encuentra en el oeste de Texas y el sureste de Nuevo México. Se extiende desde el sur de Lubbock, pasa por Midland y Odessa, hacia el sur casi hasta el río Grande en el sur de Texas central occidental y se extiende hacia el oeste hasta la parte sureste de Nuevo México. Se llama así porque tiene uno de los depósitos de rocas más gruesos del mundo del período geológico Pérmico. La gran cuenca del Pérmico comprende varias cuencas componentes; de estos, Midland Basin es el más grande, Delaware Basin es el segundo más grande y Marfa Basin es el más pequeño. La cuenca del Pérmico cubre más de 86 000 millas cuadradas (220 000 km2) y se extiende a través de un área de aproximadamente 250 millas (400 km) de ancho y 300 millas (480 km) de largo.
La cuenca del Pérmico presta su nombre a una gran área de producción de petróleo y gas natural, parte del área de producción de petróleo del continente medio. La producción total de esa región hasta principios de 1993 superó los 14.900 millones de barriles (2,37×109 m3 ). Las ciudades de Texas de Midland, Odessa y San Angelo sirven como sede para las actividades de producción de petróleo en la cuenca.
La Cuenca Pérmica también es una fuente importante de sales de potasio (potasa), que se extraen de depósitos estratificados de silvita y langbeinita en la Formación Salado de edad Pérmica. Sylvite se descubrió en núcleos de perforación en 1925 y la producción comenzó en 1931. Las minas están ubicadas en los condados de Lea y Eddy, Nuevo México, y son operadas por el método de cámara y pilar. La halita (sal de roca) se produce como subproducto de la extracción de potasa.
Componentes
Cuenca Delaware
La cuenca de Delaware es el mayor de los dos lóbulos principales de la cuenca del Pérmico dentro del promontorio del cinturón de empuje Ouachita-Marathon separado por la plataforma de la cuenca central. La cuenca contiene sedimentos que datan de Pensilvania, Wolfcampian (Formaciones Neal Ranch y Lenox Hills), Leonardian (Avalon Shale) y Guadalupian temprano. La cuenca de Delaware que se sumerge hacia el este se subdivide en varias formaciones (Figura 2) y contiene aproximadamente 25 000 pies (7600 m) de limolita laminada y arenisca. Aparte de los sedimentos clásticos, la cuenca de Delaware también contiene depósitos de carbonato del grupo montañoso de Delaware, que se originaron en la época guadalupiana cuando el canal Hovey permitía el acceso desde el mar a la cuenca.
Cuenca Midland
La cuenca Midland, que se sumerge hacia el oeste, se subdivide en varias formaciones (Figura 4) y está compuesta de limolita laminada y arenisca. La cuenca Midland se llenó a través de un gran delta subacuático que depositó sedimentos clásticos en la cuenca. Aparte de los sedimentos clásticos, la cuenca Midland también contiene depósitos de carbonato que se originaron en la época guadalupiana, cuando el canal Hovey permitía el acceso desde el mar a la cuenca.
Plataforma Cuenca Central
La plataforma de la cuenca central (CBP) es un bloque de sótano levantado tectónicamente cubierto por una plataforma de carbonato. El CBP separa las cuencas de Delaware y Midland y se subdivide en varias formaciones, desde la más antigua a la más joven, las formaciones Neal Ranch, Lennox Hills, Abo, Yeso, Glorieta, San Andres, Grayburg, Queen, Seven Rivers, Yates y Tansill (Figura 5). La secuencia comprende principalmente depósitos de arrecifes de carbonato y sedimentos clásticos marinos poco profundos.
Estanterías este y noroeste
Las plataformas oriental y noroccidental están compuestas por arrecifes de borde de plataforma y carbonatos de plataforma que flanquean las cuencas de Delaware y Midland que ascienden hasta convertirse en limolitas y evaporitas. Las plataformas oriental y noroccidental se subdividen en las formaciones San Andres, Grayburg, Queen, Seven Rivers, Yates y Tansill.
Canal de San Simón
El Canal de San Simón es un estrecho sinclinal que separaba la Plataforma de la Cuenca Central de la Plataforma Noroccidental durante las épocas leonardiana y guadalupiana.
Canal de Sheffield
El canal de Sheffield separa el margen sur de la cuenca Midland de la plataforma sur y el cinturón de empuje Ouachita-Marathon durante las épocas leonardiana y guadalupiana.
Canal Hovey
El canal Hovey es un nivel topográfico bajo ubicado en el extremo sur de la cuenca de Delaware, que permitía el acceso al mar de Panthalassa durante la época guadalupiana. El canal Hovey fue originalmente un anticlinal que se formó durante la falla precámbrica y fue la principal fuente de agua de mar para la cuenca de Delaware. El cierre del Canal Hovey hacia el final del Período Pérmico eventualmente causó la muerte del Arrecife Pérmico, ya que sin el agua que entraba a través del Canal, los niveles de salinidad aumentaron drásticamente en la Cuenca de Delaware y el arrecife no pudo sobrevivir.
Atolón Herradura
El atolón Horseshoe es una cadena arqueada inclinada hacia el oeste de montículos de arrecife de 175 millas (282 km) de largo ubicada en la cuenca Midland, que consta de 1804 pies (550 m) de piedra caliza acumulada en el Pensilvania y 1099 pies (335 m) en el Pérmico, con 15 reservorios de petróleo significativos de 6,099 pies (1,859 m) a 9,902 pies (3,018 m) de profundidad. El complejo de arrecifes consta de calizas de paja, cañón y cisco del Pensilvanio Superior, cubiertas por areniscas Wolfcamp del Pérmico Inferior y lutitas de origen terrígeno que progresan de noreste a suroeste. El primer pozo de producción, Seabird Oil Company of Delaware No. 1-B J. C. Caldwell, se completó en 1948.
Historia deposicional
La cuenca del Pérmico es el depósito más grueso de rocas del período Pérmico en la Tierra que se depositaron rápidamente durante la colisión de América del Norte y Gondwana (América del Sur y África) entre finales del Misisipí y el Pérmico. La Cuenca Pérmica también incluye formaciones que datan del Período Ordovícico, hace 445 millones de años (mya).
Proterozoico
Antes de la ruptura del supercontinente precámbrico y la formación de la geometría moderna de la cuenca pérmica, la sedimentación marina poco profunda en la ancestral cuenca del Tobosa caracterizaba el entorno marino poco profundo del margen pasivo. La cuenca de Tobosa también contiene rocas de basamento que datan de hace 1330 millones de años (mya), y que aún son visibles en las actuales montañas de Guadalupe. La roca del sótano contiene granito de biotita y cuarzo, descubierto a una profundidad de 12 621 pies (3847 m). En las cercanas montañas Apache y Glass, la roca del sótano está hecha de arenisca metamorfoseada y granito de edad precámbrica. Toda el área también está sustentada por rocas máficas en capas, que se cree que son parte de Pecos Mafic Igneous Suite, y se extiende 220 millas (360 km) hacia el sur de los EE. UU. Se ha fechado en 1163 millones de años.
Paleozoico temprano a medio (Cámbrico tardío a Misisipiense)
Período Ordovícico (485,4–443,8 millones de años)
Cada período de la Era Paleozoica ha contribuido con una litología específica a la cuenca del Tobosa, acumulándose en casi 6600 pies (2000 m) de sedimento al comienzo del Período Pensilvania (323,2–298,9 millones de años). El Grupo Montoya es la formación rocosa más joven de la cuenca del Tobosa y se formó en el Período Ordovícico (485,4–443,8 millones de años) y se asienta directamente sobre las rocas ígneas y metamórficas del basamento. Las rocas del Grupo Montoya se describen como dolomita calcárea cristalina de grano fino a medio gris claro a medio. Estas rocas a veces estaban intercaladas con esquisto, piedra caliza de color gris oscuro y, con menos frecuencia, pedernal. la secuencia del Grupo Montoya está formada por caliza carbonatada y dolomita, que se describe como densa, impermeable y no porosa, y se encuentra más comúnmente en el afloramiento de Glass Mountains, con un espesor que varía de 151 a 509 pies (46 a 155 m).
Período Silúrico (443,8–419,2 millones de años)
Durante el Período Silúrico, la cuenca del Tobosa experimentó cambios dramáticos en el nivel del mar que llevaron a la formación de múltiples grupos rocosos. El primero de estos grupos, llamado Formación Fusselman, se compone principalmente de dolomita de color gris claro, de grano medio a grueso. El grosor de esta formación varía de 49 a 164 pies (15 a 50 m), y partes de la Formación Fusselman también estuvieron sujetas a karstificación, lo que indica una caída en el nivel del mar. El segundo grupo de rocas que se formó durante el Período Silúrico se llama Formación Wristen, que es una roca rica en lodo, esquisto y dolomita que alcanza un espesor de 1,480 pies (450 m) en algunos lugares. La karstificación de la Formación Fusselman muestra que se produjo una caída en el nivel del mar, pero los niveles del mar volvieron a subir durante un evento transgresor, que condujo a la creación de la Formación Wristen. Luego, los niveles del mar volverían a descender, lo que provocaría una mayor exposición, erosión y karstificación de estas formaciones.
Período Devónico (419,2–358,9 millones de años)
La Formación Treinta y Uno se desarrolló durante el Período Devónico. Esta formación se caracteriza por sus lechos de piedra caliza, pedernal y pizarra, algunos de los cuales tenían un espesor máximo de 980 pies (300 m). esta formación tenía muchos tipos diferentes de piedra caliza, incluida la piedra caliza silícea de color claro, dominada por pedernal, rica en crinoideos y arenosa. La Formación Thirtyone es muy similar a la formación del Período Mississippiano, lo que probablemente se deba a que hubo poco o ningún cambio en el medio ambiente durante este tiempo.
Período de Mississippi (358,9–323,2 millones de años)
La piedra caliza del Misisipi es la principal formación que se desarrolló durante este Período. Esta formación, similar a la Formación Thirtyone mencionada anteriormente, está compuesta principalmente de piedra caliza y lutita. Los lechos de piedra caliza se describen como "marrón a marrón oscuro, microcristalinos a muy finamente cristalinos, comúnmente arenosos y dolomíticos", mientras que los lechos de lutitas son "grises a negros, duros, laminares, pirítico, orgánico y muy silíceo". La piedra caliza del Misisipi varía entre 49 y 171 pies (15 a 52 m) de espesor, aunque generalmente es más delgada hacia la parte sur de la cuenca de Tobosa.
Barnett Shale es la segunda formación que se desarrolló durante el Período Misisipi. Se compone principalmente de lutita marrón limosa y arenisca y limolita de grano fino. Esta formación era mucho más gruesa que la piedra caliza del Mississippi, con un rango de 200 a 460 pies (60 a 140 m). El mayor espesor puede explicarse por una mayor sedimentación en el área, que probablemente fue causada por la actividad tectónica en la región.
Actividad tectónica durante el Período Misisipiense
La orogenia de Ouachita ocurrió durante el Misisipiense tardío, lo que llevó a la actividad tectónica en la región. El subsiguiente plegamiento y fallamiento causado por esta Orogenia llevó a que la Cuenca Tobosa se dividiera en tres secciones: la Cuenca Delaware, la Cuenca Midland y la Plataforma de la Cuenca Central. El final del Período Misisipi también condujo al comienzo de la formación del moderno Complejo de Arrecifes Pérmicos. El legado del Paleozoico temprano a medio son casi 6600 pies (2000 m) de sedimentos que se acumularon debido a una sedimentación casi ininterrumpida.
Paleozoico tardío (Pensilvanio a Pérmico)
Período de Pensilvania (323,2–298,9 millones de años)
El Período de Pensilvania marcó el comienzo de los procesos geológicos que darían forma a la Cuenca Pérmica en lo que vemos hoy. Los eventos de ruptura durante el Período Cámbrico (Paleozoico temprano) dejaron zonas de fallas en la región. Estas zonas de fallas actuaron como planos de debilidad para las fallas que más tarde se iniciaron con la Orogenia Ouachita. Estas zonas de fallas provocaron que la Cuenca Tobosa se transformara, debido a la actividad tectónica, en el Complejo Arrecife Pérmico, que consta de tres partes: la Plataforma de la Cuenca Central, que está rodeada por fallas, y las Cuencas Midland y Delaware a ambos lados. Los sedimentos del Misisipi están ausentes debido a la erosión oa la no deposición. Las lutitas marinas se depositaron en el centro de las cuencas de Delaware, Midland y Val Verde, mientras que las cuencas' La periferia vio la deposición de sedimentos marinos someros, de plataforma carbonatada y de piedra caliza.
La Formación Morrow
La Formación Morrow de Pensilvania Temprana subyace a la Formación Atoka. El Morrow es un importante reservorio formado por sedimentos clásticos, areniscas y lutitas, depositados en un ambiente deltaico.
Otras formaciones
El Período de Pensilvania también condujo al desarrollo de otras formaciones geológicas, aunque ninguna tuvo la importancia de la Formación Morrow. La Formación Atoka se encuentra de manera conformable sobre la Formación Morrow y se caracteriza por su piedra caliza rica en fósiles intercalada con esquisto, que alcanza un espesor máximo de 660 pies (200 m). Durante la formación del Atoka, todavía se estaba produciendo un levantamiento en la región, lo que provocó un aumento de la sedimentación a medida que se erosionaban las tierras altas circundantes. El aumento de la sedimentación condujo a la formación de areniscas de grano medio a grueso. En la Formación Atoka, son visibles las primeras estructuras de arrecifes que se formaron en la cuenca de Delaware.
La formación Strawn se formó después de Atoka, también durante el período de Pensilvania, y alcanzó un espesor máximo de 660 pies (200 m). En esta formación hubo un aumento significativo de montículos arrecifales. La formación Strawn se compone principalmente de piedra caliza masiva, junto con "arenisca de grano fino a medio, lutita de color gris oscuro a gris claro y, ocasionalmente, lutita bituminosa de color marrón rojizo, gris verdoso". En esta formación se conservó un gran número de diferentes tipos de fósiles, incluidos braquiópodos, foraminíferos, briozoos, corales y crinoideos.
El período de Pensilvania también incluye otras dos formaciones, las formaciones Canyon y Cisco, que son importantes debido a los importantes yacimientos de petróleo descubiertos en ellas.
Período Pérmico (298,9–251 millones de años)
El Período Pérmico fue una época de gran construcción de arrecifes para transformar el Complejo de Arrecifes Pérmicos en un importante sistema de arrecifes, con formaciones rocosas de edad Pérmica que constituyen el 95 % de los afloramientos actuales en la Cuenca Pérmica. Al considerar cualquier tipo de construcción de arrecifes que ocurrió en el Pérmico, es importante tener en cuenta que la tectónica desempeñó un papel importante. Durante este período, el supercontinente de Pangea, que duró de 335 a 175 millones de años, comenzó a desmoronarse. Pangea estaba agrupada cerca del ecuador y rodeada por el superocéano Panthalassa, con la Cuenca Pérmica ubicada en su borde occidental dentro de los 5 a 10 grados del ecuador. Cualquier entorno de construcción de arrecifes necesitaría una fuente de agua, y la cuenca de Delaware estaba ubicada cerca de un mar marginal. Gracias al canal Hovey, este mar transportó agua a la cuenca de Delaware. Las temperaturas globales durante este tiempo eran cálidas, ya que el clima mundial estaba cambiando de casa de hielo a invernadero. Este aumento de las temperaturas globales también provocó el derretimiento de las masas de hielo ubicadas hacia el Polo Sur, lo que luego provocó un aumento en el nivel del mar.
El Período Pérmico se ha dividido en Épocas principales, cada una de las cuales tiene una subdivisión separada. En cada subépoca, se formó una formación diferente en las diferentes partes del Complejo del Arrecife Pérmico.
Época cisuraliana (298,9–272,3 millones de años)
La época cisuraliana contenía dos eras, la wolfcampiana y la leonardiana, ambas tienen una formación geológica en la cuenca del Pérmico que lleva su nombre.
La Formación Wolfcampian se encuentra sobre la Formación Pennsylvanian y es la primera formación del Período Pérmico. Su composición varía en función de su ubicación en la Cuenca, siendo la parte más septentrional más rica en lutitas. El espesor de esta formación también varía, alcanzando un máximo de 1600 pies (500 m). El Wolfcampian se compone principalmente de lutita gris a marrón y piedra caliza marrón de grano fino, dominada por pedernal. También hay capas intercaladas de arenisca de grano fino que se encuentran dentro de la formación.
La formación principal que queda de la era leonardiana se llama piedra caliza Bone Spring, que alcanza un espesor máximo de 2000 pies (600 m) y se encuentra directamente debajo del complejo de arrecifes Capitán. La piedra caliza de Bone Spring se puede dividir en dos formaciones: Victorio Peak Member, que consta de enormes lechos de piedra caliza que miden hasta 98 pies (30 m); y el Cutoff Shale Member, que está formado por lutita silícea negra, laminar y arenisca arcillosa. La piedra caliza Bone Spring consiste en varios fósiles, como briozoos, crinoideos y espiriferos, pero carece de algas y esponjas que abundan en el resto del Complejo del Arrecife Pérmico. Las rocas de la piedra caliza Bone Spring se encuentran predominantemente en la cuenca de Delaware, pero el miembro Victorio Peak se extiende hasta el área del margen de la plataforma.
Época guadalupiana (272,3–259,8 millones de años)
La Época Guadalupiana recibió su nombre de las Montañas de Guadalupe, ya que esta época en el Pérmico es cuando la construcción de arrecifes fue más eficiente. Con una duración de aproximadamente 272 a 260 millones de años, esta época estuvo dominada por el grupo montañoso de Delaware, que se puede subdividir en divisiones rocosas según la ubicación en el complejo del arrecife Pérmico.
Formación de cañón de maleza
La primera formación que constituye el grupo montañoso de Delaware es la formación Brushy Canyon, y se encuentra en la cuenca de Delaware. La Formación Brushy Canyon está formada por capas finas intercaladas de arenisca de cuarzo maciza y de grano fino que alternan, así como arenisca arcillosa de color marrón a negro. Esta formación alcanza un espesor máximo de 1150 pies (350 m), pero se adelgaza significativamente a medida que se acerca a los márgenes de la cuenca debido al traslape transgresivo. La Formación Brushy Canyon también contiene pequeños parches de arrecifes, marcas onduladas y estratos cruzados, que indican que la cuenca de Delaware tenía un ambiente de aguas poco profundas en este momento.
Formación Cañón Cerezo
La siguiente unidad del grupo montañoso de Delaware es Cherry Canyon, que tenía múltiples subunidades diferentes y se extendía hacia la cuenca de Delaware y los entornos de la plataforma circundante. La Formación Cherry Canyon se puede subdividir en cuatro subunidades, cada una de las cuales se analizará brevemente.
Formación del Portal Inferior
El miembro de Lower Getaway es una piedra caliza que tiene diferentes características según su ubicación en la cuenca de Delaware y contiene parches de arrecifes cerca del margen de la cuenca. Estos arrecifes se encuentran a menudo en conglomerados de piedra caliza y brechas. El Upper Getaway Member es más consistente y se caracteriza por ser una dolomía de capas gruesas que se integra a la Formación San Andrés a medida que avanza hacia la plataforma. La unidad intermedia de la formación Cherry Canyon es el miembro South Wells, que está compuesto de arenisca y se integra en el arrecife Goat Seep a medida que avanza hacia la plataforma de la cuenca.
Miembro Manzanita
La unidad superior es el Miembro Manzanita, que consta de dolomita, y se pellizca debajo de la Formación Capitán a medida que avanza hacia los márgenes de la cuenca. Los cuatro miembros de la Formación Cherry Canyon han sufrido dolomitización cerca de los márgenes de la cuenca. Esto es evidente ya que los restos bioclásticos de calcita/aragonito que existían como parte de esta formación se han conservado como moldes en la dolomita. Algunos autores han sugerido que los clastos y los escombros podrían haber sido dolomíticos al depositarse, pero eso es improbable ya que los escombros procedían del arrecife, que no era dolomítico.
Formación Bell Canyon
La formación Bell Canyon es la siguiente unidad en el grupo montañoso de Delaware y es la unidad de edad equivalente a la formación Capitan Reef que se formó en la plataforma. La formación Bell Canyon consiste en "piedra caliza de grano fino, no fosilífera, de color gris oscuro a negro". Toda la Formación Cherry Canyon y la parte inferior de la Formación Bell Canyon tienen delgadas intercalaciones de piedra caliza bioclástica de color oscuro y arenisca de grano fino. A medida que estas formaciones se mueven hacia los márgenes de la cuenca, la arenisca se acuña y la caliza se espesa en lechos masivos de metros de espesor que contienen taludes de arrecife.
Formación de arrecifes de filtración de cabras
La formación Goat Seep Reef se encuentra en el margen de la plataforma y se integra con la formación Getaway en la cuenca y la formación San Andres hacia la plataforma. Esta formación se describe como de 350 m (1150 pies) de espesor, 1600 m (una milla) de largo y está compuesta en su totalidad por dolomita masiva. En la mitad inferior de la formación, la dolomita se estratifica en lechos macizos. Esta formación también contiene mohos de organismos destruidos por el proceso de dolomitización.
Construcción de arrecifes en la Época Guadalupiana
La Época Guadalupiana es una de las más exitosas en la historia en términos de construcción de arrecifes, ya que la mayoría de los arrecifes del Pérmico alcanzaron su máximo tamaño, diversidad, extensión y abundancia durante esta Época, siendo el Arrecife Capitán uno de los más famosos. ejemplos En el Guadalupiense, los arrecifes eran abundantes en todo el mundo y crecían en lugares como la cuenca de Delaware, la cuenca de Zechstein en Europa del Este, a lo largo del océano Tethys y en plataformas de agua fría en el océano Panthalassa. El final de esta edad de oro para la construcción de arrecifes se produjo debido a la 'crisis de los arrecifes guadalupienses finales', que implicó caídas globales en los niveles del mar y fluctuaciones regionales de salinidad. El movimiento y la colisión de microcontinentes durante la ruptura de Pangea también provocó la destrucción de muchos arrecifes guadalupianos. Incluso con la cantidad de arrecifes de esa época que han sido destruidos, quedan más de 100 arrecifes guadalupianos en el mundo, la mayor cantidad de cualquier época del Pérmico.
Crecimiento del arrecife durante el Pérmico superior
El crecimiento de Capitan Reef, al que se hace referencia como un "miembro masivo" debido a que se formó a partir de piedra caliza masiva, se puede describir en tres etapas. La primera etapa es el establecimiento del arrecife y su rápido crecimiento. Debido a las tasas más lentas de hundimiento de este tiempo, el arrecife pudo construirse rápidamente. Una vez que el arrecife alcanzó el nivel del mar, comenzó a crecer horizontalmente, ya que ya no podía crecer verticalmente. El ambiente del arrecife durante la primera etapa de desarrollo se describió como cálido (alrededor de 68 °F (20 °C)), agua clara, poco profunda, de alta energía, libre de desechos y que tenía un nivel de salinidad normal de 27 a 40 ppt (partes por mil). El agua de la cuenca aportó gran cantidad de nutrientes, ya que hubo un continuo afloramiento de agua que mezcló agua marina recién traída con agua anóxica del fondo de la cuenca. Se describe que la composición del arrecife está formada principalmente por esponjas erectas, que tienen esqueletos grandes y rígidos, y abundantes algas rojas, micrita microbiana y cemento inorgánico. La micrita microbiana trabajó para atrapar sedimentos.
Una de las esponjas más destacadas que componían el Arrecife Capitán era la familia de esponjas Guadalupiidae, una esponja que apareció por primera vez en Glass Mountains a mediados del Pérmico y se había extendido a la cuenca de Delaware a finales de Pérmico.
Hubo más cambios ambientales para marcar la segunda etapa de la formación del Capitán Arrecife. Este período de crecimiento estuvo marcado por cambios eustáticos en los niveles globales del mar, debido a las frecuentes glaciaciones. El arrecife experimentó un gran crecimiento vertical en esta etapa y creció a un ritmo lo suficientemente rápido como para mantenerse al día con el aumento del nivel del mar. El Capitán Reef también encontró una base estable sobre los escombros del arrecife y el talud que descansaba en sus laderas, y esta base permitió que el arrecife creciera hacia afuera. En algunos lugares, los nutrientes y minerales eran tan abundantes que el Capitán Arrecife creció a casi 50 km del punto de partida.
Muerte de arrecifes durante el Pérmico Tardío
La tercera etapa del Capitán Arrecife es la muerte del sistema de arrecifes. Las corrientes oceánicas en el Pérmico jugaron un papel muy importante en la creación del clima de la región y ayudaron en el crecimiento y muerte del Capitán Arrecife. El clima de la región de la cuenca era cálido y árido, lo que se muestra en los depósitos de evaporitas que se pueden encontrar en la región del arrecife posterior.
El final del crecimiento y la acumulación del Complejo del Arrecife Pérmico estuvo influenciado por la tectónica. Durante el final del Período Pérmico, el supercontinente de Pangea estaba comenzando a romperse, lo que cambió drásticamente las condiciones que antes eran favorables para el crecimiento de los arrecifes. El cambio en la tectónica limitó el intercambio de agua de mar en el canal Hovey, lo que luego condujo a un aumento de la salinidad en la cuenca del Pérmico. El arrecife no pudo sobrevivir a este cambio drástico en la salinidad del agua y, por lo tanto, fue destruido.
Hasta el Guadalupiano, la cuenca del Pérmico tenía una circulación de agua adecuada con agua dulce proveniente del Canal Hovey. El crecimiento de evaporita a lo largo de las partes del fondo de la cuenca mostró que la columna de agua probablemente estaba estratificada y era euxínica, lo que significa que el agua era tanto anóxica como sulfurosa. Los pasajes entre las cuencas de Delaware y Midland se restringieron debido a cambios tectónicos, y esto provocó que aumentara la salinidad del agua. El aumento de las temperaturas a finales del Pérmico combinado con el aumento de la salinidad provocó la extinción del Arrecife Capitán, así como la formación de evaporitas con la cuenca.
Las capas de evaporitas que se formaron como resultado del aumento de la salinidad se denominan Formación Castilla. Esta formación consta de capas alternas de yeso/anhidrita y caliza, así como lechos masivos de yeso/anhidrita, sal y algo de caliza. La unidad mide casi 4300 pies (1300 m) en total y se formó durante la época lopingiana. Las capas individuales (láminas) de yeso/anhidrita tienen entre 0,039 pulgadas (1 mm) y 3,9 pulgadas (10 cm) de espesor, lo que se cree que se correlaciona con la salinidad de la cuenca año tras año.
El Arrecife Capitán había sido alterado diagenéticamente al principio de su historia, especialmente después de la deposición de la Formación Castile. Hay evidencia de alteración del tejido a lo largo de esta formación, lo que se cree que indica el proceso de deshidratación y rehidratación del yeso y las anhidritas. También hay evidencia de calcitización por evaporita. El sistema de arrecifes estuvo enterrado hasta que quedó expuesto en la Era Mesozoica como resultado de la actividad tectónica de la Orogenia Laramide. Los arrecifes de esquisto y carbonato de aguas profundas de las cuencas de Delaware y Midland y la plataforma de la cuenca central se convertirían en lucrativos yacimientos de hidrocarburos.
Tramos de facies generalizados de la cuenca del Pérmico
La cuenca del Pérmico se divide en cinturones de facies generalizados diferenciados por el entorno de depósito en el que se formaron, influenciados por el nivel del mar, el clima, la salinidad y el acceso al mar.
Tracto de sistemas Lowstand
La reducción del nivel del mar expone las regiones perimareales y, potencialmente, el margen de la plataforma, lo que permite que las areniscas de canal lineal corten la plataforma, se extiendan más allá del margen de la plataforma sobre los carbonatos del talud y se abran en abanico hacia la cuenca. Las planicies de marea durante un nivel bajo contienen areniscas eólicas y limolitas sobre litofacies supramareales del tracto de sistemas transgresivos. El relleno de la cuenca durante un nivel bajo se compone de lechos de carbonato delgado entremezclados con arenisca y limolita en la plataforma y lechos de arenisca dentro de la cuenca.
Tracto de sistemas transgresivos
Esta facies resulta de la abrupta profundización de la cuenca y el restablecimiento de la producción de carbonato. Los carbonatos como el wackstone bioturbado y el lodo de cal pobre en oxígeno se acumulan sobre las areniscas del tramo de los sistemas de monte bajo subyacentes en la cuenca y en el talud. Las planicies intermareales se caracterizan por caras supramareales de clima cálido y árido, como dolomudstones y dolopackstones. La cuenca se caracteriza por lechos carbonatados gruesos sobre la plataforma o cerca de ella, con el margen de la plataforma cada vez más empinado y las areniscas de la cuenca cada vez más delgadas.
Tracto de sistemas Highstand
La facies de tracto de los sistemas Highstand resulta de la desaceleración en el aumento del nivel del mar. Se caracteriza por la producción de carbonato en el margen de la plataforma y la deposición dominante de carbonato en toda la cuenca. La litofacies es de gruesos lechos de carbonatos en la plataforma y margen de plataforma y delgados lechos de arenisca en el talud. La cuenca se restringe por la formación de lechos rojos en la plataforma, creando evaporitas en la cuenca.
Historia tectónica
Durante el Cámbrico-Mississippian, la Cuenca Pérmica ancestral era el amplio margen marino pasivo de la Cuenca Tobosa que contenía depósitos de carbonatos y clásticos. En el Pensilvania temprano-Pérmico temprano, la colisión de América del Norte y la Tierra de Gondwana (América del Sur y África) provocó la orogenia hercínica. La orogenia herciniana dio como resultado que la cuenca de Tobosa se diferenciara en dos cuencas profundas (las cuencas de Delaware y Midland) rodeadas de plataformas poco profundas. Durante el Pérmico, la cuenca se volvió estructuralmente estable y se llenó de clásticos en la cuenca y carbonatos en las plataformas.
Fase de margen pasivo del Paleozoico Inferior (Precámbrico tardío-Misisipi, 850-310 millones de años)
Esta sucesión de margen pasivo está presente en todo el suroeste de EE. UU. y tiene un grosor de hasta 0,93 millas (1,50 km). La cuenca ancestral del Pérmico se caracteriza por una débil extensión de la corteza y un bajo hundimiento en el que se desarrolló la cuenca del Tobosa. La cuenca de Tobosa contenía carbonatos de plataforma y lutitas.
Fase de colisión (finales del Misisipi-Pensilvanio, 310-265 millones de años)
La geometría de dos lóbulos de la cuenca del Pérmico separados por una plataforma fue el resultado de la orogenia de colisión herciniana durante la colisión de América del Norte y la Tierra de Gondwana (América del Sur y África). Esta colisión levantó el cinturón plegado de Ouachita-Marathon y deformó la cuenca del Tobosa. La cuenca de Delaware resultó de la inclinación a lo largo de áreas de debilidad proterozoica en la cuenca de Tobosa. La compresión del sudoeste reactivó las fallas de cabalgamiento con buzamiento pronunciado y elevó la cresta de la Cuenca Central. El plegamiento del terreno del sótano dividió la cuenca en la cuenca Delaware al oeste y la cuenca Midland al este.
Fase de la Cuenca Pérmica (Pérmico, 265-230 millones de años)
La sedimentación rápida de clásticos, plataformas y estantes de carbonato y evaporitas procedió sinorogénicamente. Los estallidos de actividad orogénica están divididos por tres discordancias angulares en los estratos de la cuenca. Los depósitos de evaporita en la pequeña cuenca remanente marcan la etapa final de la sedimentación cuando la cuenca quedó restringida del mar durante la caída del nivel del mar.
Producción y reservas de hidrocarburos
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La Cuenca Pérmica es la cuenca productora de petróleo más grande de los Estados Unidos y ha producido un total acumulado de 28,9 mil millones de barriles de petróleo y 75 trillones de pies cúbicos de gas. Actualmente, a principios de 2020, se extraen de la cuenca más de 4 millones de barriles de petróleo por día. El ochenta por ciento de las reservas estimadas se encuentran a menos de 10 000 pies (3000 m) de profundidad. El diez por ciento del petróleo recuperado de la Cuenca Pérmica proviene de carbonatos de Pensilvania. Los reservorios más grandes se encuentran dentro de la plataforma de la cuenca central, las plataformas del noroeste y del este, y dentro de las areniscas de la cuenca de Delaware. Las litologías primarias de los principales yacimientos de hidrocarburos son calizas, dolomías y areniscas debido a sus altas porosidades. Sin embargo, los avances en la recuperación de hidrocarburos, como la perforación horizontal y la fracturación hidráulica, han ampliado la producción a lutitas petrolíferas compactas no convencionales, como las que se encuentran en Wolfcamp Shale.
Historial de recursos
En 1917, J. A. Udden, profesor de geología de la Universidad de Texas, especuló que Marathon Fold, asociado con Marathon Mountains, podría extenderse hacia el norte. Esta teoría del pliegue fue elaborada en 1918 por los geólogos R.A. Liddle y J. W. Beede. Se pensaba que la estructura potencial era una trampa potencial para el petróleo. Con base en esta teoría del pliegue de Marathon y las filtraciones de petróleo conocidas, comenzaron las perforaciones de prueba en la cuenca Pérmica oriental.
Las reservas de petróleo en Permian Basin fueron documentadas por primera vez por W.H Abrams en el condado de Mitchell, al oeste de Texas en 1920. El primer pozo comercial se abrió un año después, en 1921, en el recién descubierto campo petrolífero de Westbrook en el condado de Mitchell, a una profundidad de 2.498 pies (761 m). Inicialmente, se pensó que la cuenca del Pérmico tenía forma de cuenco, y los equipos de estudios geológicos no pudieron estudiar el interior de la cuenca debido a la falta de afloramientos. Los años siguientes incluyeron descubrimientos de múltiples campos petroleros, como el campo petrolero Big Lake (1923), el campo petrolero World (1925), el campo petrolero McCamey (1925), el campo petrolero Hendrick (1926) y Yates Oil Campo (1926). Todos estos descubrimientos se realizaron mediante perforación aleatoria o mapeo de superficies. Las pruebas geofísicas fueron vitales para mapear la región, ya que se utilizaron herramientas como sismógrafos y magnetómetros para encontrar anomalías en el área.
Para 1924, las empresas que establecieron oficinas geológicas regionales en la cuenca incluían California Company (Standard Oil of California), Gulf Oil, Humble (Standard Oil of New Jersey), Roxana (Shell Oil Company), Dixie Oil (Standard Oil of Indiana), Midwest Exploration (Standard Oil of Indiana) y The Texas Company.
Debido a las distancias y la falta de tuberías por donde mover el petróleo, las pruebas de perforación profunda eran pocas en la década de 1920, ya que los costos eran elevados. Como resultado, todos los pozos de petróleo hasta 1928 tenían menos de 5000 pies (1500 m) o 6000 pies (1800 m) de profundidad. Sin embargo, en 1928, el pozo de descubrimiento de la Universidad No. I-B encontró petróleo a 8.520 pies dentro de las formaciones ordovícicas de Big Lake. La exploración y el desarrollo aumentaron en la década de 1930 con el descubrimiento del campo petrolero Harper (1933), el campo petrolero Goldsmith (1934), el campo petrolero Foster (1935), el campo petrolero Keystone (1935), el campo petrolero Means (1934), el campo petrolero Wasson (1936-1937) y el campo Slaughter (1936). Durante la Segunda Guerra Mundial, la necesidad de petróleo en los EE. UU. se volvió urgente, lo que justificó los altos costos de la perforación petrolera profunda. Este avance llevó a que se encontraran importantes yacimientos de petróleo en todas las formaciones geológicas desde el Período Cámbrico hasta el Período Pérmico. Los descubrimientos significativos incluyeron el campo petrolero Embrar (1942), el campo petrolero TXL (1944), el campo petrolero Dollarhide (1945) y el campo petrolero Block 31 (1945).
En 1966, la producción de la Cuenca Pérmica midió 600 millones de barriles de petróleo, junto con 2,3 billones de pies cúbicos de gas, lo que totalizó $2 mil millones. Los valores de producción aumentaron sostenidamente gracias a la instalación de gasoductos y refinerías de petróleo en la zona, alcanzando una producción total de más de 14.900 millones de barriles en 1993.
Además del petróleo, uno de los principales productos básicos que se extrae de la cuenca del Pérmico es la potasa, que fue descubierta por primera vez en la región a fines del siglo XIX por el geólogo Johan August Udden. Los primeros estudios de Udden y la presencia de potasa en el pozo de Santa Rita entre 1100 y 1700 pies llevaron al Servicio Geológico de los Estados Unidos a explorar el área en busca de potasa, que fue muy importante durante la Primera Guerra Mundial, ya que EE. UU. ya no podía importarlo de Alemania. A mediados de la década de 1960, siete minas de potasa estaban operando en el lado de Nuevo México de la Cuenca Pérmica.
Producción actual
Hasta 2018, la Cuenca Pérmica ha producido más de 33 mil millones de barriles de petróleo, junto con 118 billones de pies cúbicos de gas natural. Esta producción representa el 20 % de la producción de petróleo crudo de EE. UU. y el 7 % de la producción de gas natural seco de EE. UU. Si bien se pensaba que la producción alcanzó su punto máximo a principios de la década de 1970, las nuevas tecnologías para la extracción de petróleo, como la fracturación hidráulica y la perforación horizontal, han aumentado la producción de manera espectacular. Las estimaciones de la Administración de Información Energética han pronosticado que las reservas probadas en la cuenca del Pérmico aún contienen 5 mil millones de barriles de petróleo y aproximadamente 19 billones de pies cúbicos de gas natural.
Preocupaciones ambientales
En octubre de 2019, los ejecutivos de los combustibles fósiles dijeron que hasta hace poco habían logrado avances en la reducción de la quema, que consiste en quemar gas natural. Las empresas de perforación se centran en la perforación y el bombeo de petróleo, que es muy lucrativo, pero el gas menos valioso que se bombea junto con el petróleo se considera un "subproducto". Durante el auge actual en los campos petrolíferos de Permian, la extracción de petróleo ha "superado con creces la construcción de oleoductos". por lo tanto, el uso de la quema ha aumentado junto con la ventilación de "gas natural y otros gases de efecto invernadero potentes directamente a la atmósfera", lo que provoca un efecto invernadero considerablemente mayor que la quema. Ambas prácticas son legales bajo los estados' legislación. La mayor parte del metano emitido proviene de un pequeño número de fuentes. Los datos satelitales muestran que el 3,7% del gas producido en la cuenca del Pérmico se pierde en fugas, lo que equivale al consumo de 7 millones de hogares de Texas. El precio del gas natural era tan bajo que las empresas más pequeñas que tienen la capacidad de gasoductos eligen quemar en lugar de pagar los costos de los gasoductos.
Condados y municipios de la Cuenca Pérmica
Debido a su importancia económica, la cuenca del Pérmico también ha dado su nombre a la región geográfica en la que se encuentra. Los condados de esta región incluyen:
- Andrews County pop. 18,705
- Borden County pop. 648
- Brewster County pop. 9,267
- Chaves County pop. 64,615
- Cochran County pop. 2,836
- Coke County pop. 3,370
- Concho County pop. 4,276
- Coke County pop. 3,320
- Cottle County pop. 1,389
- Crane County pop. 4,794
- Crockett County pop. 3.499
- Crosby County pop. 5,737
- Culberson County pop. 2,204
- Dawson County pop. 12,728
- Dickens County pop. 2.249
- Ector County pop. 166,223
- Eddy County pop. 58,460
- Edwards County pop. 1,928
- Fisher County pop. 3,974
- Floyd County pop. 5,837
- Gaines County pop. 20,901
- Garza County pop. 6,578
- Condado de Glasscock pop. 1,388
- Hale County pop. 33,406
- Hockley County pop. 23,021
- Howard County pop. 36,664
- Hudspeth County pop. 4,886
- Irion County pop. 1,536
- Jeff Davis County pop. 2.252
- King County pop. 265
- Kimble County pop. 4,362
- Kent County pop. 277
- Knox County pop. 3,653
- Lamb County pop. 13,158
- Lea County pop. 71,070
- Loving County pop. 169
- Lubbock County pop. 310,569
- Condado de Lynn pop. 5,951
- Martin County pop. 5,771
- McCulloch County pop. 7,987
- Condado de Menard pop. 2.139
- Midland County pop. 176,832
- Mitchell County pop. 8,145
- Motley County pop. 1,234
- Nolan County pop. 14,714
- Pecos County pop. 15,673
- Presidio County pop. 6,948
- Reagan County pop. 3,741
- Reeves County pop. 15,976
- Runnels County pop. 10,234
- Schleicher County pop. 2,895
- Scurry County pop. 16,703
- Sterling County pop. 1,291
- Stonewall County pop. 1,362
- Sutton County pop. 3.758
- Taylor County pop. 138,034
- Terrell County pop. 823
- Terry County pop. 12,287
- Tom Green County pop. 119,200
- Upton County pop. 3,671
- Val Verde County pop. 49,025
- Ward County pop. 11,720
- Winkler County pop. 7,720
- Yoakum County pop. 8,591
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