tesina “tectÓnica distensional de los fracturamientos en terrenos jurÁsicos”
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El presente es un informe de práctica pre-profesional desarrollado en las instalaciones de PeruPetro. Aquí se realizo un estudio integrado de la estratigrafía, microtectónica, y potencial hidrocarburífero de la Cuenca Lima. El cual se basa en datos de campañas de campo, en conjunto con trabajos anteriores en la zona. Esos datos, con ayuda de un software de procesamiento permitieron entender el grado de fracturamiento y las familias de diaclasas de las rocas volcánicas de la formación Puente Piedra. En el desarrollo de este trabajo, se recurrió a conceptos de tectónica distensiva, y a conceptos básicos de la exploración petrolera.TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLOGICA MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA
E.A.P. INGENIERIA GEOLOGICA
INFORME DE PRÁCTICA PRE-PROFESIONAL
“TECTÓNICA DISTENSIONAL DE LOS FRACTURAMIENTOS EN TERRENOS JURÁSICOS”
(VENTANILLA – PUNTA ANCÓN)
De: Jimmy Cotrina Cubas.
Para: Dr. Nestor Chacon Abad.
Lima-Perú
2011
AGRADECIMIENTOS
Mis más sinceros agradecimientos al Mg. Javier Jacay, investigador y
docente de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos de la EAP de
Ingeniería Geológica por sus enseñanzas, asesoramiento y amistad.
A los Grupos Funcionales SPE-GEOUNMSM (Society of Petroleum
Engineers, capítulo de estudiantes), OTE (Oficina Técnica del Estudiante)
que pertenecen a la Universidad Nacional Mayor de San Marcos por
brindarme todo el apoyo necesario para la realización del presente
trabajo.
A mis profesores de la EAP de Ingeniería Geológica, en especial al Ing. Luis
Reyes y al Dr. Néstor Chacón por compartir sus conocimientos, apoyo
constante y determinación en ayudar al desarrollo de futuros
profesionales.
A mis padres y amigos que sin su apoyo no hubiera finalizado este trabajo.
RESUMEN
El presente es un informe de práctica pre-profesional desarrollado en las
instalaciones de PeruPetro. Aquí se realizo un estudio integrado de la
estratigrafía, microtectónica, y potencial hidrocarburífero de la Cuenca
Lima. El cual se basa en datos de campañas de campo, en conjunto con
trabajos anteriores en la zona. Esos datos, con ayuda de un software de
procesamiento permitieron entender el grado de fracturamiento y las
familias de diaclasas de las rocas volcánicas de la formación Puente Piedra.
En el desarrollo de este trabajo, se recurrió a conceptos de tectónica
distensiva, y a conceptos básicos de la exploración petrolera.
Las sucesiones volcánicas y volcanosedimentarias que pertenecen a la
base de la columna estratigráfica del área de Lima se encuentran
afectados por un sistema de fracturas de carácter paralelo de una
dirección preferencial N-S, asociados estos a un sistema menor NE-SW a
E-W, fracturamientos de gran continuidad sea en la vertical como en
afloramiento; el análisis de estos sistemas de fracturas nos indican que se
encuentran asociados a sistemas distencionales, dicho estudio además
debe tener su continuidad en el offshore por tratarse de las mismas
unidades litológicas con sistemas en bloques fallados, este sistema de
fracturamientos puede ser así mismo de gran utilidad para la industria
pues puede ser considerado como reservorios de porosidad secundaria, ya
que estas rocas mesozoicas en offshore están cubiertas por sedimentos
terciarios.
INDICE
I) Introducción
II) Ubicación
III) Unidades geomorfológicas
IV) Geología del área de estudio
4) Estratigrafía
4.1) Mesozoico
4.1.1) Jurásico superior
4.1.1.1) Secuencia Volcánica-Sedimentaria
4.1.2) Cretáceo inferior
4.1.2.1) Secuencia silicoclásticos
A) Formación Salto del Fraile.
B) Formación Herradura.
C) Formación Marcavilca.
D) Formación Pucusana.
4.1.2.2) Secuencia carbonatada
A) Formación Pamplona.
B) Formación Atocongo.
4.1.2.3) Secuencia volcánico sedimentario
A) Grupo Casma.
5) Geología estructural
5.1) Estación Ancón
5.2) Estación Santa Rosa
5.3) Estación Playa ventanilla
I) INTRODUCCION
Los sistemas de fallamientos como los transcurrentes ocupan en ocasiones
amplias áreas los que fácilmente pueden apreciarse sobre el terreno o en
imágenes satelitales, pero en algunas áreas un amplio sistema de
fracturamiento son los que pueden responder distintamente sea a
distensión o comprensión, donde la importancia practica de estas
estructuras es muy importante para la porosidad y circulación de fluidos
(Suppe, 1985); en este trabajo presentamos observaciones de un sistema
de fracturamiento que acompañan a terrenos jurásicos de una parte de
los afloramientos de la costa del Perú central, fracturamientos que
pueden observarse por grandes distancias y ser constantes en la vertical
como puede observársele en los acantilados de la región costanera del
lugar.
Fig1. Sistemas de fallamientos.
II) UBICACIÓN
Las áreas de estudio del presente proyecto de investigación comprenden 3
zonas principalmente teniendo como estaciones de trabajo Ancón,
Ventanilla y Santa Rosa.
Ancón: es una localidad costera del Perú situado a 43 kilómetros al norte
del centro de Lima. Es la capital y único centro urbano del distrito
homónimo de la provincia de Lima, el más septentrional y extenso de la
misma.
Ventanilla: se encuentra ubicado en la zona centro occidental del Perú entre las coordenadas geográficas 1151´20´´ de latitud sur y 7704´25´´ de longitud del Meridiano de Greenwich. Se le considera como desierto con grandes dunas y pendientes correspondientes a la región Chala.
Santa Rosa: El Distrito de Santa Rosa, se encuentra localizado en el Litoral Norte de la Provincia de Lima. Limita al Norte y al Este con el Distrito de Ancón, al Oeste con el Oceano Pacífico, al Sur, con la Región Callao (Distrito de Ventanilla)
Fig.2 Mapa de ubicación de las estaciones de trabajo.
III) UNIDADES GEOMORFOLOGICAS
Cordillera Occidental, al Noreste del área de estudio, lo constituye el pie
de la cordillera occidental litológicamente corresponde al batolito de la
costa.
Llanura Costera, lo constituye la amplia llanura del abanico del rio Rímac y
algunas llanuras de conos coluviales próximos hacia el mar, los que se ven
interrumpidos por algunos cerros testigos como los de cerros Mulería, La
Milla, Pro entre otros.
En general, podemos mencionar las siguientes unidades geomorfológicas: · Estribaciones de la cordillera occidental · Valles y quebradas · Cono de deyección La descripción de las principales características de cada una de las unidades es la siguiente: Estribaciones de la Cordillera Occidental Esta unidad geomorfológica demarca a las colinas y laderas de las cadenas premontañosas de la Cordillera Occidental, que alcanzan altitudes entre 800 y 1200 msnm, constituidas principalmente por las rocas intrusivas del Batolito de la Costa. Presentan topografía abrupta, están disectados por numerosas quebradas y los ríos Lurín, Rímac y Chillón. Valles y quebradas Bajo esta denominación se consideran los tramos inferiores de los ríos Rímac, Lurín y Chillón. También se involucra a las quebradas tributarias, que permanecen secas, donde la escasa precipitación pluvial no favorece la erosión de los suelos y rocas; mas bien sus cauces o depresiones favorecen la acumulación de detritus o material coluvial (escombros de talud). Cono de deyección
Constituye una llanura aluvial cubierta por material de acarreo transportado por el río Rímac con interdigitaciones de materiales procedentes del río Chillón; muestra una topografía moderada con zonas planas y localmente con algunas lomadas y
Fig. 3 Imagen dem. Se puede apreciar las unidades geomorfológicas mencionadas.
IV) GEOLOGIA DEL AREA DE ESTUDIO
geológicamente en la región de Lima las secuencias
estratificadas se encuentran en una continuidad estratigráfica
ligeramente basculados al Este; se tiene como secuencias más
antiguas al Grupo Puente Piedra (Jurásico Terminal) los que son
constituidos por secuencias volcanosedimentarias y volcánicos,
al lado sur del área de estudio las unidades son constituidos por
una secuencia clástica areniscosa (Grupo Morro Solar), a las
cuales sobreyacen fuera del área de estudio secuencias
volcánicas de la Formación Pucusana y las lutitas margosas y
calizas correspondientes a las formaciones Pamplona y
Atocongo.
Fig. 4 Mapa geológico entre Pasamayo – Ancon - Puente Piedra – Comas.
4) ESTRATIGRAFIA
4.1) MESOZOICO
Las unidades litoestratigráficas que corresponden a este
periodo se desarrollaron durante un periodo de régimen
distensional y comprenden secuencias volcánicas y
sedimentarias que se desarrollan en el borde occidental de la
paleo-margen andina.
Fig. 5 Disposición de las placas de la tierra a través de las eras geológicas desde el Jurásico
Inferior hasta la actualidad.
Fig. 6 Esquema mostrando la relación de las grandes fallas de Rumbo (Megashears), fallas “Strike Slip”, escudos antiguos y las sub cuencas tectónicas comparando América del Sur con África.
Fig. 7 Elipsoides de esfuerzos para representar la transtensión producida en las cuencas costafuera de Perú.
4.1.1) JURASICO SUPERIOR
El Jurásico inferior de la costa del Perú central se compone
esencialmente por depósitos volcánicos y volcanosedimentarias y
está representado por secuencias del Titoniano, los que han sido
ampliamente estudiados por Rivera et al., (1975) y Palacios et al.,
(1992).
4.1.1.1) SECUENCIA VOLCÁNICA – SEDIMENTARIA.
Grupo Puente Piedra.- Corresponde a las rocas más antiguas
que afloran en el área de Lima (Puente piedra – Ancón), cuya
litología consiste de piroclásticos, areniscas volcánicas, y
lavas andesíticas a andesitas-basálticas (Rivera et al., 1975,
Palacios et al., 1992), con una intercalación de facies
sedimentarias; esta unidad litoestratigráfica está
representada por tres miembros:
Volcánicos Santa Rosa (también conocido como volcánicos
Ancón o Piedras Gordas), consiste de derrames andesíticos
porfiríticos de color gris verdoso, interestratificadas con
gruesos niveles piroclásticos.
Miembro Puente Inga, el cual consiste de lutitas tobáceas
fosilíferas de color púrpura con intercalación de lutitas
blandas finamente estratificadas, estas pasan al tope a la
unidad denominada Formación Ventanilla que se trata de
una serie volcánico sedimentaria, constituida por facies fina
(lutitas y limolitas) abigarradas, los que al lado oriental son
conocidos como la Formación Puente Piedra que consiste
principalmente de capas delgadas de tobas, derrames
andesíticos, secuencias que se intercalan con lutitas gris
oscuras.
Se le ha asignado como edad el Titoniano-Berriasiano, sus
mayores afloramientos se encuentran en el cerro La Regla,
La Milla, Mulería, Ventanilla, Puente Piedra y Ancón.
Fig. 8
4.1.2) CRETÁCEO INFERIOR (VALANGINIANO)
4.1.2.1) SECUENCIA SILICICLÁSTICA.
Está representada esencialmente por areniscas cuarzosas del
Grupo Morro Solar que tienen sus mejores exposiciones en el
Cerro Morro Solar de Chorrillos, lugar donde se ha dividido en
las siguientes formaciones Salto del Fraile, Herradura y
Marcavilca.
Los depósitos que pertenecen a este periodo son
esencialmente silicoclásticos intercalados con algunos niveles
de lutitas y carbonatos que constituyen el Grupo Morro Solar
donde las rocas pertenecientes a esta unidad ocupan una faja
de afloramiento en la zona costanera del flanco occidental
andino; está constituido por tres formaciones (Salto del Fraile,
Herradura y Marcavilca).
ESTRATIGRAFÍA DEL CRETACEO-INFERIOR
La subdivisión de los estratos que afloran en el Morro
Solar, es la siguiente:
A) FORMACIÓN SALTO DEL FRAILE
La formación Salto del Fraile está compuesta por una serie
de estratos de areniscas cuarcíferas, constituyendo la
parte inferior de la secuencia estratigráfica, que aflora en
el área del Morro Solar.
Su espesor total no se conoce por no aflorar su base; la
potencia visible de las cuarcitas se ha determinado, en
70 m.; en el techo suprayacen lutitas de la formación La
Herradura.
La formación Salto del Fraile aflora solamente en las faldas
del Cerro La Virgen, en el extremo NW del Morro Solar;
constituyendo los barrancos hacia el mar; se le puede
observar tanto en los cortes de la carretera de Chorrillos a
La Herradura, que bordea el lado norte de dicho cerro,
como también en la carretera que asciende al Monumento
del Soldado Heroico.
Las cuarcitas existentes en esta formación tienen las
siguientes características: roca compacta y dura, áspera, de
color blanco grisáceo o gris parduzco, de grano fino, se
rompe irregularmente.
B) FORMACIÓN LA HERRADURA
Esta unidad litoestratigráfica aflora en la parte central del
macizo, se puede subdividir en los afloramientos: La Virgen y
La Herradura.
Miembro la Virgen; se compone de lutitas negras y negro
brunaceas, presentando una estratificación muy fina y
fisible. Por acción del intemperismo las lutitas del miembro
La Virgen dan lugar a un suelo polvoriento y oscuro que hace
un marcado contraste con el suelo arenoso producido por la
desintegración de las cuarcitas de la formación Salto del
Fraile.
Estas lutitas afloran en la falda NW del Morro Solar,
conocido como cerro Soldado Heroico; hacia el tope de esta
secuencia pasan gradualmente a areniscas finamente
estratificadas, de grano muy pequeño que constituyen los
estratos inferiores de la formación La Herradura que las
suprayace. Se trata pues de un contacto gradacional que
parcialmente está cubierto por material cuaternario.
Miembro La Herradura, que está compuesto por tres
unidades litológicas: areniscas, lutitas y calizas. En la parte
inferior se encuentran areniscas blancas y grises con
estratificación delgada en la parte baja y gruesa en la parte
alta. La parte media se compone de lutitas negras finamente
estratificadas, y de color gris verdoso oscuro. Estas lutitas
afloran en el barranco que se eleva al Sur de la playa La
Herradura. La parte superior consiste de calizas negras
compactas que forman un banco potente conteniendo
fósiles (ammonites y lamelibranquios).
C) FORMACIÓN MARCAVILCA
Está compuesta de areniscas compactas de grano mediano a
grueso, de variados colores que constituyen grandes dunas
eólicas, estas se intercalan con algunos lechos de lutitas
claras, y se le ha asignado la edad de Valanginiano Medio.
D) FORMACIÓN PUCUSANA
En la parte septentrional de la zona de estudio se tiene una
gruesa secuencia de afloramientos de aglomerados y tobas
volcánicas los que se intercalan con niveles de lavas de
naturaleza andesíticas, estas contienen intercalaciones
sedimentarias en los que se ha reportado una fauna de
cefalópodos los que conjuntamente con daciones
radiométricas nos dan un intervalo de edad Barremiano-
Aptiano (Romero et al, 2005).
4.1.2.2) SECUENCIA CARBONATADA. (HAUTERIVIANO-
CENOMANIANO)
A) FORMACIÓN PAMPLONA
Facies arcillo calcárea que marca el inicio de una
transgresión, es constituida por lutitas grises a rojizos y
margas finas, intercaladas con capas delgadas de calizas
grises que totalizan un grosor de 900 a 1000 m. Al tope de
esta formación existe un horizonte de areniscas calcáreas
con fósiles del Barremiano. Los mayores afloramientos se
exponen en la localidad de Pamplona, Casuarinas y Cerro
Agustino.
B) FORMACIÓN ATOCONGO
Constituidas por facies carbonatada en una secuencia de
calizas grises en bancos gruesos que alternan con margas,
que son, intruidas por sills y por facies marginales del
Batolito Costanero; esta secuencia corresponde al
Barremiano y niveles más bajos del Albiano.
4.1.2.3) SECUENCIA VOLCÁNICO SEDIMENTARIO
(ALBIANO-CENOMANIANO)
El Albiano-Cenomaniano de la Costa del Perú Central se
compone de secuencias volcánicas al oeste y secuencias
volcanosedimentarias al lado oriental. Esta serie es cortada
en su parte central por unidades litodémicas del Batolito de
la Costa, las que pertenecen a la superunidad Patap
(Cobbing et al., 1986).
A) Grupo Casma
Secuencia volcánica sedimentaria reconocida desde
Trottereau y Ortiz, (1963), quienes describen una secuencia
compuesta de volcánicos andesíticos intercalados con
areniscas grauvacas, lutitas y piroclásticos de
aproximadamente 1700 m de espesor. Se compone de facies
volcanosedimentarias submarina en la parte inferior, y en la
parte superior volcánicos sub-aéreos, habiendo diferenciado
de abajo hacia arriba las formaciones Punta Gramadal, La
Zorra, Breas y Lupin. (Guevara 1980), los cuales
corresponden a las formaciones Huarangal y Quilmaná en el
área de Lima en el que la base de esta unidad
litoestratigráfica lo constituye la Formación Chilca; secuencia
volcánico sedimentaria constituida en su parte inferior por
calizas y rocas clásticas intercaladas con lavas volcánicas y en
la parte superior solamente volcánicos.
Fig.9 Columna litoestratigráfica de Lima.
5) GEOLOGIA ESTRUCTURAL
En las rocas sedimentarias circundantes del área de estudio, se
aprecia que tienen un rumbo SE-NW y se consideran como
integrantes del flanco Oeste del Anticlinal de Lima.
En las imágenes satelitales se puede apreciar que existen varios
lineamientos estructurales todos ellos de carácter distensional;
para tener una idea del estilo tectónico se ha realizado un análisis
de los sistemas de diaclasas que dominan una parte de los
afloramientos presentes en la Bahía de Ancón, Playa Santa Rosa y
Playa Ventanilla, observándose en todos ellos un buzamiento de
las estructuras comprendidas entre 60° a 90°, es decir que estas
tienen un alto buzamiento cercana a la vertical, en lo que respecta
a la apertura del sistema de diaclasas varia de unos milímetros a 2
ó 3 centímetros ocasionalmente se pueden presentar de 5
centímetros generalmente en este caso es por movimientos
posteriores que pueden haber modificado las aperturas originales;
longitudinalmente se pueden observar que estas estructuras
alcanzan muchas veces varias decenas de metros o en su defecto
se asocian longitudinalmente a otras fracturas y así dan una idea
de su gran longitud, el cual en superficie generalmente se
encuentran rellenas de material cuaternario y muchas veces se les
puede apreciar una gran continuidad en la vertical, razón de la
homogeneidad de la roca que pocas veces se encuentran asociadas
a otro tipo de facies en la vertical los que pueden hacer de su
difracción tectónica de la esquistosidad tectónica en la vertical.
La densidad del sistema de fracturamiento es algunos casos de alta
densidad, siendo en algunos casos del espaciamiento entre las
fracturas del orden de algunos centímetros
De la observación de campo realizada en este trabajo se puede
deducir de que se tiene un sistema preponderante casi SW-NE
(sistema paralelo), tomando en consideración las tres estaciones
de las tres áreas anteriormente mencionadas, con un juego mucho
menor que corresponden a un sistema que se cortan, pero con una
predominancia del sistema paralelo, por lo que podemos decir de
que se trata de sistema de diaclasas pertenecientes a un sistema
distensional los que podrían ser perpendiculares a este sistema de
fracturamiento (Mattahuer, 1980).
Para tener una idea de los esfuerzos del sistema de fracturamiento
hemos desarrollado tres estaciones: Ancón, Santa Rosa y
Ventanilla.
Fig. 10 Estaciones de trabajo Ancón- Santa Rosa- Ventanilla, indicando la
dirección principal de las familias de diaclasas.
5.1) ESTACION ANCON
En este zona aflora las sucesiones más inferiores de la columna
estratigráfica de Lima compuesta de brechas volcánicas los que se
intercalan con sedimentos volcanosedimentarios; en esta secuencia se ha
podido medir una serie de fracturas los que presentan una dirección
preferencial N-S de gran longitud los que son asociados a un segundo
sistema NE-SW conformando así rombos que están comprendidos entre 2
a 20 cm2 de área (foto 1)
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270
Grafica donde se puede apreciar los sistemas predominantes de diaclasamiento en el área de
Ancón; podemos notar un sistema mayor N-S, con sistemas menores SW-NE.
Foto 1.- Estilo de fracturamiento que se puede observar en los afloramientos
volcanosedimentarios del Grupo Puente Piedra (volcánicos Ancón-Piedras Gordas).
5.2) PLAYA SANTA ROSA
En esta zona se puede apreciar afloramientos de coladas andesiticas los
que se encuentran cortados por diques de naturaleza andesitica, en esta
zona se puede observar la gran continuidad en la vertical de las fracturas
con buzamientos cercanos a la vertical, del grafico de densidad de
fracturas se puede observar una dirección preferencial N-S de las fracturas
para la Playa Santa Rosa, asociado a un sistema menor SW-NE (figura ,
foto 2).
Grafica en la que se puede observar una dirección preferencial N-S de las fracturas en la Playa Santa Rosa, asociado a un sistema menor SW-NE.
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Foto 2.- Estilo de fracturamiento que se puede observar en los afloramientos
volcanosedimentarios del Grupo Puente Piedra (volcánicos Santa Rosa), donde se puede
apreciar la gran continuidad vertical del sistema de fracturamiento.
5.3) PLAYA VENTANILLA
En esta zona donde aflora la parte media del Grupo Puente Piedra con una
intercalación de volcánicos y volcanosedimentarios, se observan gran
continuidad en la vertical del sistema de fracturas como puede apreciarse
en el gráfico adjunto donde se observa una dirección preferencial N-S con
sistema menor de tendencia E-W, con un espaciamiento comprendido
entre 5 a 10cm, de gran continuidad en la vertical.
Grafico de a parte inferior de la red de shmidt donde se muestra una dirección preferencial N-S
y un sistema menor aproximadamente E-W para los afloramientos de a parte norte de a playa
Ventanilla
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Foto 3.- Estilo de fracturamiento que se puede observar en los afloramientos
volcanosedimentarios de la Formación Puente Piedra (lado norte de la Playa Ventanilla).
BIBLIOGRAFICA
Cobbing J., Pitcher W., Wilson J., Baldock J., Taylor W., McCourt W y
Snelling N. J. (1986). Estudio geológico de la Cordillera Occidental del
norte del Perú. Bol. 10 (serie D, estudios especiales) INGEMMET, 252 p.
Guevara C. (1980) El Grupo Casma del Perú Central entre Trujillo y Mala.
Boletín de la Sociedad geológica del Perú V. 67: 73-83.
Mattauer, M. (1980). Les déformations des matériaux de l'écorce
terrestre. Hermann Paris, Collection Méthodes. 493 págs.
Palacios O., Caldas J. y Vela Ch. (1992).- Geología de los Cuadrángulos de
Lima, Lurín, Chancay y Chosica. Bol. N° 43, INGEMMET Serie A, 163p.
Rivera R., Petersen G. y Rivera M. (1975) Estratigrafía de la Costa de Lima.
Boletín de la Sociedad Geológica del Perú. T. 45, p: 159-186.
Romero D., De la Cruz O. y Rosell W. (2005) Nueva datación 40Ar/39Ar de
la Formación Pucusana como aporte a la interpretación paleogeográfica
(Hauteriviano – Albiano inferior) de la costa del Perú central. Boletín de la
Sociedad Geológica del Perú. Vol. 100, p: 7-19.
Suppe J. (19.85) Principles of Structural of Geology. Prentice-Hall, Inc.
Englewood Cliffs, New Jersey, 537p.
Trotterau E. y Ortiz G. (1963).- Estudio Geológico de las hojas de Casma-
Chimbote. Archivo Técnico INGEMMET. (Inédito).