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Provincia Petrolera Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental

Pemex Exploración y Producción

Subdirección Técnica de Exploración

Versión 2.0, 2013

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Director de Pemex Exploración y Producción

Carlos A. Morales Gil

Subdirector de Exploración

J. Antonio Escalera Alcocer

Gerencia de Estudios Regionales

Guillermo Mora Oropeza

Activo de Exploración Tampico Misantla

José Guadalupe Galicia Barrios

Equipo de Trabajo

Jaime Patiño Ruiz

David Barrera González

Lourdes Clara Valdés

Juan Rogelio Román Ramos

Ernesto Miranda Canseco

Ulises Hernández Romano

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Contenido

1. Ubicación .................................................................................................................. 4

2. Marco Tectónico Estructural ...................................................................................... 4

2.1 Geología estructural ..................................................................................................... 4

2.2 Evolución tectónica estructural .................................................................................... 8

3. Marco Estratigráfico y Ambiente Sedimentario .......................................................... 8

4. Sistemas Petroleros ................................................................................................. 12

5. Bibliografía .............................................................................................................. 14

Figuras ........................................................................................................................ 14

Glosario ...................................................................................................................... 15

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Provincia Petrolera Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental

1. Ubicación

El Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental (CPSMO), forma la cadena de pliegues y fallas más

extensa de México (Fig. 1). Es una franja de estructuras anticlinales orientada NNW-SSE bien

definida que se extiende por los estados de Chihuahua, Durango, Coahuila, Nuevo León,

Tamaulipas, San Luis Potosí, Hidalgo, Puebla y Veracruz. Esta franja está formada por rocas

metamórficas del Precámbrico y Paleozoico y por rocas sedimentarias del Triásico, Jurásico y

Cretácico.

Figura 1. Mapa de ubicación de la Provincia Petrolera Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental.

2. Marco Tectónico Estructural

2.1 Geología estructural

Por sus características el CPSMO puede ser dividido en cinco provincias morfo-estructurales:

Primera, provincia de pliegues simples de dirección NNW-SSE bien definidos que se

localiza en su límite noroeste donde el CPSMO está cubierto por rocas volcánicas de la

Sierra Madre Occidental.

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Segunda, el sector transversal, entre Torreón Coah. y Monterrey N. L. en donde las

estructuras tienen una dirección transversal E-W, que cambian hacia la curvatura de

Monterrey N. L. a una dirección NNW-SSE, entre las poblaciones de Monterrey y

Aramberri, N. L.

Tercera, la Plataforma Valles-San Luis Potosí que inicia al sur de la población de Aramberri

N. L. y se extiende hasta Xilitla, S. L. P., presenta una deformación simple y ocupa una

posición estructural baja.

Cuarta, la provincia denominada Cadena Alta que es un conjunto continuo que forma

entre Torreón, Coah. y Aramberri, N. L., una curvatura convexa hacia el NE, limita

bruscamente al norte de la Plataforma de Valles-San Luis Potosí (Tardy, et al., 1975).

Quinta, la porción SE que corresponde a la plataforma de Córdoba, que consiste de

carbonatos del Cretácico con poca deformación, entre las unidades altamente deformadas

de la Sierra de Zongolica al oeste y la Cuenca Terciaria de Veracruz al este.

Los estilos estructurales varían significativamente a lo largo del CPSMO, dependiendo

principalmente de la litología de los despegues dominantes (Fig. 2). Donde las evaporitas están

presentes, la deformación produjo típicamente pliegues grandes, angostos a isoclinales, con

planos axiales subverticales y pocas cabalgaduras. En áreas caracterizadas por el despegue en

estratos clásticos o carbonatados o en rocas metamórficas, la deformación produjo cabalgaduras

imbricadas y plegamientos relacionados con fallas.

Figura 2. Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental (blanco), líneas interrumpidas largas muestran los

límites de los depósitos de evaporitas yesos-anhidritas del Jurásico Superior, las líneas interrumpidas

cortas muestran los límites de los depósitos de evaporitas yesos-anhidritas del Cretácico Inferior, (Aranda-

García et al., 1993).

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La paleogeografía tuvo una influencia significativa, aunque indirecta, en el desarrollo regional del

CPSMO. La cuenca del “Mar Mexicano”, delimitado por el margen sur de la Isla de Coahuila, el arco

de Tamaulipas y el borde occidental de la plataforma Valle-San Luis Potosí, acumuló evaporitas del

Jurásico Superior que tienen un papel importante en la formación de la franja cabalgante del

CPSMO. Las evaporitas del Cretácico Inferior en la mitad sur de la plataforma Valles-San Luis Potosí

también fueron significativas en la formación de la protuberancia del CPSMO.

Los niveles de despegue del CPSMO varían según la zona. En las Sierras Transversales y la Saliente

de Monterrey, el despegue principal está dentro de la Formación Olvido del Jurásico Superior (Fig.

3); entre Victoria y Villa Bustamante (Fig. 4), los despegues están en los esquistos paleozoicos, en

la Formación Otates del Cretácico Inferior y cerca de la cima de la Formación Agua Nueva del

Cretácico Superior; en el sector Huayacocotla, los despegues principales se encuentran en las

formaciones Huayacocotla del Jurásico Inferior y Pimienta del Jurásico Superior con despegues

significativos también en el Esquisto Paleozoico.

Figura 3. Perspectiva de la saliente de Monterrey y estilo de deformación (Aranda-García et al., 1993).

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Figura 4. Transecto Villa Bustamante–Ciudad Victoria (Modificado de Aranda-García et al., 1993).

Regionalmente, el cambio de depositación en el Cretácico Tardío de carbonatos a clásticos indica

el inicio de deformación laramídica. En la Provincia Petrolera Tampico-Misantla se han observado

discordancias marcadas por conglomerados entre el Eoceno inferior y el Eoceno medio (aprox. 50

M. a.), que se relacionan con levantamientos del CPSMO.

La faja de pliegues incluye sedimentos de cuenca en el frente de montaña y las cabalgaduras

afectan la Provincia Geológica Parras-La Popa, área Magiscatzin occidental y la Provincia Petrolera

Tampico-Misantla; la parte superior del grupo Difunta, del Cretácico Superior-Eoceno medio, de la

Provincia Geológica Parras-La Popa y la Formación Velasco-Chicontepec, del Paleoceno-Eoceno, en

la Provincia Petrolera Tampico-Misantla son sintectónicos y también muestran deformación.

Los esquistos Paleozoicos parecen haber suministrado planos de debilidad que permitieron que la

deformación laramídica incluyera basamento en los cabalgamientos. Las estructuras regionales

pre-mesozoicas se expresan generalmente como lineamientos magnéticos (de basamento), por lo

menos, cuatro importantes discontinuidades de rumbo definidas por lineamientos magnéticos

influyeron en los cabalgamientos laramídicos.

Las estructuras sepultadas pueden existir debajo del frente montañoso oriental (cabalgadura

frontal), desde Torreón a la Faja Volcánica Transmexicana.

Los vectores de movimiento parecen estar relacionados al transporte tectónico regional en

dirección nororiental, pero cambian a más o menos perpendiculares al frente de la montaña en la

saliente del CPSMO.

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El acortamiento típicamente es de cerca del 50% en el CPSMO fuera de la saliente. Dentro de la

saliente, el acortamiento es comúnmente alrededor de 30% pero puede bajar hasta 20% donde el

despegue en evaporitas está ausente.

Hay relación obvia entre magmatismo y tectónica. Aunque se registran capas de tobas en la

Formación San Felipe del Cretácico Superior, la mayoría de las rocas volcánicas pertenecen a la

Faja Volcánica Transmexicana con edades del Plioceno al Reciente. Las edades radiométricas dan

fechas de 41.7 +- 2.1 M.a. (Eoceno) para la intrusión en Concepción del Oro y 28.9 +- 2.7 M.a.

(Oligoceno) para una lava deformada en la Sierra San Pedro, al suroeste de San Julián. Una zona

este-oeste de intrusiones Terciarias a través de la parte norte (incluyendo Concepción del Oro) es

visible con datos magnéticos y se interpreta como posible pluma del manto o punto caliente

(Aranda, et al., 1993).

2.2 Evolución tectónica estructural

La evolución tectónica estructural de la provincia del Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental

se resume a continuación:

a). El movimiento del Jurásico Temprano a Tardío del Bloque Yucatán (Maya) hacia el sur,

alejándose de Norteamérica, produjo deformación transtensional a lo largo de las márgenes

orientales de los bloques de México y Guerrero.

b). Las cuencas “pull-apart” transtensionales y los fragmentos de la corteza continental flotantes

(plataformas Valles-San Luis Potosí, Tuxpan y posiblemente el Alto de Veracruz Exterior) formaron

la plantilla para las plataformas del Jurásico Tardío, Cretácico y Terciario y la sedimentación de

cuenca a lo largo de la margen occidental del Golfo de México.

c). Cambios de índices de convergencia y geometrías entre la corteza oceánica del Pacífico y el

oeste de México pueden estar relacionadas con impulsos tectónicos y tasas de sedimentación a lo

largo de la Sierra Madre Oriental.

3. Marco Estratigráfico y Ambiente Sedimentario

Las rocas más antiguas conocidas en el Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental (CPSMO) son

metamórficas, de edad Precámbrica y Paleozoica que representan el basamento de la columna

sedimentaria Mesozoica y de una fracción no metamórfica de depósitos Paleozoicos (Fig. 5).

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Figura 5. Tabla de correlación estratigráfica (Aranda-García, et al., 1993).

La sedimentación paleozoica identificada en los sectores de Ciudad Victoria, Tamp., y

Huayacocotla, Ver., está conformada en general por secuencias terrígenas y carbonatadas de

ambientes marinos someros.

La sedimentación mesozoica inició con acumulaciones de conglomerados, areniscas y limolitas

asociadas a una fase de secuencia rift de capas rojas durante el lapso Triásico Tardío - Jurásico

Medio (formaciones Nazas, Huizachal, Huayacocotla, Rosario y Cahuasas).

Desde el cierre del Jurásico Medio hasta el Cretácico Temprano, se desarrolló una sedimentación

carbonatada, evaporítica y arcillo-arenosa (formaciones Tepexic, Metate, La Joya, Zuloaga, La

Gloria, Olvido, La Caja, La Casita, Santiago, San Andrés, Chipoco, Tamán, Pimienta, Carbonera,

Taraises, Margas Miquihuana, Cupido, La Peña, Las Uvas, Ahuacatlán, Guaxcama, Tamaulipas

Periodo Época Edad Sierras transversas

Región de Cd. Victoria, Tam.

Plataforma Valles San Luís Potosí

Región de Tamazunchale S.L.P.

Pahuatlán, Pue

Región Zacapoaxtla, Pue.

Cuaternario

Terciario

Cretácico

RecientePleistoceno

Plioceno

Mioceno

Oligoceno

Eoceno

Paleoceno

Superior

Medio

Inferior

Superior

Medio

Inferior

Superior

Medio

Inferior

Jurásico

Triásico

Pérmico

Carbonífero

Pennsilvánico

Mississipico

Devónico

Silúrico

Ordovícico

Pale

ozoi

co

Cámbrico

Mes

ozoi

coCe

nozo

ico

Nazas

? ? Guacamaya

?

GneissNovillo

Sedimentario

PZ

Esquisto granjeno

PZ Sed.

Rocas Pre-Mesozoicas Esquistos

Mazatepec

HuayacocotlaHuayacocotla

GneissHuiznopala

HuizachalHuizachal

Huizachal

La Joya CahuasasCahuasas Cahuasas

La Casita Olvido

La Casita Pimienta

San Andrés

SantiagoTepexic

Tamaulipas Inf. Tamaulipas Inf.

Tamaulipas Sup. Otates

Tamaulipas Sup. Otates

V. De Gpe.

GuaxcamaTamaulipas Inf.

Margas Miquihuana

Otates Ahuacatlán

TamabraAbraTamaulipas Sup.

La Peña

Cupido Tamaulipas I.

Taraises Carbonera

La Caja La Casita

Cuesta del Cura Tamaulipas Sup.

Indidura

Parras Caracol

Difunta

Ahuichila

?

Aluvión Aluvión Aluvión Aluvión Aluvión

Agua Nueva

Méndez San Felipe

Cárdenas Tamasopo Sup.

Tamasopo Inf. Agua Nueva Agua Nueva

Méndez San Felipe

Méndez San Felipe

VelascoChicontepec

ERA

La Gloria Olvido Zuloaga

Pimienta

Chipoco Taman

SantiagoTepexic

Ausencia por erosión Contacto Inferior

?

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Inferior, Otates y Valle de Guadalupe), que representan una diversidad de ambientes litorales con

influencia de elementos paleogeográficos de plataforma y mar abierto (Figs. 6 y 7).

Figura 6. Mapa paleogeográfico del Kimmeridgiano (Santiago-Acevedo, et al., 1984).

Figura 7. Mapa paleogeográfico del Neocomiano (Santiago-Acevedo, et al., 1984).

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En el Cretácico Medio la sedimentación fue básicamente carbonatada (Fig. 8), en condiciones más

estables y uniformes d influenciada por extensas condiciones de plataforma, desarrollos

arrecifales y sectores de mar abierto, (Formaciones Acatita, Treviño, Cuesta del Cura, Tamaulipas

Superior, Tamabra y El Abra).

Fig. 8. Mapa paleogeográfico del Cretácico Medio (Santiago-Acevedo, et al., 1984).

Durante el Cretácico Tardío-Paleoceno se registro un cambio importante en la sedimentación con

el desarrollo de secuencias calcáreas y la aparición de series arcillo-calcáreas, arcillosas y arenosas

(Formaciones Indidura, Caracol, Agua Nueva, Tamasopo, Cárdenas, Parras, San Felipe, Méndez,

Grupo Difunta, Velasco y Chicontepec) que representan una fase temprana de depósitos

tectónicos.

Hacia el Cenozoico Tardío la unidad conglomerática Ahuichila, se depósito discordantemente

sobre rocas Mesozoicas y representa una secuencia continental asociada a una fase tardía de

depósitos tectónicos.

La paleogeografía de la extensión o transtensión Mesozoica en el CPSMO asociada a la apertura

del Golfo de México tuvo una relación más estrecha en la orogenia laramídica. Los efectos más

pronunciados se relacionan no a las propias estructuras más antiguas, sino a los patrones de

sedimentación implantados por las estructuras más antiguas. Por ejemplo, la distribución de las

evaporitas fue principalmente responsable del desarrollo de la franja cabalgante del CPSMO. Los

ambientes de depósito de cuenca y plataforma que resultaron de la deformación durante la

apertura del Golfo de México, produjeron paquetes estratigráficos variantes lateramente, que

respondieron a la deformación laramídica con diferentes estilos estructurales, y diferentes niveles

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de despegue. Además, los altos paleogeográficos del antepaís (Isla de Coahuila, Arco de

Tamaulipas, plataforma Valles-San Luis Potosí y la plataforma de Tuxpan), probablemente

formaron el alto de una rampa topográfica con echado al suroeste hacia la cuenca turbidítica

occidental que se desarrolló para formar el antepaís de la CPSMO.

4. Sistemas Petroleros

El Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental corresponde a estructuras sepultadas por debajo

del frente de la cabalgadura frontal, desde Torreón a la Faja Volcánica Transmexicana, y de esta

hacia el sur de la Cuenca de Veracruz, en esta última área se tiene producción de hidrocarburos en

fase líquida que se han relacionado al Sistema Petrolero Cretácico Medio-Cretácico Medio-

Superior (!) y que se discute en la Provincia Petrolera de Veracruz, en la parte norte se postula que

algunas de las estructuras enterradas pueden considerarse como un área con posibilidades de

contener hidrocarburos.

Una zona dentro del CPSMO que puede tener potencial, se encuentra entre Tamasopo y Río

Verde. Esta zona puede tener pliegues sepultados que incluyen a la Formación El Abra del

Cretácico Medio y las anhidritas Guaxcama del Cretácico Inferior con una cubierta del Cretácico

Superior que serviría de sello. Es posible que las rocas generadoras del Jurásico se encuentren en

la ventana de generación (Plataforma Valle-San Luis Potosí) y que los hidrocarburos hayan migrado

hacia las trampas en rocas de la Formación El Abra.

También es posible que las rocas generadoras del Jurásico Superior hayan generado hidrocarburos

que migraran a niveles inferiores en las trampas de la Formación Huayacocotla del Jurásico Inferior

o Formación Huizachal del Triásico Superior- Jurásico Inferior, y las rocas de la Formación

Guaxcama pudieron haber actuado como sello. Los indicadores térmicos en la Formación Cárdenas

sugieren que una parte de esta zona puede estar todavía en la ventana del petróleo o condensado

(Fig. 9).

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Figura 9. Jerarquización para el potencial de hidrocarburos (Aranda-García et al., 1993).

Otra zona que puede tener algún potencial, basándose en la manifestación en un pozo de agua,

existe cerca de San Antonio, Coah. (Eguiluz, 1992). En esta zona la mayoría de las unidades

almacenadoras están abiertas en la superficie, sin embargo, se encontró metano que se produjo

en lutitas de la Formación Parras del Cretácico Superior, en un sinclinal. Esto es prueba de que

existen hidrocarburos en esta zona del CPSMO y también sugiere que es más probable que se

encuentre gas.

En el CPSMO se han reconocido los riesgos en la prospección petrolera resumiéndose en dos

elementos. Primero, la mayoría de las rocas almacén del Cretácico están aflorando y segundo,

todos los datos geoquímicos de las rocas aflorantes indican que las rocas generadoras del Jurásico

(Formaciones Santiago, Tamán, Pimienta y La Casita) y la Formación Carbonera del KI, están

sobremaduras o están en la ventana de gas seco, por lo que se propone en general en el sector

norte del CPSM la presencia del Sistema Petrolero hipotético Tithoniano-Kimmeridgiano-Cretácico

(.).

Jerarquización para el potencial de hidrocarburos

Mas favorable de Petróleo

Mas favorable de Gas

Tiene potencial de Gas

De mucho riesgo (Gas ?)

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5. Bibliografía

Aranda-García, M.; Prost, G.; Ortuño-Arzate, S.; Banda-Hernández, J.; Eguiluz_Antuñano, S.;

Galicia-Barrios, J.; López-Arriaga, F.; Palma-González, M.; Patiño-Ruiz, J.; Marret, R.; Rosenfeld,

J.; Thompson, D.; Trout, M.; Couttolenc-Sánchez, F. y Vázquez-Meneses, M.; 1993. Proyecto:

Tectónica del Norte de México-La Sierra Madre Oriental. Proyecto Interno Pemex-Amoco-IMP.

Eguiluz de Antuñano, S., 1992. Presencia de Hidrocarburos en el Municipio de Arteaga, Coah.,

Boletín de la Asociación Mexicana de Geólogos Petroleros, v. 42, n. 1, p. 1-8.

Santiago-Acevedo, J.; Carrillo-Bravo, J. y Martell-Andrade, B., 1984. Geología Petrolera de

México. Evaluación de Formaciones en México- Schlumberger, p. 1-36.

Tardy, M., Longoria, J.F., Martínez, R. J. Mitre, S. L. M., Patiño A. M., Padilla S. R. y Ramírez R.C.,

1975. Observaciones generales sobre la estructura de la Sierra Madre Oriental: la aloctonía del

conjunto Cadena Alta-Altiplano Central, entre Torreón, Coah. y San Luis Potosí, S. L. P., México.

Rev. Int. Geol. U. N. A. M., no. 1, p. 1-11.

Figuras

Figura 1. Mapa de ubicación de la Provincia Petrolera Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental.

Figura 2. Cinturón Plegado de la Sierra Madre Oriental (blanco), líneas interrumpidas largas muestran los límites de los depósitos de evaporitas yesos-anhidritas del Jurásico Superior, las líneas interrumpidas cortas muestran los límites de los depósitos de evaporitas yesos-anhidritas del Cretácico Inferior, (Aranda-García et al., 1993).

Figura 3. Perspectiva de la saliente de Monterrey y estilo de deformación (Aranda-García et al., 1993).

Figura 4. Transecto Villa Bustamante – Ciudad Victoria (Modificado de Aranda-García et al., 1993).

Figura 5. Tabla de correlación estratigráfica (Aranda-García et al., 1993).

Figura 6. Mapa paleogeográfico del Kimmeridgiano (Santiago-Acevedo, et al., 1984).

Figura 7. Mapa paleogeográfico del Neocomiano (Santiago-Acevedo, et al., 1984).

Figura 8. Mapa paleogeográfico del Cretácico Medio (Santiago-Acevedo, et al., 1984).

Figura 9. Jerarquización para el potencial de hidrocarburos (Aranda-García et al., 1993).

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Glosario

(Magoon y Beaumont 2000)

Provincia Petrolera, es un área donde ocurren cantidades comerciales de petróleo o en la que se

ha identificado condiciones favorables para la acumulación de hidrocarburos (Potencial Medio-

Bajo).

Cuenca Sedimentaria, es una depresión rellena de rocas sedimentarias.

Sistema Petrolero, incluye el área en la cual se encuentra una roca madre activa, la red natural

distribución, y los descubrimientos de la ocurrencia de petróleo genéticamente relacionados.

Sistema Petrolero Conocido, correlación positiva aceite-roca madre o gas-roca madre (!)

Sistema Petrolero Hipotético, en ausencia de una correlación positiva petróleo-roca madre o

evidencia geoquímica (.)

Sistema Petrolero Especulativo, evidencia geológica o geofísica (?)