FEDERACIÓN ESPELEOLÓGICA DE AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE

… DONDE LA ESPELEOLOGÍA ES SOLIDARIA

Boletín Informativo de Geoespeleología

[ Geospeleology Newsletter,

Speleological Federation of Latin America and the Caribbean -FEALC- ]

Número 80

Diciembre 2014

Coordinador: Prof. Dr. Franco Urbani Sociedad Venezolana de Espeleología

TABLA DE CONTENIDO

Espeleo Colombia 2011-2012: Resumen de actividad espeleológica en el Departamento Santander, Colombia, en las profundidades calcáreas de

Casablanca. Román Hapka, Martin Bochud, Laurent Déchanez, Jesús Fernández & Jean-Marc Jutzet (Gota a Gota, 2, 2013) 1-8 Campaña conjunta CMT-GEA. Minas de arcilla en San Eduardo Lobería, Buenos Aires, Argentina. Gabriel Redonte. 9-12 Corte de una estalagmita para dataciones paleoclimáticas. Argentina. Alberto Garrido 13 Particularidades del aprovechamiento sostenible de los recursos hidráulicos de pequeñas cuencas de montaña cársicas en el trópico húmedo: El sistema

hidrológico de la Gran caverna de santo Tomás, Pinar del Río, Cuba. Leslie F. Molerio León. 14-27 Evidencias de carsificación y cavernamiento mixto epi-hipogenético en la cobertura

neoautoctona de la franja de crudos pesados del norte de La Habana-Matanzas, Cuba. Leslie F. Molerio León 28-43

Federación acusa a espeleólogo de Malargüe se usurpar su nombre. 44-45

Boletín Informativo de la Comisión de Geoespeleología, Federación Espeleológica de América Latina y el Caribe (FEALC).

Esta publicación electrónica es de carácter informal y no arbitrada, preparada con el único objetivo de divulgar rápidamente las actividades geoespeleológicas en la región de la FEALC. Es de libre copia y difusión y

explícitamente se solicita a quienes lo reciban que a su vez lo reenvíen a otros posibles interesados, o lo incluyan es páginas web o en las bibliotecas de sus organizaciones.

Se solicitan contribuciones de cualquier tipo y extensión para su divulgación. Todos los números anteriores están disponibles en http://www.fealc.org/boletines.html y

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Geospeleology Commission Newsletter, Speleological Federation of Latin America and the Caribbean FEALC).

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Telefax: (58)-212-272-0724. Correo-e.: urbanif@yahoo.com

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http://mappinglatino.com/blog/2013/09/02/evidencias-de-carsificacion-y-cavernamiento-mixto-epi-hipogenetico/ EVIDENCIAS DE CARSIFICACION Y CAVERNAMIENTO MIXTO EPI-HIPOGENETICO EN LA COBERTURA NEOAUTOCTONO DE LA FRANJA DE CRUDOS PESADOS DEL NORTE

DE LA HABANA-MATANZAS

L.F. Molerio León Consultor en Ingeniería Ambiental y Gestión de Recursos Hídricos

Apartado 6219, CP 10600, Habana 6, La Habana, Cuba Apartado 0834-02235 Zona 9-A, Ciudad de Panamá, Panamá

E-mail: especialistaprincipal@gmail.com RESUMEN El análisis detallado de los procesos espeleogenéticos de las localidades de Boca de Jaruco, Bellamar, Santa Catalina-Carboneras, Santa Marta–La Cachurra y Varadero, desarrollados en los sedimentos Neógeno-Cuaternarios de la Cobertura Neoautóctona de la Franja de Crudos Pesados del Norte de las provincias de La Habana-Mayabeque-Matanzas permite suponer que durante la parte alta del Mioceno medio y superior se produjo una migración del H2S –probablemente en forma acuosa– desde el yacimiento gasopetrolífero hacia la superficie. La mezcla de estas aguas con las del acuífero superior, somero, ricas en O2 y que forman parte de un carso de tipos singenético y epigenético provocó, al menos, un episodio de mezcla de aguas que produjo un cavernamiento (espeleogénesis) mixto hipo-epigenético. Donde este proceso estuvo ausente, solamente se desarrolló un carso de tipo epigenético clásico. Los depósitos secundarios asociados al desarrollo de cavernas en sistemas mixtos hipo-epigenéticos se reconocen con dificultad o simplemente no pueden identificarse por a) haber sido barridos durante los reiterados procesos de inundación-avenamiento-re inundación de las galerías subterráneas durante las transgresiones y regresiones del mar durante el Pleistoceno, básicamente; b) por estar encubiertas bajo depósitos (espeleotemas) carbonatadas; y c) por la inactividad actual del proceso de migración desde el yacimiento. En la actualidad, el proceso de migración está detenido. Las aguas profundas del yacimiento tienen un pH alrededor de 9. Con valores por encima de 7, el H2S forma un ácido débil como resultado de su disociación en H+ y HS-. La combinación con aguas ricas en HCO3- y Ca2+ causa la sobresaturación de calcita en los sitios de reducción de sulfato y, por tanto las aguas se neutralizan y el sistema es inerte. Palabras clave: karst, petróleo, Cuba, espeleogénesis, epigenético, hipogenético, carso de campos de petróleo ABSTRACT Detailed analysis of the speleogenetic processes at the localities of Boca de Jaruco, Bellamar, Santa Catalina-Carboneras, Santa Marta–La Cachurra and Varadero, developed on the Neogene-Quaternary sediments covering the Heavy Oil Belt of Northern Habana-Matanzas sustains the hypotheses that during the upper part of Middle and Upper Miocene a H2S migration –probably in aqueous form- took place from the oil field to surface. Mixing of these waters with that O2 rich waters from the upper shallow aquifer that were part of a singenetic + epigenetic karst produced, at least one episode of mixed epi-hypogenetic speleogenesis. Were this process was absent only typical epigenetic karst features developed. Secondary deposits associated to the epi-hypogenetic speleogenesis are hardly recognized due to: a) erosion due to the several flooding-drainage episodes during Quaternary, mainly through the Pleistocene; b) because they are covered by carbonate speleothems and c) due to the resent inactivity of the karst oil field gas migration. At present migration process is stopped. Deep waters from the oil field show a ph around 9. Values over 7 produces weak acid H2S resulting from its dissociation in H+ and HS-. Combination with waters rich in HCO3 and Ca produces supersaturation in sites of sulfate reduction, neutralizing the waters and making the system inert. Key words: karst, oil, Cuba, speleogenesis, epigenetic, hypogenetic, oil field karst. INTRODUCCIÓN Los procesos de carsificación y cavernamiento (espeleogénesis) son de tres grandes tipos:singenéticos, cuando ocurren durante el proceso de deposición del los carbonatos y se producen asociados a ligeras variaciones en la superficie del mar de la cuenca sedimentaria, que permite la acción de procesos subaéreos; epigenéticos, cuando

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tienen lugar en la zona no saturada (vadosa para los autores clásicos), en el epikarst o en la zona saturada (freática para algunos autores) e hipogenéticos, cuando tienen lugar en profundidad sin intercambio con la superficie y, por supuesto, sin estar sometidas a la acción de procesos superficiales o subsuperficiales (Molerio et al., 2004). La Tabla 1 resume la tipología y los procesos de control fundamentales. Los procesos epigéneticos están bien estudiados y, en general, los modelos clásicos y convencionales de carsificación y cavernamiento aprovechan las relativamente sencillas condiciones de contorno del problema, donde casi siempre se trata de acuíferos libres en los que la disolución de la roca está controlada por la bien conocida cinética de los carbonatos en intercambio con procesos subaéreos. Son los clásicos sistemas donde el control cinético es del tipo H2CO3-CaCO3 y que aparecen descritos en la literatura espeleológica común. En cambio, los procesos hipogenéticos presentan una diferente problemática, más compleja, donde se trata de ambientes profundos, por lo común en condiciones de confinamiento o artesianismo deas aguas subterráneas y donde los controles de disolución dependen más del balance de masas que de la cinética y, sobre todo, donde el ácido sulfúrico es el agente de disolución en detrimento del ácido carbónico, que es el que típicamente controla la carsificación en los sistema epigenéticos. Las diferencias fundamentales entre los procesos de espeleogénesis epi e hipogenéticos se presentan en la Tabla 2. Si bien el carso epigenético tiene una importancia extraordinaria en el desarrollo y almacenamiento de importantes reservas de agua subterránea, la carsificación profunda, hipogenética, presenta relaciones únicas con el emplazamiento de ciertos minerales, como el petróleo, hierro, manganeso y algunos minerales radioactivos. Tal es la razón por la que en las tres últimas décadas algunos autores han dedicado especial atención a aclarar el papel de la espeleogénesis hipogenética en el desarrollo de los depósitos de hidrocarburos y otros minerales (Lowe, 1993; Hill, 1995; Klimchouk, 1977; Worley y Ford, 1977). En particular, en cuanto concierne al desarrollo de los depósitos de hidrocarburos, actualmente se considera que muchos yacimientos de petróleo y gas están asociados al desarrollo de cavernamiento profundo, como es el caso del campo petrolífero de Yates, Texas, descubierto en 1926 y con reservas evaluadas en 3 000 millones de barriles o el de Kirkuk en Iraq, con 16 000 millones de barriles. La carsificación profunda resulta de especial importancia para Cuba por cuanto los yacimientos actuales y perspectivos de petróleo están asociados a espeleogénesis profunda (Figs. 1 y 2), como convienen la mayor parte de los autores (Miranda et al., 2003; Pindell y Kenan, 2003; Valladares et al., 2003; López Quintero et al., 2003). Muchos de los resultados obtenidos hasta la fecha han permitido validar los modelos conceptuales básicos adoptados (Molerio 1985, 1989, 2002, 2003, 2004, 2007; Toth, 1988; Palmer, 1991, 1995; Palmer y Palmer, 2000; Klimchouk, 2001; Toth, 1988).

Fig. 1. Área de estudio en la parte occidental de Cuba

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Fig. 2. Síntesis de la geología de superficie de los yacimientos Santa Cruz, Canasí, Puerto Escondido, Yumurí

y Seboruco (parte superior) y Varadero (parte inferior)

Existen procesos de espeleogénesis asociados a condiciones artesianas en el territorio cubano. Algunos de ellos son paleokarsts en tanto otros se han desarrollado en condiciones actuales; sin embargo, los primeros están asociados a depósitos minerales importantes y los segundos, esencialmente, a reservas acuíferas. Los paleokarsts son, en todos los casos, preneógenos, aunque se han encontrado evidencias de paleokarsts o, al menos de cavernas holofósiles en rocas del Mioceno medio. La porosidad de cavernamiento y los sistemas de cavernas confinados o formados bajo condiciones artesianas, no guardan relación con el relieve moderno superficial, lo que indica la falta de intercambio con procesos subaéreos. El cavernamiento de patrón agrietamiento en determinados contextos hidrológicos y geológicos muestra pocas variaciones en su geometría, excepto en los casos en que han ocurrido procesos colaterales de mezcla. Un resumen de esta contribución fue presentada durante el TALLER SOBRE CARSO que sesionó en ocasión de la V CONVENCIÓN DE CIENCIAS DE LA TIERRA y X CONGRESO DE GEOLOGÍAcelebrado en La Habana, Cuba, en Abril de 2013.

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TABLA 1. PROCESOS DE CARSIFICACIÓN Y ESPELEOGÉNESIS (MOLERIO ET AL., 2004)

Tipo de carsificación

Zona hidrodinámica

Tipo de acuífero

Controles hidráulicos

Sistemas físico-químicos

Controles físico-químicos

Procesos dominantes en el control de la tasa de disolución

Singenéticos No saturada o vadosa

Libre Intercambio con procesos subaéreos (efecto de mezcla)

H2CO3-CaCO3

Cinéticos Mezcla de aguas (fundamentalmente efecto salino y de insaturación por mezcla agua dulce/agua salada

H2CO3-CaCO3

Cinéticos Efectos combinados de agua en movimiento y mezcla de aguas.

H2S-H2SO4

Balance de masas

Efecto de mezcla

Epigenéticos Epikarst Zona No saturada o vadosa Zona Saturada o Freática

Libre Intercambio con procesos subaéreos (agua en movimiento y mezcla de aguas). La capacidad de disolución se atenúa en la dirección del flujo

Sistemas mixtos: H2CO3-CaCO3 y H2S-H2SO4

Controles mixtos: cinético y balance de masas

Efectos combinados de agua en movimiento y mezcla de aguas

Hipogenéticos

Circulación profunda

Confinado, semiconfinado o semilibre

Sin intercambio con procesos subaéreos. La capacidad de disolución es independiente del flujo

H2S-H2SO4

Balance de masas

Irrupciones de agresividad limitadas en tiempo y espacio: Efecto de mezcla Oxidación del H2S Enfriamiento de aguas termales ascendentes Metamorfismo Reducción de sulfatos Maduración de hidrocarburos Dedolomitización

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Tabla 2. Diferencias básicas entre los procesos de carsificación y espeleogénesis epi e hipogenéticos.

Epigenéticos Hipogenéticos

Los ácidos se generan en la zona de recarga y la capacidad de disolución se atenúa en la dirección del flujo.

Se generan por irrupciones de agresividad limitadas en tiempo y espacio.

La tasa de disolución está controlada por la cinética de la disolución.

La tasa de disolución está controlada por el balance de masas.

1. MODELO CONCEPTUAL GENERAL El carso, como resultado de la interacción de procesos físicos y químicos sobre las rocas carbonatadas, viene definido por las siguientes propiedades (Molerio, 1985, 1989): · Se trata de un sistema termodinámico abierto, es decir, en interacción con el medio exterior; · Las variables del campo de propiedades físicas exhiben anisotropía tridimensional progresiva; · El espacio que constituye el medio acuífero se presenta rigurosamente jerarquizado (Tabla 3); · Cada espacio presenta un dominio de flujo particular y entre ellos se manifiesta un activo intercambio de masa y energía; · Consecuentemente, el campo de propiedades físicas se define y estructura para cada espacio; · Se manifiesta una fuerte influencia del factor de escala sobre el campo de propiedades físicas; · En el sistema, el trabajo se manifiesta mediante la formación y desarrollo de estructuras autorreguladas de disipación de energía que, mediante retroalimentación, afectan el proceso; · Un momento de inercia, función del estado inicial del sistema, que modula jerárquicamente las respuestas a los estímulos inducidos natural o artificialmente; · La elevada dependencia del tiempo de las propiedades que caracterizan el campo de propiedades físicas; · La irreversibilidad del proceso de carsificación y su evolución unidireccional. De este modo, puede concluirse que el carso se caracteriza por constituir un sistema en el que interactúan diferentes espacios. Circunscribiéndonos a la fase líquida, esta interacción representa un intercambio de materia y energía entre los diferentes espacios constitutivos del sistema y entre estos y el medio exterior (Tabla 3). En estos sistemas sucede que la mezcla de aguas con concentraciones diferentes de H2S puede producir una insaturación considerable y, por ello, muestran una capacidad idéntica a los sistemas H2CO3 para renovar su agresividad. Por ello puede producirse cavernamiento (espeleogénesis) a cualquier profundidad, sin relación alguna con el terreno suprayacente. Si el H2S acuoso o gaseoso entra en contacto con aguas ricas en oxígeno, el H2S se oxida a H2SO4, lo que provoca un incremento tan notable de la capacidad de disolución que un equivalente de H2S es capaz de disolver uno de dolomita o dos de calcita. 2. ESPELEOGÉNESIS EN SISTEMAS H2S-H2SO4 El ácido sulfúrico es la causa fundamental de la carsificación y cavernamiento profundo en los sistemas hipogenéticos. El esquema general de cavernamiento, tomado de Palmer (1995), se presenta en las Figs. 3 y 4. Las reacciones básicas son las siguientes: Ecuación general: Reacción profunda asociada al contacto con hidrocarburos: Oxidación del H2S:

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Tabla 3. Espacios constitutivos del sistema cársico (según Molerio, 1985)

CATEGORÍAS

DENOMINACIÓN DEL ESPACIO

VOLUMEN CON RELACIÓN AL SISTEMA

LONGITUD CARAC-TERÍSTICA

RÉGIMEN DE FLUJO

DIÁMETRO

- E S P A C I O P O R O S O

- E S P A C I O A G R I E T A D O N O C A R S I C O

E S P A C I O C A R S I C O

MA C R O - M I C R O

D I S C O N T I N U I D A D - D I S C O N T I N U I D A D

1. Cavernas 2. Grietas y discontinuidades en general - Fallas. - Diaclasas. - Planos de estratificación. - Planos de esquistosidad. 3. Poros de la matriz rocosa microfracturas - Exfoliación - Esquistosidad - Clivaje 4. Matriz sólida

V 1% 1% V 5% 5% < V 40% V > 40%

km. km. km. km. km. cm mm mm mm mm -

No lineal de alta velocidad No lineal de alta velocidad Lineal Lineal Lineal Lineal No lineal de baja velocidad (microflujo) No lineal de baja velocidad (no flujo)

m mm – m m mm-cm cm mm 0,1 mm mm 10 m 0,1m < 1m

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Fig. 3. Patrones de cavernamiento epigenético (según Palmer, 1993)

Fig. 4. Patrones de cavernamiento hipogenético (según Palmer, 1995)

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Pero en sistemas hipogenéticos controlados por el H2SO4 existen otras cuatro fuentes adicionales de aporte de H2S: a. En los acuíferos costeros, donde el H2S puede haber sido derivado de salmueras ricas en sulfato bajo lentes de agua dulce y la espeleogénesis puede haberse acelerado por la mezcla entre las aguas dulces y saladas (Fig. 5). b. En zonas no necesariamente costeras donde el ácido sulfúrico puede derivarse de procesos de reducción en presencia de hidrocarburos. c. Por migración desde domos diapíricos constituidos por rocas evaporíticas. d. Por migración desde la profundidad de aguas ricas en sulfuro de hidrógeno que, en contacto con aguas ricas en oxígeno forman ácido sulfúrico (Fig. 6).

Fig. 5. Aportes de H2S en sistemas costeros con intercambio con salmueras ricas en sulfato.

Fig. 6. Procesos de espeleogénesis en sistemas H2S-H2SO4

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Este último caso de cavernamiento mixto epigenético-hipogenético (ver Tabla 1) en el que aguas ricas en sulfuro de hidrógeno (H2S) fluyen hacia la superficie a lo largo de fracturas y, en la medida que se aproximan a las aguas subterráneas el H2S reacciona con el oxígeno para producir ácido sulfúrico, el principal agente en la formación de cavernas de tipo mixto. En estos sistemas sucede que la mezcla de aguas con concentraciones diferentes de H2S puede producir una insaturación considerable y, por ello, muestran una capacidad idéntica a los sistemas H2CO3 para renovar su agresividad. Por ello puede producirse cavernamiento (espeleogénesis) a cualquier profundidad, sin relación alguna con el terreno suprayacente. Si el H2S acuoso o gaseoso entra en contacto con aguas ricas en oxígeno, el H2S se oxida a H2SO4, lo que provoca un incremento tan notable de la capacidad de disolución que un equivalente de H2S es capaz de disolver uno de dolomita o dos de calcita. La geoquímica detallada del proceso no será examinada aquí, baste señalar que sobre el macizo carbonatado se ejercen controles mixtos debidos a la cinética y balance de masas en un sistema de tipo H2CO3-CaCO3 y H2S-H2SO4 (Fig. 7). Este es el típico caso del “carso de yacimientos de petróleo” (oil-field karst) descrito por Hill (1995) al que se asocian sistemas cavernarios tan importantes como Lechuguilla y Carslbad, en los Estados Unidos.

Fig. 7. Sistemas de flujo mixtos epi-hipogenéticos (según Klimchouk, 2007)

Los procesos de este tipo son mucho más comunes en Cuba de lo que hasta ahora se ha supuesto. Molerio (2003, 2004) llamó la atención sobre el particular hace algunos años y, desde entonces, se ha comprobado la presencia de episodios hipogenéticos en algunos sistemas cársicos del Occidente del país, particularmente en la parte central de la Sierra de Los Órganos y en el Norte de las provincias de La Habana, Mayabeque y Matanzas, en todos los casos asociados a manifestaciones de hidrocarburos o a yacimientos gasopetrolíferos y se sospecha la presencia de otros vinculados al karst de las Lomas de Judas y Cunagua. Evidencias de episodios hipogenéticos se pueden identificar en muchas de las más importantes cuevas del área como Bellamar y Santa Catalina, en Matanzas (Molerio y Grau, 2011) o Don Martín y Cinco Cuevas, en Boca de Jaruco.

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3. EVIDENCIAS DEL DESARROLLO DE CARSO DE CAMPOS DE PETROLEO (OIL-FIELD KARST) Las evidencias fundamentales son las siguientes: • Desarrollo de un intenso y rápido cavernamiento (porosidad secundaria). • Dominio de patrones circulares de cavernamiento (spongework) a escala local y regional y en menor grado lineales pero, sobre todo, mixtos (Fig. 8 y 9). • Preeminencia de morfologías de efecto de mezcla. • Independencia del cavernamiento respecto a las posiciones de las zonas de recarga/descarga, incluyendo captura de drenaje superficial. • Permeabilidad de fracturas modificada por patrones laberínticos asociados a grandes salones de mezcla. • Enriquecimiento de hierro (pirita, goethita, hematita) en las rocas y las aguas • Desarrollo de niveles de cavernamiento independientes o casi independientes de la oscilación del nivel de base local/regional. • Asociación con los yacimientos gasopetrolíferos onshore. • El cavernamiento mixto epi-hipogenético está restringido a los sedimentos del Mioceno Superior-Plioceno. El análisis detallado de los procesos espeleogenéticos en la región de Santa Marta – La Cachurra, entre Varadero y Cárdenas, en la zona del Yacimiento Varacero, provincia de Matanzas permite suponer que durante la parte alta del Mioceno medio y superior se produjo una migración del H2S –probablemente en forma acuosa- desde el yacimiento gasopetrolífero hacia la superficie. La mezcla de estas aguas con las del acuífero superior, somero, ricas en O2 y que forman parte de un carso de tipos singenético y epigenético provocó, al menos, un episodio de mezcla de aguas que produjo un cavernamiento (espeleogénesis) mixto hipo-epigenético. Donde este proceso estuvo ausente, solamente se desarrolló un carso de tipo epigenético clásico. Los depósitos secundarios asociados al desarrollo de cavernas en sistemas mixtos hipo-epigenéticos se reconocen con dificultad o simplemente no pueden identificarse por: a) haber sido barridos durante los reiterados procesos de inundación-avenamiento-re inundación de las galerías subterráneas durante las transgresiones y regresiones del mar durante el Pleistoceno, básicamente; b) por estar encubiertas bajo depósitos (espeleotemas) carbonatadas (Fig. 10); y c) por la inactividad actual del proceso de migración desde el yacimiento. En la actualidad, el proceso de migración está detenido. Las aguas profundas del yacimiento tienen un pH alrededor de 9. Con valores por encima de 7, el H2S forma un ácido débil como resultado de su disociación en H+ y HS-. La combinación con aguas ricas en HCO3

- y Ca++ causa la sobresaturación de calcita en los sitios de reducción de sulfato y, por tanto las aguas se neutralizan y el sistema es inerte. Medio centenar de cuevas se reconocen en el área y, en la mayor parte de ellas, se reconocen algunos de los rasgos característicos de cuevas de tipo hipogenético o se encuentran remodeladas por rasgos epigenéticos que son los que dominan en el área.

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Fig. 8. Patrones lineales y mixtos. Todos los planos y perfiles de las cuevas están fuera de escala solamente

para mostrar la geometría de los planos y ejes de desarrollo.

Fig. 9. Patrones circulares. Todos los planos y perfiles de las cuevas están fuera de escala solamente para mostrar la geometría de los planos y ejes de desarrollo.

Fig. 10. Formas de revestimiento secundario (espeleotemas) en la Cueva Grande de Santa Catalina.

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La síntesis evolutiva que se propone es la siguiente: • Durante la parte alta del Mioceno medio y superior se produjo una migración del H2S –probablemente en forma acuosa- desde el yacimiento gasopetrolífero hacia la superficie. • La mezcla de estas aguas con las del acuífero superior, somero, ricas en O2 y que forman parte de un carso de tipos singenético y epigenético provocó, al menos, un episodio de mezcla de aguas que produjo un cavernamiento (espeleogénesis) mixto hipo-epigenético. Donde este proceso estuvo ausente, solamente se desarrolló un carso de tipo epigenético clásico. • Los depósitos secundarios asociados al desarrollo de cavernas en sistemas mixtos hipo-epigenéticos se reconocen con dificultad o simplemente no pueden identificarse por: – haber sido barridos durante los reiterados procesos de inundación-avenamiento-re inundación de las galerías subterráneas durante las transgresiones y regresiones del mar durante el Pleistoceno, básicamente; – estar encubiertas bajo depósitos (espeleotemas) carbonatadas; y – por la inactividad actual del proceso de migración desde el yacimiento. • Proceso de migración detenido actualmente. Las aguas profundas del yacimiento tienen un pH alrededor de 9. Con valores por encima de 7, el H2S forma un ácido débil como resultado de su disociación en H+ y HS-. La combinación con aguas ricas en HCO3

- y Ca++ causa la sobresaturación de calcita en los sitios de reducción de sulfato y, por tanto las aguas se neutralizan y el sistema es inerte. En ciertos casos la presencia de fallas activas es una fuente adicional de migración en ciertos sitios perspectivos. La Falla Yumurí está activa desde el Paleógeno inferior y ha dividido el Grupo Veloz (sistema colector) en dos grupos. Durante el Pleistoceno-Reciente produjo el ascenso del Bloque Bufadero (Fig. 11).

Fig. 11. Bloque Bufadero. Terraza marina elevada neotectónicamente siguiendo los patrones estructurales del Paleógeno en el campo Yumurí. Se trata de una falla de desplazamiento vertical con un salto no inferior a los 50 metros. La foto está tomada desde el Este y destaca la estructura hórstica compuesta por rocas de la Fm

Jaimanitas (calizas biodetríticas masivas muy fosilíferas) de edad reciente.

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4. PROBLEMA DIRECTO Y PROBLEMA INVERSO DE LA PROSPECCIÓN DE HIDROCARBUROS El cavernamiento hipogenético o mixto epi-hipogenético deja claro que, en el caso del almacenamiento de hidrocarburos desempeña un papel importante (Tóth, 1988; Lowe, 2000). Esto no resulta una novedad y ha sido destacado oportunamente por los autores que se han ocupado del tema y es válido para un grupo nada despreciable de minerales que se depositan secundariamente aprovechando la porosidad secundaria de la caliza asociada a los procesos de cavernamiento o espeleogénesis (Jones, 1992a, 1992b; Jones & Smith, 1988; Osborne, 1984, 1996, 2000; Sangster, 1099, Wight, 1988, 1991 entre otros, pero para no hacer demasiado extensa la lista consúltese el portal http://www.speleogenesis.info/ de la Comisión de Hidrogeología Cársica y Espeleogénesis de la Unión Internacional de Espeleología). Pero en el caso particular de los carsos de campos de petróleo (oil-field karst) como ha resumido Klimchouk: “…the concept of ‘sulfuric acid oil-field karst’ suggested by Hill (1995) should be extended to a broader concept of ‘oil-field karst’, with various dissolutional mechanisms involved. It appears that the common views of karst porosity in petroleum geology as paleokarst reservoirs that simply host hydrocarbons, are gradually giving a way to the new concept of dynamically linked processes of karstification and the formation of hydrocarbon fields’ Es decir que de esta manera se pueden plantear dos enfoques al tema, vistos como la aproximación a la solución de los problemas directo e inverso que plantea el desarrollo del cavernamiento hipogenético en sentido estricto, como el que se deriva de la presencia de espeleogénesis mixta epi-hipogenética. 4.1. Problema directo El problema directo puede resumirse de este modo: • Existen procesos de espeleogénesis asociados a condiciones artesianas en el territorio cubano. • Los paleokarsts son, en todos los casos, preneógenos, aunque se han encontrado evidencias de paleokarsts o, al menos de cavernas holofósiles en rocas del Mioceno medio. • La porosidad de cavernamiento y los sistemas de cavernas confinados o formados bajo condiciones artesianas no guardan relación con el relieve moderno superficial, lo que indica la falta de intercambio con procesos subaéreos. • Los patrones de cavernamiento de patrón agrietamiento en determinados contextos hidrológicos y geológicos muestran pocas variaciones en su geometría, excepto en los casos en que han ocurrido procesos colaterales de mezcla. 4.2. Problema inverso El problema inverso reviste una importancia singular en tanto la presencia de espeleogénesis hipogenética o mixta epi-hipogenética puede asociarse con muy baja incertidumbre a la presencia de hidrocarburos de petróleo en el subsuelo a partir de las siguientes consideraciones: • El cavernamiento mixto epigenético-hipogenético en carsos de campos de petróleo (Oil-Field Karst) constituye una evidencia de la migración de H2S desde los reservorios a la superficie y es una manifestación indirecta de la presencia de hidrocarburos en el subsuelo. • La migración de H2S es indicadora de pobres propiedades aislantes de los sellos (que en el caso prsentado en esta contribución se trata de Claystone con fragmentos de pedernal y caliza de la Formación Vega Alta del Paleoceno Superior –Eoceno Inferior). 5. NOTA FINAL El análisis detallado de los procesos espeleogenéticos de las localidades de Boca de Jaruco, Bellamar, Santa Catalina-Carboneras, Santa Marta–La Cachurra y Varadero, desarrollados en los sedimentos Neógeno-Cuaternarios de la Cobertura Neoautóctona de la Franja de Crudos Pesados del Norte de las provincias de La Habana-Mayabeque-Matanzas permite suponer que durante la parte alta del Mioceno medio y superior se produjo una migración del H2S –probablemente en forma acuosa– desde el yacimiento gasopetrolífero hacia la superficie. La mezcla de estas aguas con las del acuífero superior, somero, ricas en O2 y que forman parte de un carso de tipos singenético y epigenético provocó, al menos, un episodio de mezcla de aguas que produjo un cavernamiento (espeleogénesis) mixto hipo-epigenético.

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Donde este proceso estuvo ausente, solamente se desarrolló un carso de tipo epigenético clásico. Los depósitos secundarios asociados al desarrollo de cavernas en sistemas mixtos hipo-epigenéticos se reconocen con dificultad o simplemente no pueden identificarse por a) haber sido barridos durante los reiterados procesos de inundación-avenamiento-re inundación de las galerías subterráneas durante las transgresiones y regresiones del mar durante el Pleistoceno, básicamente; b) por estar encubiertas bajo depósitos (espeleotemas) carbonatadas; y c) por la inactividad actual del proceso de migración desde el yacimiento. En la actualidad, el proceso de migración está detenido. Las aguas profundas del yacimiento tienen un pH alrededor de 9. Con valores por encima de 7, el H2S forma un ácido débil como resultado de su disociación en H+ y HS-. La combinación con aguas ricas en HCO3- y Ca2+ causa la sobresaturación de calcita en los sitios de reducción de sulfato y, por tanto las aguas se neutralizan y el sistema es inerte. Procesos similares deben encontrarse en los reservorios esperados en la Zona Económica Exclusiva de Cuba en el Golfo de México, de manera que la modelación matemática permita contribuir a predecir su posición geográfica y estructura tridimensional. Muchos de los resultados obtenidos hasta la fecha han permitido validar los modelos conceptuales básicos adoptados (Molerio 1985a, 2002; Klimchouk, 2001; Palmer & Palmer, 2000). Los más importantes son los siguientes: · Existen procesos de espeleogénesis asociados a condiciones artesianas en el territorio cubano. Algunos de ellos son paleokarsts otros se han desarrollado en condiciones actuales; sin embargo, los primeros están asociados a depósitos minerales importantes y los segundos, esencialmente, a reservas acuíferas. · Los paleokarsts son, en todos los casos, preneógenos, aunque se han encontrado evidencias de paleokarsts o, al menos de cavernas holofósiles en rocas del Mioceno medio. · La porosidad de cavernamiento y los sistemas de cavernas confinados o formados bajo condiciones artesianas, no guardan relación con el relieve moderno superficial, lo que indica la falta de intercambio con procesos subaéreos. · Los patrones de cavernamiento de patrón agrietamiento en determinados contextos hidrológicos y geológicos muestran pocas variaciones en su geometría, excepto en los casos en que han ocurrido procesos colaterales de mezcla. RECONOCIMIENTOS En los trabajos de campo y gabinete hemos compartido excelentes sesiones de trabajo con muchos de nuestros compañeros de la Sociedad Espeleológica de Cuba a quienes deseamos expresar nuestro agradecimiento; especialmente a E. Grau y M. Guerra. En extremo útiles han sido los intercambios con los especialistas de Sherritt International (Cuba) Oil & Gas: J. Hernández, B. Zimmerman, G. Rescala, F. y M. Gala y con D. Tabarez . Por su vinculación con ciertos temas ambientales el tema fue tratado en detalle en su momento con las autoridades cubanas de la Oficina de Regulación Ambiental y Seguridad Nuclear, en particular U. González, J. Alvarez y A. Casanova así como con M.C. Martínez, O. Sardiñas. Ana, mi compañera me acompañó durante muchísimas jornadas de campo y su apoyo, como siempre, ha sido invaluable. La presentación de esta contribución en el Taller sobre Problemas del Carso durante las sesiones del Congreso de Geología de la V Convención de Ciencias de la Tierra fue ocasión propicia para compartir ideas y recibir las valiosas opiniones de los colegas y amigos J. Pajón, R. Hernández, J.R. Fagundo Castillo, E. Jáimez, M. Guida y M. Núñez Laffite. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA Ford, D.C. (1986): Genesis of paleokarst and strata-bound zinc-lead sulfide deposits in a Proterozoic dolostone,

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