38 Oilfield Review

De cuenca a cuenca: La tectónica de placas en exploración

Los principios de la teoría de la tectónica de placas ayudan a los exploradores

a comprender y evaluar las extensiones productivas (plays) de hidrocarburos.

Desde principios del siglo XXI, estas ideas han sido aplicadas con éxito en las

cuencas presalinas y en los abanicos turbidíticos de las costas de América del Sur

y África Occidental. Guiadas por la tectónica global de placas, las compañías de

exploración están aplicando las estrategias que resultaron exitosas en las extensiones

productivas de una de las costas del Atlántico Sur para descubrir y comprobar

extensiones productivas similares en la costa opuesta.

Ian BryantNora HerbstHouston, Texas, EUA

Paul DaillyKosmos EnergyDallas, Texas

John R. DribusNueva Orleáns, Luisiana, EUA

Roberto FainsteinAl-Khobar, Arabia Saudita

Nick HarveyNeftexAbingdon, Inglaterra

Angus McCossTullow Oil plcLondres, Inglaterra

Bernard MontaronBeijing, República Popular de China

David QuirkMaersk OilCopenhague, Dinamarca

Paul TapponnierUniversidad Tecnológica de Nanyang Singapur

Traducción del artículo publicado en Oilfield Review Otoño de 2012: 24, no. 3. Copyright © 2013 Schlumberger.Por su colaboración en la presentación de este artículo, se agradece a Steve Brown, Copenhague, Dinamarca; George Cazenove y Jonathan Leather, Tullow Oil plc, Londres; James W. Farnsworth, Cobalt International Energy, Inc., Houston; Winston Hey, Houston; Susan Lundgren, Gatwick, Inglaterra; y Richard Martin y Mike Simmons, Neftex, Abingdon, Inglaterra.Petrel es una marca de Schlumberger.

Los descubrimientos nuevos a menudo surgen de éxitos previos. Cuando un concepto de extensión productiva ha demostrado ser comercialmente viable, las compañías petroleras pueden aplicar las características de su extensión productiva en un marco regional o global en busca de otras acumulaciones. A través de la integración de información de exploración, datos de perfora-ción y modelos geológicos de una extensión pro-ductiva exitosa, y mediante la aplicación de modelos de tectónica de placas, los geocientíficos están descubriendo extensiones productivas aná-logas en las cuencas oceánicas.

Desde el Mar del Norte hasta el Golfo de México y desde las áreas marinas de América del Sur hasta las áreas marinas de África, los exploracionistas han descubierto importantes campos de petróleo y gas en los sistemas de márgenes continentales. Las cuencas de Santos, Campos y Espíritu Santo frente a la costa de Brasil contienen prolíficos des-cubrimientos de petróleo, y la aplicación de los conceptos de tectónica de placas ha hecho posi-ble que los exploradores extendieran esa exten-sión productiva a través del Atlántico hasta el área marina de África Occidental. En los últimos años, las compañías de exploración han aplicado los principios de la tectónica de placas para extender y relacionar las extensiones productivas de abani-cos turbidíticos de edad Cretácico Superior hacia el oeste; desde África Occidental, a través del Atlántico ecuatorial, hasta la Guayana Francesa y Brasil.

Este artículo describe algunos de los conceptos fundamentales que utilizan los geocientíficos de nuestros días para extrapolar las extensiones productivas a través de las cuencas oceánicas. Algunos casos de estudio demuestran cómo los exploradores han utilizado la tectónica de placas y la geología regional para expandir las campañas de exploración en ambas direcciones a través del Océano Atlántico.

Conceptos básicosLos conceptos de cuencas, sistemas petroleros y extensiones productivas de hidrocarburos son vita-les en la exploración petrolera. Las cuencas reco-gen los sedimentos, que se convierten en los pilares para los sistemas petroleros. Un sistema petrolero comprende una roca generadora activa y el petró-leo y el gas provenientes de ésta, que migran hacia un yacimiento donde son confinados por una trampa y un sello.1 Una extensión productiva es un modelo utilizado para buscar depósitos de hidro-carburos con características similares. Los sistemas petroleros pueden contener una o más extensiones productivas, dependiendo del yacimiento y del tipo de mecanismo de entrampamiento.2 Los especia-listas en exploración aplican sistemáticamente estos conceptos para localizar áreas prospectivas para perforación. Las plataformas de software para bases de datos, integración de datos y mode-lado están ayudando a los especialistas a optimizar sus flujos de trabajo de exploración.

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Una cuenca es una depresión en la superficie terrestre que acumula sedimentos. Las cuencas se forman cuando la litosfera se estira, se fractura, se carga o se comprime en respuesta a los procesos tectónicos globales. Estos procesos gobiernan ade-más el tamaño y la profundidad —el espacio dis-ponible o alojamiento— de una cuenca, en tanto que las condiciones climáticas determinan el ingreso de agua y sedimentos como material de relleno de cuenca.

1. Al-Hajeri MM, Al Saeed M, Derks J, Fuch T, Hantschel T, Kauerauf A, Neumaier M, Schenk O, Swientek O, Tessen N, Welte D, Wygrala B, Kornpihl D y Peters K: “Modelado de cuencas y sistemas petroleros,” Oilfield Review 21, no. 2 (Diciembre de 2009): 16–33.

Stewart L: “La búsqueda de petróleo y gas,” Oilfield Review 23, no. 2 (Diciembre de 2011): 65–66.

2. Doust H: “Placing Petroleum Systems and Plays in Their Basin History Context: A Means to Assist in the Identification [of] New Opportunities,” First Break 21, no. 9 (Septiembre de 2003): 73–83.

Doust H: “The Exploration Play: What Do We Mean By It?,” AAPG Bulletin 94, no. 11 (Noviembre de 2010): 1657–1672.

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Las cuencas pueden deformarse por los movi-mientos tectónicos: extensión, compresión, movi-miento de desplazamiento de rumbo o cualquier combinación de éstos. El movimiento de extensión puede producir la formación de fallas normales y ser acompañado por la extensión, adelgazamiento y hundimiento de la corteza. La compresión pro-duce acortamiento y espesamiento y la formación de fallas de corrimiento y pliegues. El movimiento de desplazamiento de rumbo da lugar al fenómeno de traslación y a la formación de fallas laterales. Una combinación de estos fenómenos produce cuencas de tracción, bloques de curvatura hacia arriba y desplazamiento oblicuo por transtensión o transpresión. De este modo, los movimientos

locales o de gran escala proporcionan el impulso para la creación de trampas estratigráficas o estructurales. Las trampas estratigráficas son el resultado de cambios faciales o de la yuxtaposición de estratos impermeables y permeables. Las tram-pas estructurales se forman como resultado de la deformación de los estratos. La historia tectónica y estratigráfica de una cuenca le confiere un marco global y regional para su formación, relleno y deformación.3

Los equipos de exploracionistas compuestos por geólogos, geoquímicos, paleontólogos, geofísi-cos y petrofísicos descifran la historia de una cuenca y de una secuencia de eventos tectónicos y ciclos de sedimentación que conforman el relleno

de una cuenca e identifican las rocas generadoras presentes en la cuenca y las correlacionan con hidrocarburos entrampados conocidos. Además, los equipos examinan los elementos y procesos geoló-gicos que formaron las rocas generadoras y tram-pas conocidas para desarrollar avances (leads) semejantes a otras acumulaciones generadas en forma similar (arriba). Luego de algunas investiga-ciones adicionales, si aún parece tener potencial para entrampar hidrocarburos, el avance se con-vierte en un área prospectiva.4

Una vez identificadas, las áreas prospectivas se clasifican según la incertidumbre, el riesgo, la recompensa potencial y el valor de mercado de los hidrocarburos.

> Sistemas petroleros. Los exploracionistas definen al sistema petrolero como el conjunto de elementos y procesos geológicos que son esenciales para la existencia de una acumulación de petróleo. Esta sección transversal muestra un resumen de los sistemas petroleros a lo largo de uno de los márgenes continentales del Atlántico Sur. Los elementos geológicos deben estar presentes en el siguiente orden: la roca generadora contiene materia orgánica, la roca yacimiento recibe los hidrocarburos y posee porosidad y permeabilidad suficientes para su almacenamiento y recuperación, la roca de cubierta que actúa como sello es impermeable para mantener los fluidos en el yacimiento y los estratos de sobrecarga sepultan a la roca generadora hasta profundidades que exhiben condiciones óptimas de presión y temperatura para la maduración de la roca generadora y la generación de hidrocarburos. La etapa de hundimiento del Océano Atlántico Sur comenzó con la extensión y el fallamiento (líneas sólidas negras a líneas de guiones) de la corteza continental (marrón). La corteza continental disminuyó de espesor y finalmente se escindió. Con la separación de las dos partes de la corteza continental (aquí sólo se muestra el lado derecho), en una dorsal meso-oceánica (no exhibida) se formó la corteza oceánica (gris) durante la expansión del fondo oceánico. El margen continental corresponde al lugar donde la corteza continental adelgazada se encuentra con la corteza oceánica. Las cuencas lacustres contemporáneas con el hundimiento (synrift) fueron preservadas y rellenadas con rocas generadoras (azul) y rocas yacimiento (blanco), que finalmente quedaron entrampadas y selladas por debajo de la sal (púrpura). Los hidrocarburos provenientes de las rocas generadoras de la fase contemporánea con el hundimiento migraron hacia los yacimientos de caliza (ladrillos verdes) que fueron sepultados y entrampados debajo de margas post-salinas (verde). Las margas también actuaron como rocas generadoras (verde oscuro). Durante la edad Terciario, los sedimentos arcillosos-arenosos (amarillo y canela) sepultaron el margen, proporcionando la roca generadora, los yacimientos, la roca de cubierta y la sobrecarga. [Ilustración adaptada de Huc AY: “Petroleum in the South Altantic,” Oil & Gas Science and Technology—Revue de l’Institut Français du Pétrole 59, no. 3 (Mayo–Junio de 2004): 243–253.]

Fig1_6

Sedimentos arcillosos-arenosos

Margas

Caliza

Sal

Sedimentos lacustres contemporáneos con el hundimiento (synrift)

Corteza oceánica Corteza continental

Litosfera

C

O

C

R

CR

O

Terc

iario

Cret

ácic

o

C

C

C

R

R

Estratos de sobrecargaRoca de cubiertaYacimientosRocas generadoras

Volumen 24, no.3 41

Los sistemas de software integrados con herramientas incorporadas de mapeo y análisis de sistemas petroleros y extensiones productivas, tales como la plataforma Petrel E&P, ayudan a los geocientíficos a evaluar las cuencas (arriba).5 Los geocientíficos utilizan estos sistemas para construir y compartir modelos geológicos en 3D y proporcionar un entorno para el almacenamiento de datos y modelos.

3. Una facies es una unidad de roca definida por las características que la distinguen de las unidades adyacentes.

Para obtener más información sobre las trampas estratigráficas y estructurales, consulte: Caldwell J, Chowdhury A, van Bemmel P, Engelmark F, Sonneland L y Neidell NS: “Exploring for Stratigraphic Traps,” Oilfield Review 9, no. 4 (Invierno de 1997): 48–61.

Para un análisis de la estratigrafía secuencial, consulte: Neal J, Risch D and Vail P: “Sequence Stratigraphy—A Global Theory for Local Success,” Oilfield Review 5, no. 1 (Enero de 1993): 51–62.

> Plataforma del software de exploración. Los especialistas en exploración combinan la información sísmica, los registros de pozos, los datos geoquímicos y de flujo de calor, y otros datos geológicos para trabajar desde la escala de cuenca hasta la escala de área prospectiva (extremo superior central, en sentido horario, hacia el centro a la derecha). Los modelos de trampas (extremo superior derecho) y de yacimientos (centro a la derecha) en escala regional a escala de área prospectiva, confeccionados en la plataforma Petrel, se benefician a través de la integración con las herramientas de restauración estructural (extremo inferior derecho) y el modelado de sistemas petroleros (extremo inferior central). Tanto las herramientas de modelado de sistemas petroleros como las herramientas de restauración estructural pueden ser utilizadas para adquirir conocimientos acerca de la geomecánica de la cuenca a fin de guiar la evaluación de los sellos (extremo inferior izquierdo) y planificar los pozos de exploración. Las herramientas de evaluación de riesgos permiten a los equipos de exploración asignar incertidumbres y riesgos a superficies y áreas prospectivas perforables (centro a la izquierda). La evaluación económica de los proyectos petroleros posibilita la planeación de los portafolios de exploración (extremo superior izquierdo).

Fig2_1

Rentabilidad de proyectos y portafolios Interpretación de cuencas a áreasprospectivas basada en modelos

Trampa

Evaluación de extensiones productivas y áreas prospectivas Yacimiento

Análisis geomecánico y de sellos Modelado de la carga y la secuenciacronológica de los sistemas petroleros

Restauración estructural

4. Esta cadena de eventos desde la fuente de hidrocarburos hasta su lugar de descanso en un yacimiento distante corresponde a los sistemas petroleros convencionales. Para los sistemas no convencionales, la roca generadora (roca madre) también puede ser la roca yacimiento. Dichos sistemas no convencionales incluyen el petróleo y el gas provenientes de las lutitas o del metano contenido en capas de carbón.

McCarthy K, Rojas K, Niemann M, Palmowski D, Peters K y Stankiewicz A: “La geoquímica básica del petróleo para la evaluación de las rocas generadoras,” Oilfield Review 23, no. 2 (Diciembre de 2011): 36–48.

5. Al-Hajeri et al, referencia 1.

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Mediante la confección de modelos en varias escalas, los geocientíficos desarrollan modelos geo-celulares de escalas globales a regionales y locales. Esta integración les permite determinar, por ejem-

plo, si una interpretación particular de una estruc-tura de tipo canal-albardón es consistente con la interpretación regional o si una facies generalizada rica en contenido orgánico, mapeada a escala de

placas tectónicas, corresponde a la facies de roca generadora del modelo de área prospectiva del sistema petrolero previsto.

>Márgenes conjugados del Atlántico Sur a través del tiempo geológico. Dos modelos geológicos regionales, construidos a partir de las costas opuestas del Atlántico Sur, son restringidos con un modelo estratigráfico secuencial global. Mediante la asimilación de las interpretaciones en un ambiente 3D, utilizando la plataforma Petrel, los geocientíficos derivaron un flujo de trabajo con el fin de poblar un modelo geocelular a escala de placa tectónica para la evolución sedimentaria de los márgenes a través del tiempo geológico, como se ilustra en la vista explotada de los márgenes continentales del Atlántico Sur desde el Precámbrico, en la superficie más profunda, hasta el momento actual en la superficie superior. Los datos recolectados de este modo, con una plataforma de software común, permiten a los exploracionistas proyectar las facies de sistemas petroleros en una región pobre en datos, mediante la utilización de la estratigrafía secuencial y los elementos del modelado de sistemas petroleros de una región rica en datos, para correlacionar y extrapolar las facies asociadas. Un ejemplo reciente de este enfoque puede encontrarse en el margen transformante, donde los conceptos de exploración exitosos desarrollados para los abanicos turbidíticos de nivel bajo de edad Turoniano existentes en el área marina de Ghana fueron aplicados en el área marina de la Guayana Francesa, conduciendo al descubrimiento reciente del área prospectiva de Zaedyus en depósitos similares. Visualizados en el tiempo geológico, estos sistemas de bajo nivel pueden ser explorados con sus elementos petroleros asociados. La evidencia convincente de las respuestas de los registros adquiridos con cable, los episodios de enfriamiento de la región interior y las discordancias restringidas bioestratigráficamente fueron integrados y los resultados indicaron que los depósitos de nivel bajo de edad Campaniano también pueden constituir objetivos prospectivos atractivos en la cuenca de Guyana-Surinam del área marina del norte de América del Sur. El intervalo estratigráfico de edad Campaniano, aunque no tan bien comprobado como el intervalo de edad Turoniano, también atrajo el interés hacia el margen africano de las áreas marinas de Ghana, Liberia y Costa de Marfil. (Ilustración utilizada con la autorización de Neftex.)

Fig3_2

Descubrimiento del campo Jubilee,Cuenca de Tano

Fig3_1

Momento actual

Descubrimientos de loscampos Azul y Cameia,

Cuenca de Kwanza

Cretácico

Precámbrico

CretácicoMomento actual Precámbrico

Descubrimiento del campo Zaedyus,Cuenca de Guyana-Surinam

Proyección de laextensión productiva (play)

Descubrimiento delcampo Tupi,

Cuenca de Santos-Campos

Rocas volcánicas extrusivasAusencia de depositaciónDepósitos clásticos ricos en contenido orgánicoFacies lacustreDepósitos clásticos marinos profundos con predominio de arenaFacies parálicaCarbonatos marinos profundosCarbonatos marinos somerosDepósitos clásticos marinos profundosDepósitos clásticos marinos somerosSedimentos terrestres

Volumen 24, no.3 43

Dado que estos diversos datos de entrada están restringidos por un modelo estratigráfico, los modelos geocelulares se muestran no sólo en profundidad vertical verdadera (TVD) o en tiempo de tránsito doble (ida y vuelta), sino además en tiempo geológico (página anterior). Por otra parte, los geólogos pueden proyectar las caracte-rísticas de un intervalo estratigráfico dado en los estratos análogos de cuencas conjugadas o en áreas de frontera. Y además, pueden utilizar las cualidades de una región rica en datos con el objeto de desarrollar un contexto estratigráfico secuencial para predecir las facies existentes en las regiones pobres en datos.

Bordes de placas y márgenes pasivos y transformantesLa ciencia de la tectónica de placas establece que la capa más externa de la Tierra, la litosfera, com-prende numerosas placas primarias y secundarias que se deslizan unas respecto de las otras (abajo).6 Este movimiento es impulsado por la convección y el flujo del material dúctil caliente del manto que infrayace la litosfera. La litosfera consta de dos capas: la corteza y el manto litosférico.7 La corteza se divide a su vez en dos categorías. La corteza continental posee una composición mayormente granítica; su densidad promedia los 2,7 g/cm3, y su espesor es de aproximadamente

35 km [22 mi] en la mayoría de los lugares pero oscila entre 20 y 70 km [12 y 43 mi]. La corteza oceánica posee una composición basáltica y es más densa y más delgada que la corteza continental. Su densidad promedia los 2,9 g/cm3, y su espesor oscila entre 5 y 10 km [3 y 6 mi]. La mayor densi-dad de la corteza oceánica hace que ésta ocupe en el manto una posición más baja que la corteza continental.

Con el tiempo geológico, los movimientos de las placas tectónicas amalgamaron pequeños continentes para formar supercontinentes y los separaron nuevamente para conformar una serie de continentes de menor tamaño distribuidos por

> Placas. La litosfera terrestre se divide en numerosas placas. El movimiento relativo de las placas (flechas) determina si los bordes de las placas son convergentes, transformantes o divergentes. [Mapa adaptado de “Interpretative Map of Plate Tectonics,” un inserto de Simkin T, Tilling RI, Vogt PR, Kirby SH, Kimberly P y Stewart DB: “This Dynamic Planet—World Map of Volcanoes, Earthquakes, Impact Craters, and Plate Tectonics,” Servicio Geológico de EUA, Serie de Investigaciones Geológica, Mapa I–2800 (2006).]

Fig4_3

Placa Euroasiática

Placa del Pacífico

Placa Norteamericana

Placa Euroasiática

Placa de Anatolia

Placa Africana

Placa AntárticaPlaca Antártica

Placa Escocesa(Scotia)

Placa Antártica

Las lengüetas de bordes convergentes señalan la dirección de convergencia Borde transformante principalPosible borde Borde divergente Movimiento de placa

PlacaArábiga

PlacaIndia

Placa Australiana

PlacaAustraliana

Placa del Pacífico

Placa de Nazca

Placade Cocos

Placa Sudamericana

Placa Juande Fuca

PlacaFilipina

Placa del Caribe

6. La litosfera es la capa terrestre externa y rígida de 50 a 200 km [30 a 120 mi] de espesor. Su espesor está determinado por la profundidad de la temperatura de transición de frágil a dúctil, que es de aproximadamente 1 000°C [1 800°F]. La parte superior de la litosfera es la corteza y la parte inferior es el manto litosférico.

Para obtener más información sobre los bordes de placas, consulte: Bird P: “An Updated Digital Model of Plate Boundaries,” Geochemistry Geophysics Geosystems 4, no. 3 (Marzo de 2003), http://dx.doi.org/10.1029/2001GC000252 (Se accedió el 21 de agosto de 2012).

7. El manto terrestre es la capa de 2 900 km [1 800 mi] de espesor que yace entre la corteza y el núcleo externo de la Tierra. El manto se divide en manto superior, zona de transición y manto inferior. El manto superior posee un espesor de alrededor de 370 km [230 mi] y se divide en el manto litosférico y la astenosfera.

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todo el planeta. El supercontinente gigante más reciente, Pangea, se formó durante la era Paleozoica y luego fue separado a partir de hace 225-200 millones de años [Ma]. El desmembra-miento se inició con la separación de Pangea en los supercontinentes de Laurasia y Gondwana, al norte y al sur, respectivamente. La fragmentación subsiguiente de Laurasia y Gondwana condujo a la apertura de los océanos Atlántico e Índico y evolucionó hasta convertirse en la configuración actual de continentes y océanos.

Las placas se desplazan unas respecto de otras e interactúan entre sí en sus bordes (arriba). Existen tres tipos de bordes de placas: convergen-tes, o compresionales; transformantes, o de despla-zamiento de rumbo; y divergentes, o de extensión.

En los bordes de placas convergentes, las pla-cas se desplazan unas en dirección hacia las otras. Las placas responden de diferentes maneras cuando chocan, dependiendo de si la convergencia se produce entre continente y continente, océano

y océano, u océano y continente. La convergencia continente-continente —colisión— produce el acortamiento y espesamiento corticales. Un ejem-plo es la colisión entre el continente Indio y el Asiático. Esta convergencia formó la cordillera del Himalaya y la meseta del Tíbet y produjo la liberación lateral de Sondalandia y el sudeste de China en dirección hacia el sudeste, lejos de la colisión entre India y Asia.8

La convergencia entre un océano y otro o entre un océano y un continente produce subduc-ción: una placa oceánica se sumerge debajo de la otra placa. Un ejemplo de convergencia océa-no-océano es el de la fosa de las Marianas, donde la placa del Pacífico se inclina hacia el oeste por debajo de la pequeña placa Filipina, en el oeste del Océano Pacífico. La convergencia océano-conti-nente se produce a lo largo del oeste de los Andes, donde la placa del Pacífico se sumerge en dirección hacia el este por debajo de la placa Sudamericana.

8. El término Sondalandia se refiere a la región de la plataforma continental de la Sonda en el Sudeste Asiático e incluye Malasia, Sumatra, Java y Borneo. Para obtener más información acerca de la liberación lateral del Sudeste Asiático y Sondalandia, consulte: Tapponnier P, Lacassin R, Leloup PH, Scharer U, Zhong D, Wu H, Liu X, Ji S, Zhang L y Zhong J: “The Ailao Shan/Red River Metamorphic Belt: Tertiary Left-Lateral Shear Between Indochina and South China,” Nature 343, no. 6257 (1º de febrero de 1990): 431–437.

9. El movimiento de desplazamiento de rumbo hace alusión al movimiento horizontal del otro lado de la falla respecto del lado de referencia; el lado en el que nos ubicamos de cara a la falla. El movimiento es lateral derecho cuando el otro lado de la falla se mueve hacia la derecha y lateral izquierdo cuando el otro lado se mueve hacia la izquierda.

> Bordes de placas. Las placas litosféricas de la Tierra se deslizan unas respecto de las otras. Este movimiento tiene cabida a lo largo de los bordes de las placas. Los bordes convergentes se generan cuando las placas se desplazan unas en dirección hacia las otras. Una placa puede hundirse —sumergirse— debajo de otra; las fosas marcan la línea de la placa de flexión en proceso de subducción. A lo largo de las zonas de subducción por encima de la placa descendente, pueden formase cadenas de arcos de islas estratovolcánicas. Los bordes transformantes se forman cuando las placas se deslizan unas más allá de las otras; las zonas de fallas transformantes oceánicas transfieren la expansión del fondo oceánico de un segmento de dorsal meso-oceánica a otro. Los bordes de placas divergentes tienen lugar cuando las placas se separan en las dorsales de expansión del fondo oceánico y en zonas de depresión (rift) continental. Los puntos calientes se generan donde las plumas convectivas de material del manto caliente impactan las placas litosféricas. Estos puntos calientes pueden inducir la formación de volcanes en escudo y producir la fluencia de los basaltos de inundación sobre las placas (no exhibidos). [Imagen adaptada de “Schematic Cross Section of Plate Tectonics,” un inserto de Simkin T, Tilling RI, Vogt PR, Kirby SH, Kimberly P y Stewart DB: “This Dynamic Planet—World Map of Volcanoes, Earthquakes, Impact Craters, and Plate Tectonics,” Servicio Geológico de EUA, Serie de Investigaciones Geológicas, Mapa I–2800 (2006).]

Borde de placaconvergente

Fosa Volcánen escudo

Punto caliente

AstenosferaCorteza oceánica

Manto inferior

Manto superiorManto su

periorCorteza continental

Placa desubducción

Litosfera

Estratovolcánde arco insular

Fosa

Borde de placatransformante

Borde de placadivergente

Dorsal de extensiónoceánica

Borde de placaconvergente

Área de depresión o hundimiento(rift) continental (borde de placa joven)

Fig5_1

Borde transformanteBorde convergente

Placa

Astenosfera

Borde divergente

En los bordes transformantes, las placas se deslizan unas más allá de las otras, como sucede en la falla de San Andrés, en California, EUA. Esta falla da cabida al movimiento de la placa del Pacífico en dirección hacia el norte, más allá de la placa Norteamericana. Las fallas anatoliana norte

Volumen 24, no.3 45

y anatoliana este en Turquía también correspon-den a bordes transformantes. Estas fallas dan cabida al movimiento de la placa de Anatolia hacia el oeste, en dirección al Mar Mediterráneo, conforme ésta elude la compresión entre las pla-cas convergentes Euroasiática y Arábiga.

En los bordes de placas divergentes, una placa se divide formando dos placas más pequeñas que se separan entre sí. Los bordes de placas divergen-tes pueden comenzar como sistemas de hundi-miento o depresión (rift) continentales; a lo largo de Ma, estos hundimientos terrestres se convier-ten en hundimientos oceánicos. Algunos ejemplos de hundimientos continentales modernos son la depresión de África Oriental; el área de hundi-miento del Lago Baikal, en Rusia; y la provincia del Basin and Range, en el oeste de EUA.

En los hundimientos continentales, la corteza experimenta procesos de extensión, fallamiento y adelgazamiento hasta que se divide. Con la división, se forma una dorsal volcánica a medida que el mate-rial del manto caliente sube para llenar el vacío dejado por las placas en proceso de separación. El material del manto de composición basáltica se acumula en los bordes de las placas, se enfría y forma nueva corteza oceánica. A medida que las placas se separan, la corteza oceánica crece, dando lugar a un océano que se ensancha entre las placas que se separan lentamente. Este pro-ceso se denomina expansión del fondo oceánico. El hundimiento del Mar Rojo y del Golfo de Adén que separa las placas Africana y Arábiga es un borde de placa divergente joven. La dorsal Meso-Atlántica, que abarca la depresión meso-oceá-nica y la dorsal que separa América de Europa y África, corresponde a un borde de placa diver-gente maduro.

Cuando los continentes se separan, rara-mente lo hacen a lo largo de una sola zona de separación o hendidura. Por el contrario, el hun-dimiento es una serie de segmentos desplazados por fallas de transformación (fallas transforman-tes) y zonas de fracturas. Las fallas de transforma-ción son fallas de desplazamiento de rumbo que conectan segmentos de hundimiento. Estas fallas transfieren el movimiento de expansión o reconci-lian las diferencias en la tasa de expansión entre los segmentos de hundimiento y sólo son activas entre dichos segmentos.9 Las fallas de transforma-ción dejan cicatrices en el fondo oceánico, que se conocen como zonas de fracturas. Las fallas de transformación y las zonas de fracturas exhiben una orientación perpendicular a la dorsal meso-oceánica y paralela a la dirección de expan-

sión; y señalan el trayecto del movimiento de las placas a medida que los márgenes continentales pasivos continúan separándose.

Las edades y las historias térmicas de las rocas oceánicas difieren a ambos lados de las fallas de transformación. A lo largo de la falla, las rocas más jóvenes, más calientes y de menor den-sidad se yuxtaponen contra las rocas más anti-guas, más frías y de densidad más alta. Debido a su mayor temperatura, las rocas más jóvenes se encuentran térmicamente levantadas con res-pecto a las rocas vecinas de fallas transversales más antiguas, más frías y de mayor densidad, lo que produce diferencias en la elevación del fondo oceánico a ambos lados de la falla. Estas diferen-cias pueden perdurar a medida que la roca se enfría, dejando cicatrices: las zonas de fracturas. Dado que son casi paralelas a la dirección de expansión de la dorsal meso-oceánica —la direc-ción del movimiento relativo de las placas— las zonas de fracturas dejan huellas de la apertura del océano (arriba).

A medida que continúa la expansión del fondo oceánico, los márgenes continentales previamente conectados se separan aún más. Un margen conti-

nental, en el que la corteza continental se encuen-tra con la corteza oceánica o experimenta una transición a ésta, es un vestigio de fallamiento producido durante la fragmentación continental. Por consiguiente, los márgenes continentales que se encuentran frente a una depresión meso-oceá-nica generalmente exhiben traslapos y además pueden tener segmentos de márgenes transfor-mantes y pasivos. Los márgenes transformantes tienen lugar donde los continentes se fragmentan y se separan como resultado de los movimientos de cizalladura producidos lo largo de fallas transfor-mantes de desplazamiento de rumbo. Los márge-nes pasivos se forman donde los continentes se fragmentan y se separan como resultado del movimiento extensional perpendicular a las líneas de costa y a lo largo de las fallas de echado.

El desmembramiento de GondwanaEl movimiento relativo de las placas tectónicas adyacentes a lo largo del tiempo geológico ha sido cuantificado mediante la aplicación de tecnologías de teledetección. Para los continentes, los científi-cos determinan el movimiento de las placas a tra-vés del ajuste de curvas de migración aparente de

> Dorsal meso-oceánica y borde de placa de falla transformante. La expansión meso-oceánica (flechas blancas y rojas) raramente se produce a lo largo de una sola zona de depresión neta. Aquí, el borde de placa divergente (línea amarilla de guiones) consiste en dos segmentos de una dorsal meso-oceánica conectados por una falla de transformación. En la falla de transformación, o en la porción activa de la zona de fractura entre los segmentos de la dorsal, las placas se deslizan unas más allá de las otras en direcciones opuestas (flechas opuestas negras). En la porción inactiva de la zona de fractura, fuera de los segmentos de la dorsal, las secciones de las placas se inmovilizan entre sí y se desplazan en la misma dirección (flechas paralelas negras). (Adaptado de Garrison TS: Oceanography: An Invitation to Marine Science, 4ta ed. Pacific Grove, California, EUA: Brooks/Cole Publishing Company, 2002.)

Fig6_1

Ocean crust

Dorsalmeso-oceánica

Borde de placa

Borde de placa

Zona de fractura (inactiva)

Falla de transformación (porción activa de la zona de fractura)

Zona de fractura (inactiva)

LitosferaCorteza oceánica

Astenosfera

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los polos.10 Para los océanos, los científicos deter-minan el movimiento de las placas a partir de los patrones de anomalías magnéticas producidos por las inversiones de polaridad de norte a sur del campo magnético de la Tierra y a partir de las zonas de fracturas del fondo oceánico (derecha).11 Pero no existe ninguna anomalía magnética de utilidad para restringir la historia del desmem-bramiento de Gondwana durante el período Cretácico transcurrido hace 120-84 Ma porque el campo magnético terrestre se encontraba esta-ble y no había experimentado ninguna inversión de polaridad magnética en esa época.12 No obs-tante, en base a la datación de los basaltos de inundación que fluyeron sobre el continente de Gondwana, los geocientíficos en general coinci-den en que el desmembramiento del superconti-nente de Gondwana, que condujo a la apertura del Océano Atlántico Sur y a la separación de las placas Sudamericana y Africana, comenzó hace unos 130 Ma durante el Cretácico Temprano. El desmembramiento se inició en el sur y se des-plazó progresivamente hacia el norte para concluir entre aproximadamente 20 y 30 Ma después, durante las edades geológicas que van desde el Aptiano hasta el Albiano.13 El segmento central se abrió más tarde porque en ese sector la placa con-tinental era más blanda y tenía mayor temperatura. En consecuencia, la placa se estiró aún más y alcanzó una mayor elevación debido al levanta-miento térmico previo al desmembramiento.

El océano Atlántico Sur se extiende desde la Zona de Fracturas (FZ) de Marathon al norte hasta la Placa Antártica al sur y puede dividirse en cuatro segmentos, separados por zonas de fracturas primarias que atraviesan el Océano Atlántico (próxima página).

10. Para obtener más información sobre los movimientos de las placas y la migración de los polos (desplazamiento polar), consulte: Besse J y Courtillot V: “Apparent and True Polar Wander and the Geometry of Geomagnetic Field Over the Last 200 Myr,” Journal of Geophysical Research 107, no. B11 (Noviembre de 2002): EMP 6-1 to 6-31.

Besse J y Courtillot V: “Correction to ‘Apparent and True Polar Wander and the Geometry of Geomagnetic Field Over the Last 200 Myr,‘” Journal of Geophysical Research 108, no. B10 (Octubre de 2003): EMP 3-1 to 3-2.

11. Para obtener más información sobre los movimientos de las placas, las anomalías magnéticas y la expansión del fondo oceánico, consulte: Hellinger SJ: “The Uncertainties of Finite Rotations in Plate Tectonics,” Journal of Geophysical Research 86, no. B10 (Octubre de 1981): 9312–9318.

Karner GD y Gamboa LAP: “Timing and Origin of the South Atlantic Pre-Salt Sag Basins and Their Capping Evaporates,” en Schreiber BC, Lugli S y Babel M (eds): Evaporites Through Space and Time. London: The Geological Society, Special Publication 285 (Enero de 2007): 15–35.

12. Torsvik TH, Rousse S, Labails C y Smethurst MA: “A New Scheme for the Opening of the South Atlantic Ocean and the Dissection of an Aptian Salt Basin,” Geophysical Journal International 177, no. 3 (Junio de 2009): 1315–1333.

Moulin M, Aslanian D and Unternehr P: “A New Starting Point for the South and Equatorial Atlantic Ocean,” Earth-Science Reviews 98, no. 1–2 (January 2010): 1–37.

Blaich OA, Faleide JI y Tsikalas F: “Crustal Breakup and Continent Ocean Transition at South Atlantic Conjugate Margins,” Journal of Geophysical Research 116, B01402 (Enero de 2011): 1–38.

Cartwright J, Swart R y Corner B: “Conjugate Margins of the South Atlantic: Namibia–Pelotas,” en Roberts DG y Bally AW (eds): Regional Geology and Tectonics: Phanerozoic Passive Margins, Cratonic Basins and Global Tectonic Maps, Vol. 1c. Ámsterdam, Países Bajos: Elsevier BV (2012): 202–221.

Mohriak WU y Fainstein R: “Phanerozoic Regional Geology of the Eastern Brazilian Margin,” en Roberts DG y Bally AW (eds): Regional Geology and Tectonics: Phanerozoic Passive Margins, Cratonic Basins and Global Tectonic Maps, Vol. 1c. Ámsterdam, Países Bajos: Elsevier BV (2012): 222–283.

13. Szatmari P: “Habitat of Petroleum Along the South Atlantic Margins,” en Mello MR y Katz BJ (eds): Petroleum Systems of South Atlantic Margins. Tulsa: The American Association of Petroleum Geologists, AAPG Memoir 73 (2000): 69–75.

> Anomalías magnéticas y expansión del fondo oceánico. Los científicos obtuvieron evidencias de la expansión del fondo oceánico mediante la determinación de la polaridad de las anomalías magnéticas a ambos lados de las dorsales meso-oceánicas. El campo magnético terrestre cambia su polaridad de tanto en tanto. El fondo oceánico es más joven y más caliente en el centro de expansión de las dorsales oceánicas y se vuelve cada vez más antiguo y más frío en dirección hacia el borde entre el continente y el océano. Cuando las rocas del fondo oceánico y sus minerales ferromagnéticos se enfrían por debajo de la temperatura de Curie, los minerales ferromagnéticos se magnetizan en la dirección consistente con la polaridad del campo magnético terrestre. Las rocas que exhiben una polaridad predominantemente normal, equivalente al magnetismo actual, se muestran como bandas negras en la sección transversal de la placa. Las rocas con un magnetismo de polaridad predominantemente inversa se exhiben como bandas blancas. La simetría de las anomalías magnéticas representadas a ambos lados de la dorsal demuestra el movimiento del fondo marino lejos del centro de expansión. La datación de cada cambio de polaridad —de normal a inversa y de inversa a normal— convierte el mapa de anomalías magnéticas en un mapa magnetocronológico de la expansión de los fondos oceánicos; la edad de cada inversión es una isócrona (líneas blancas) —una curva de contorno de tiempo— y el intervalo de tiempo entre las inversiones magnéticas es un crono magnético (MC), durante el cual el campo magnético de la Tierra es predominantemente, o constantemente, de una sola polaridad.

Expansión de losfondos oceánicos

Cronos magnéticos

Cortezaoceánica

Temperatura y edad de las placas

Rocas jóvenes dealta temperatura

Rocas antiguas de baja temperatura

Litosfera

MC6 MC5 MC5 MC6MC4 MC4MC3 MC3MC2 MC2MC1 MC1

Polaridad inversa

Polaridad normal

Fig7_1

Isócronas

Dorsal meso-oceánica

Isócronas

Volumen 24, no.3 47

>Mapa tectónico del Océano Atlántico Sur al final del crono de polaridad magnética 34 (MC34, hace 84 Ma). La línea roja representa la dorsal meso-oceánica al final de MC34. De norte a sur, el Océano Atlántico Sur se divide en los segmentos Ecuatorial, Central, Sur y Falkland, limitados por las zonas de fracturas (FZs) de Marathon, Ascensión, Río Grande y Agulhas-Falkland. Los puntos de color negro muestran las localizaciones aproximadas de los descubrimientos de los campos Tupi en el área marina de Brasil, Azul y Cameia en el área marina de Angola, Jubilee en el área marina de Ghana y Zaedyus en el área marina de la Guayana Francesa. (Adaptado de Moulin et al, referencia 12.)

Fig8_1

ÁFRICA

AMÉRICADEL SUR

FZ de Marathon

FZ de Chain

FZ de Ascensión

Cuenca deKwanza

Cuenca deNamibe

Cuenca deNamibia

Cuenca deRawson

Cuenca dePelotas

Provinciade Paraná

Dorsal deWalvis

Cuenca deCampos

Golfo deGuinea

Cuenca deSantos

FZ de Río Grande

FZ de Agulhas-Falkland

Elevación deRío Grande

Punto caliente deTristan da Cunha

Segmento central

Segmento sur

Segmento Falkland

Cuenca de Potiguar

FZ de Romanche

Cratones

Volcanismocretácico

Dorsal meso-oceánicaSal de edad Aptiano

Segmentoecuatorial

MesetaDemerara Meseta

de Guinea

Cuenca deGabón

Cuencade CongoCuenca de

SergipeAlagoas

Cuenca deEspírituSanto

14. Los puntos calientes son manifestaciones superficiales de las plumas convectivas del manto. Se trata de anomalías térmicas estacionarias que generan conductos ascendentes delgados de magma en el manto. El vulcanismo de los puntos calientes produce basaltos de inundación y largas cadenas lineales de volcanes en el interior de las placas tectónicas; a lo largo de cada cadena, los volcanes son cada vez más antiguos en la dirección del movimiento de las placas.

Wilson M: “Magmatism and Continental Rifting During the Opening of the South Atlantic Ocean: A Consequence of Lower Cretaceous Super-Plume Activity?,” en Storey BC, Alabaster T y Pankhurst RJ (eds): Magmatism and the Causes of Continental Break-Up. London: The Geological Society, Special Publication 68 (1992): 241–255.

Quirk DG, Hertle M, Jeppesen JW, Raven M, Mohriak W, Kann DJ, Norgaard M, Mendes MP, Hsu D, Howe MJ y Coffey B: “Rifting, Subsidence and Continental

Break-Up Above a Mantle Plume in the Central South Atlantic,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. Londres: The Geological Society, Special Publication 369 (en prensa).

15. Seranne M y Anka Z: “South Atlantic Continental Margins of Africa: A Comparison of the Tectonic vs. Climate Interplay on the Evolution of Equatorial West Africa and SW Africa Margins,” Journal of African Earth Sciences 43, no. 1–3 (Octubre de 2005): 283–300.

16. Moulin et al, referencia 12.17. Guyana es la región septentrional de América del Sur

que comprende los territorios de Surinam, Guyana y Guayana Francesa. África Occidental es la región occidental extrema del continente africano. Su margen sur se extiende a lo largo de la línea de costa norte del Golfo de Guinea y comprende, de este a oeste, Nigeria, Togo, Benín, Ghana, Costa de Marfil, Liberia, Sierra Leona y Guinea.

18. Darros de Matos RM: “Tectonic Evolution of the Equatorial South Atlantic,” en Mohriak W y Talwani M (eds): Atlantic Rifts and Continental Margins. Washington, DC: American Geophysical Union, Geophysical Monograph 115 (2000): 331–354.

Mascle J, Lohman P, Clift P y el Grupo Científico de ODP 159: “Development of a Passive Transform Margin: Cote d’Ivoire–Ghana Transform Margin—ODP Leg 159. Preliminary Results,” Geo-Marine Letters 17, no. 1 (Febrero de 1997): 4–11.

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Adyacentes a la FZ de Río Grande, la Elevación de Río Grande y la Dorsal de Walvis se originaron a partir del punto caliente de Tristan da Cunha que es responsable de los basaltos de inundación de Paraná y Etendeka en Brasil y Namibia, respectivamente.14 Con la apertura del océano, se formaron la Elevación de Río Grande y la Dorsal de Walvis a medida que la placa Sudamericana se deslizaba hacia el NO y la placa Africana hacia el NE, respecto del punto caliente de Tristán da Cunha. Las dorsales resultantes for-maron un extenso alto volcánico que aisló el seg-mento central del Atlántico Sur de la intrusión de agua marina desde el segmento sur.

Las historias de relleno de las cuencas de los segmentos central y sur del Atlántico Sur difieren entre sí.15 En particular, el segmento central es dominado por la presencia de cuencas salinas de gran espesor que se formaron durante el Aptiano (hace 125-112 Ma), en tanto que los márgenes continentales del segmento sur se hundieron en los márgenes de un océano abierto.

El segmento ecuatorial del Atlántico Sur comenzó a abrirse posteriormente, en la época del Cretácico Temprano; hace unos 112 Ma.16 En sus latitudes septentrionales, este segmento abarca la meseta Demerara de Surinam y la Guayana Francesa, y la meseta de Guinea en África Occidental. En sus latitudes australes, dicho segmento incluye las costas del norte de Brasil, Costa de Marfil y Ghana.17 La apertura del segmento ecuatorial, a diferencia de los otros segmentos, no se produjo en sentido perpendicu-lar a los márgenes continentales porque una parte del movimiento de las placas fue absorbida por el movimiento oblicuo o el desgarre lateral a lo largo de las fallas.18

48 Oilfield Review

> Condiciones propicias para las acumulaciones salinas de gran espesor. Para el Aptiano, hace aproximadamente 120 Ma, el Océano Atlántico Sur (mapa, centro) se había abierto desde el sur como cortado con una tijera. El segmento central del Atlántico Sur se encontraba aislado de las condiciones marinas abiertas del segmento austral por la Dorsal de Walvis (púrpura). La región correspondía a una faja árida (entre las líneas blancas de guiones) en la que las condiciones climáticas eran similares a las existentes actualmente en el desierto de Atacama, en el norte de Chile (extremo inferior izquierdo), y en el desierto de Kalahari, en el sur de África (extremo inferior derecho). El segmento central contenía lagos y cuencas de relleno balanceado. En estas condiciones climáticas y de cuencas aisladas, las cuencas y los lagos se convirtieron en los centros de precipitación de secuencias salinas estratificadas de gran espesor provenientes de salmueras cuencales e hidrotérmicas, que fueron aportadas por el flujo de agua marina a través de las fracturas presentes en el dique basáltico con pérdidas formado por la Dorsal de Walvis. (Mapa, cortesía de CR Scotese, utilizado con autorización.)

Trópico de Capricornio

Cuencas salinas

Faja árida

450 km

Dorsal deWalvis

Actual desierto de KalahariActual desierto de Atacama

Fig10_1_right page

Sedimentos postsalinos

Presalinos

Basamento

Sal

2 km

20 km

O E

Volumen 24, no.3 49

La comprensión de los eventos geológicos que controlaron la geografía, el clima y la historia de las cuencas, por parte de los geólogos, se basa en los principios de la tectónica de placas. Estos prin-cipios constituyen el fundamento para el desarro-llo de las extensiones productivas de exploración. Los descubrimientos realizados desde el año 2006 en las cuencas presalinas y de márgenes transfor-mantes, a lo largo de las costas de América del Sur y África Occidental, ilustran estos puntos.

Correlación de las cuencas salinas: De Brasil a AngolaEl campo petrolero Lula —nombre asignado en el año 2010 al campo Tupi en honor al ex presi-dente de Brasil Luiz Inacio Lula da Silva— fue descubierto en el año 2006 en la cuenca de Santos por Petróleo Brasileiro SA, o Petrobras.19

El descubrimiento se localiza por debajo de la sal de edad Aptiano en el margen pasivo del sector brasileño del Atlántico Sur central y estableció la extensión productiva presalina.20

Los campos presalinos del área marina de Brasil se encuentran cargados con hidrocarburos que migraron desde rocas generadoras ricas en materia orgánica, depositadas en lagos anóxicos que se desarrollaron aproximadamente en la época en que se formó el Atlántico Sur. A comien-zos de la edad Aptiano, culminó el episodio de hundimiento continental y comenzó la expansión del fondo oceánico; no obstante, cuando la región experimentó un fenómeno de levantamiento por encima de la pluma convectiva del manto del punto caliente de Tristán da Cunha, prevalecían condicio-nes lacustres más que marinas. En estos lagos, por encima de los márgenes continentales pasivos, se produjo la depositación de carbonatos inusuales durante el Aptiano Temprano (hace 123-117 Ma).

En forma similar al proceso acaecido en el actual Lago Tanganyika del este de África, durante la lenta profundización de los lagos se depositaron carbonatos lacustres someros. En los carbonatos del Aptiano Temprano, el registro fósil muestra la presencia de estratos de coquina sobre los que se depositaron estratos microbialíticos al transfor-marse las condiciones de agua dulce en condicio-nes de agua hipersalina cuando el clima se volvió más árido.21 Estos carbonatos conforman los yaci-mientos de las cuencas presalinas de Santos y Campos en Brasil.

Con el incremento de la aridez durante el Aptiano Tardío (hace 117-113 Ma), las cuencas se volvieron propicias para la depositación de secuen-cias evaporíticas estratificadas con un espesor oscilante entre 800 y 2 500 m [2 600 y 8 200 pies]. Las evaporitas de la cuenca de Santos exhiben una historia de rápida precipitación mayormente de halita proveniente de las aguas marinas, seguida por la precipitación lenta de sales complejas. Estas sales tardías precipitaron a partir de salmueras alta-mente concentradas, incrementadas por los proce-sos hidrotérmicos que involucraron un intercambio químico roca-fluido con la roca basáltica. Los prime-ros 600 m [2 000 pies] de estas evaporitas están for-mados por dos capas de halita maciza separadas por una capa delgada de anhidrita. El tope de la secuen-cia evaporítica muestra numerosos ciclos de deposi-tación con evaporitas estratificadas ricas en potasio y magnesio.22 Toda la secuencia evaporítica preci-pitó en un sistema de lago-hundimiento profundo, detrás de la barrera creada por la Dorsal de Walvis y la Elevación de Río Grande. Esta barrera fue pene-trada por fisuras profundas a lo largo de las cuales se desplazaron las aguas marinas, que interactuaron químicamente con la roca encajonante basáltica y se filtraron en el lago en proceso de evaporación.

Los factores que favorecieron dichas acumu-laciones salinas de gran espesor fueron la presen-cia de un margen en rápido proceso de hundimiento con lagos o cuencas rellenas de manera balan-ceada, situados detrás de un alto volcánico externo elevado. Este alto volcánico constituyó una barrera con filtraciones (pérdidas) que res-tringió el influjo de agua de mar en un ambiente caracterizado por un clima cálido, árido y desér-tico (página anterior).23 Las condiciones eran leve-mente similares a las existentes actualmente en la cuenca del Mar Muerto y en la depresión de Danakil, en la península de Afar, al nordeste de África.24 Estas capas salinas conforman el sello para los yacimientos presalinos (Véase “La depositación de la sal en cuencas en proceso de expansión activo,” página 50).

El fin del Aptiano fue testigo de la apertura definitiva de la barrera formada por la Dorsal de Walvis y la Elevación de Río Grande, acompañada por la inundación de las aguas marinas provenien-tes del segmento austral del Océano Atlántico Sur. Estas condiciones marinas abiertas permitieron que las aguas oceánicas rellenaran las cuencas del segmento central, interrumpiendo cualquier episodio posterior de depositación de evaporitas. Por encima de la sal, se formaron sedimentos marinos, comenzando con los carbonatos marinos del Albiano (hace 113-110 Ma). La sedimentación postsalina fue controlada por el proceso continuo de apertura y profundización del Atlántico Sur como consecuencia de los cambios producidos en el nivel global del mar. A medida que el océano se abría, los márgenes pasivos se inclinaban hacia el mar, produciendo el fenómeno de halocinesis en el que la sal fluye y se deforma, dando origen a las estructuras salinas que afectaron los sedimentos

19. Beasley CJ, Fiduk JC, Bize E, Boyd A, Frydman M, Zerilli A, Dribus JR, Moreira JLP y Pinto ACC: “El play presalino de Brasil,” Oilfield Review 22, no. 3 (Otoño de 2010): 28–37.

20. El término presalino significa antes de la formación o la depositación de los depósitos salinos. Los yacimientos presalinos se encuentran debajo de los depósitos salinos que no fluyeron lejos de su lugar de depositación; por debajo de la sal autóctona o local. Esta definición diferencia los estratos presalinos de los estratos subsalinos o postsalinos. Para obtener más información, consulte: Beasley et al, referencia 19.

21. Coquina: roca sedimentaria calcárea formada esencialmente de conchillas, que indica la presencia de un ambiente litoral con una vigorosa acción del oleaje. Las microbialitas, que son estructuras carbonatadas cuya formación se atribuye a los microbios, poseen una diversidad de formas y tamaños, y se desarrollan en ambientes no propicios para el desarrollo de corales.

22. Hardie LA: “On the Significance of Evaporites,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 19 (Mayo de 1991): 131–168.

Jackson MPA, Cramez C y Fonck J-M: “Role of Subaerial Volcanic Rocks and Mantle Plumes in Creation of South

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23. Davison I: “Geology and Tectonics of the South Atlantic Brazilian Salt Basins,” en Ries AC, Butler RWH y Graham RH (eds): Deformation of the Continental Crust: The Legacy of Mike Coward. London: The Geological Society, Special Publication 272 (Enero de 2007): 345–359.

Los lagos o las cuencas se rellenan de manera balanceada cuando la tasa de aporte de agua y sedimentos es similar a la tasa con la que se forma el espacio disponible o alojamiento; superficie y profundidad. Para obtener más información, consulte:

Carroll AR y Bohacs KM: “Stratigraphic Classification of Ancient Lakes: Balancing Tectonic and Climatic Controls,” Geology 27, no. 2 (Febrero de 1999): 99–102.

24. Montaron B y Tapponnier P: “A Quantitative Model for Salt Deposition in Actively Spreading Basins,” Search and Discovery Article 30117, adaptado de una presentación oral efectuada en la Conferencia y Exhibición Internacional de la AAPG, Río de Janeiro, 15 al 18 de noviembre de 2009.

Bosworth W, Huchon P y McClay K: “The Red Sea and Gulf of Aden Basins,” Journal of African Earth Sciences 43, no. 1–3 (Octubre de 2005): 334–378.

Mohriak WU y Leroy S: “Architecture of Rifted Continental Margins and Break-Up Evolution: Insights from the South Atlantic, North Atlantic and Red Sea–Gulf of Aden Conjugate Margins,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. London: The Geological Society, Special Publication 369, http://dx.doi.org/10.1144/SP369.17 (Se accedió el 17 de septiembre de 2012).

(continúa en la página 52)

50 Oilfield Review

La depositación de la sal en cuencas en proceso de expansión activo

Hundimiento, propagación y tectónicaLas cuencas salinas situadas unas frente a otras, entre la Elevación de Río Grande y el Golfo de Guinea, se encuentran entre las cuencas más grandes de los márgenes oceánicos pasivos de edad Fanerozoico (abajo) y se formaron en el Aptiano (hace 125-110 Ma), durante las fases de apertura del Atlántico Sur central. El ambiente geométrico, cinemático y temporal de este fenómeno de depositación salina de edad Cretácico Inferior es sorprendentemente similar al del Mar Rojo acaecido en el Mioceno Medio-Tardío (hace 15-5 Ma).1

Después de que el punto caliente de Tristán da Cunha indujera la ocurrencia de erupciones volcánicas gigantes que cubrieron enormes áreas de la litosfera africana–sudamericana con basaltos de inundación de gran espesor,

hace aproximadamente 143 Ma, las placas comenzaron a separarse lentamente a razón de varios milímetros por año. A lo largo del nuevo borde de placa, se formaron hundimientos estrechos, de 50 a 80 km [31 a 50 mi] de ancho, que se traslaparon. El vulcanismo basáltico y los lagos anóxicos de aguas profundas —de más de 1 000 m [3 300 pies] de profundidad en algunos casos, como el lago Tanganyika actual— marcaron la geología de esos hundimientos en el Hauteriviano Tardío al Barremiano Temprano (hace 133-128 Ma).2

La separación continental se completó hace 128-125 Ma. Cuando comenzó la expansión de los fondos oceánicos, la tasa de separación de las placas se incrementó hasta alcanzar algunos centímetros por año. La cuenca marina, que ahora tiene 1 700 km [1 060 mi] de largo, entre 300 y 500 km [190 y

310 mi] de ancho y 2 km [1,2 mi] de profundidad, permaneció aislada entre dos grandes “diques” formados por el margen transformante del Atlántico ecuatorial incipiente al norte y la Dorsal de Walvis y la Elevación de Río Grande al sur. Estos diques restringieron el flujo de agua de mar hacia el interior de la cuenca; flujo que tuvo lugar en su mayor parte a lo largo de las fisuras tectó-nicas de la porción sur de la Dorsal de Walvis. La rápida evaporación del agua de mar generó depósitos evaporíticos estratificados de gran espesor. Las condiciones marinas abiertas continuas se restablecieron en el Albiano Temprano (hace 112-110 Ma).

Las evaporitas de la cuenca de SantosPara generar un depósito salino estratificado de gran espesor se requieren tres condiciones: una cuenca de aproximadamente 1 500 m [4 900 pies] de profundidad, un aporte continuo de agua de mar cargada con minerales y un clima cálido y árido. Conforme se produce la evaporación, el nivel de agua de la cuenca se reduce rápidamente y se estabiliza hasta que alcanza un nivel crítico: la tasa de evaporación iguala a la tasa de admisión de agua. La salinidad del agua se incrementa gradualmente hasta que se alcanza la concentración de saturación para el mineral de sal menos soluble contenido en el agua.

Las capas de calcita, dolomía y yeso precipitan —en ese orden— seguidas por la halita (sal de roca). La halita precipita en can-tidades suficientes para mantener la salinidad de agua en el nivel de saturación de la halita; este proceso puede durar varios miles de años para acumular cientos de metros de halita. Si el clima se vuelve más húmedo, el incremento de la admisión de agua dulce proveniente de los ríos y las lluvias reduce la salinidad lo suficiente como para detener la precipitación de halita. Por ejemplo, la salini-dad puede reducirse hasta alcanzar de vuelta el punto de precipitación del yeso y finalmente incrementarse de nuevo hasta el punto de

> Restauración del Atlántico Sur. La cuenca salina de edad Aptiano, hace aproximadamente 120 Ma (púrpura), tenía una longitud de 1 700 km [1 060 mi] y se encontraba limitada con respecto a las condiciones oceánicas abiertas por el punto caliente de Tristán da Cunha (círculo rojo) al sur y el margen transformante del Atlántico ecuatorial en fase embrionaria (flechas rojas opuestas) al norte. Las flechas negras indican la dirección del movimiento de las placas. (Mapa, cortesía de CR Scotese, utilizado con autorización.)

Side Bar Fig1_1

Cuenca salina del Aptiano

Margen transformante

Punto caliente

AMÉRICA

ÁFRICA

Volumen 24, no.3 51

precipitación de la halita. Ésta es la secuencia estratificada que se observa en los 600 m [2 000 pies] inferiores de evaporitas de la cuenca de Santos.3

Los niveles de salinidad del agua pueden incrementarse aún más hasta alcanzar el punto de saturación en el que las sales complejas comienzan a precipitar. Estas sales son las evaporitas ricas en contenido de potasio, calcio y magnesio, tales como la silvita, la carnalita y la taquihidrita. La preci-pitación de sales complejas necesita un clima extremadamente árido y puede requerir un largo tiempo porque estas salmueras alta-mente salinas se evaporan muy lentamente. Durante este proceso, el nivel superficial del lago no se modifica a pesar de la acumulación de sal en su fondo. El resultado final es la for-mación de una salina (derecha).

Durante el Aptiano, las cuencas salinas del Atlántico Sur se encontraban ubicadas en las latitudes correspondientes a la faja árida que

contiene la mayor parte de los desiertos modernos del hemisferio sur. La tasa de evaporación inicial probablemente fue 2 m [7 pies] por año más alta que la precipitación pluvial, tasa que se observa actualmente en el Mar Rojo.4 Con una tasa de depositación

promedio de halita de 2 a 3 cm [0,8 a 1,2 pulgadas] por año, pueden haberse requerido entre 20 000 y 30 000 años para la depositación de los 600 m inferiores extremos de las evaporitas de la cuenca de Santos.5

> Secuencia de depositación de la sal. Durante la fase de hundimiento inicial (1), se forman los lagos de agua dulce en el margen continental en expansión. (El océano en desarrollo se encuentra a la izquierda de cada panel.) El nivel del océano se reduce y los lagos se profundizan (2) conforme los márgenes continentales en expansión disminuyen su espesor y se hunden. La barrera que separa el océano de los lagos incrementa su relieve con respecto al fondo del lago. El nivel del mar se eleva (3), y el agua de mar se desborda sobre la barrera y se mezcla con el agua de los lagos. Hace aproximadamente 123 Ma, en el Aptiano Temprano (4), el nivel del mar se reduce en 50 m [80 pies] y aísla las cuencas de las aguas del océano abierto. La tasa de evaporación de las cuencas (5) es más alta que la tasa de influjo de agua proveniente de los ríos y las precipitaciones pluviales y de los manantiales de agua de mar que emanan de la barrera con filtraciones; dichas filtraciones son el resultado de la presencia de fracturas y fisuras. El nivel de agua de la cuenca cae y la salinidad del agua aumenta gradualmente hasta que el nivel de salinidad de la salmuera alcanza la concentración de saturación del componente químico menos soluble de la salmuera, que comienza a depositarse como un mineral de sal (blanco, 6). Durante la depositación de la sal, se forman capas de sal (no exhibidas) a medida que se modifica la química de la salmuera. La salinidad y las concentraciones de saturación dependen del equilibrio hídrico climático de las cuencas y del ingreso de agua de mar en éstas a través de la barrera con filtraciones. La precipitación de minerales de sal comienza con el componente químico menos soluble de la salmuera. Este componente precipita hasta que se agota. Los componentes más solubles precipitan posteriormente. De esta manera, las capas de sal se acumulan gradualmente y rellenan las cuencas para formar secuencias salinas estratificadas de gran espesor. El último episodio de depositación de sal es indicado por la presencia de una salmuera terminal (púrpura, 7) de alta salinidad, supersaturada con el componente menos soluble en ese momento. Finalmente, el nivel del mar se eleva lo suficiente como para inundar los márgenes continentales (8); las condiciones de mar abierto se restablecen por encima de las cuencas salinas y detienen la depositación de la sal.

Side Bar, Fig3_4

1

2

3

4

5

6

7

8

Formación de lagos de agua dulce

Profundización de los lagos de agua dulceCaída del nivel del océano

El nivel del océano sube, se desborda más alláde la barrera e ingresa en los lagos de agua dulce

Caída del nivel del océanoLa dorsal fracturada permite la comunicación

hidráulica entre el océano y el lago

El nivel de la cuenca se reducea medida que el agua se evapora

Comienzo de ladepositación de la sal

Fin de la depositación de la sal

La cuenca retorna a lascondiciones marinas plenas

La salmuera terminal indica ladepositación final de la sal

1. Mohriak WU y Leroy S: “Architecture of Rifted Continental Margins and Break-Up Evolution: Insights from the South Atlantic, North Atlantic and Red Sea–Gulf of Aden Conjugate Margins,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. Londres: La Sociedad Geológica, Publicación Especial 369, http://dx.doi.org/10.1144/SP369.17 (Se accedió el 17 de septiembre de 2012).

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2. Karner GD y Gamboa LAP: “Timing and Origin of the South Atlantic Pre-Salt Sag Basins and Their Capping Evaporates,” en Schreiber BC, Lugli S and Ba˛bel M (eds): Evaporites Through Space and Time. Londres: La Sociedad Geológica, Publicación Especial 285 (Enero de 2007): 15–35.

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3. Montaron y Tapponnier, referencia 2.4. Hardie LA: “The Roles of Rifting and Hydrothermal

CaCl2 Brines in the Origin of Potash Evaporites: An Hypothesis,” American Journal of Science 290, no. 1 (Enero de 1990): 43–106.

Hardie LA: “On the Significance of Evaporites,” Annual Review of Earth and Planetary Sciences 19 (Mayo de 1991): 131–168.

Warren JK: Evaporites: Sediments, Resources and Hydrocarbons. Berlín: Springer-Verlag, 2006.

5. Montaron y Tapponnier, referencia 2.

52 Oilfield Review

postsalinos en los que se descubrieron los grandes volúmenes de petróleo de la cuenca de Campos (próxima página).25

El descubrimiento del campo Tupi en el año 2006 estableció una nueva extensión productiva de petróleo en la porción central del Atlántico Sur: la extensión productiva presalina. El campo Lula se encuentra ubicado en el Bloque BM-S-11 de la cuenca de Santos a una profundidad de 2 126 m [6 975 pies] de agua, a aproximadamente 250 km [155 mi] al sudeste de Río de Janeiro. El pozo des-cubridor 1-RJS-628A fue perforado hasta una TVD

de 4 895 m [16 060 pies] submarinos.26 El pozo pro-dujo con un régimen de 780 m3/d [4 900 bbl/d] de petróleo y 187 000 m3/d [6,6 MMpc/d] de gas a tra-vés de un estrangulador (orificio) de 5/8 pulgadas, produciendo petróleo liviano con una densidad de aproximadamente 880 kg/m3 [30° de densidad API] y bajo contenido de azufre de aproximada-mente 0,5%.27 La ejecución de operaciones de per-foración de desarrollo en el campo confirmó las estimaciones de 1 000 millones de m3 [6 500 millo-nes de bbl] de petróleo recuperable, obtenidas por el operador, lo que atrajo la atención mundial hacia la extensión productiva presalina de Brasil.28 Subsiguientemente, muchos fueron los descubri-mientos presalinos realizados en las cuencas de Santos y Campos de Brasil.

> Áreas prospectivas presalinas y descubrimientos en la cuenca de Kwanza. Los pozos Cameia 1 y Cameia 2 de Cobalt descubrieron y evaluaron, respectivamente, yacimientos de petróleo en las cuencas sedimentarias contemporáneas con el hundimiento (synrift) (marrón claro) y poshundimiento (amarillo) situadas por debajo de la sal autóctona (púrpura) —los sedimentos presalinos— en el Bloque 21(centro a la derecha) de la cuenca de Kwanza, en el área marina de Angola. Cobalt tiene previsto perforar los pozos Lontra, Idared, Mavinga y Bicuar (líneas de guiones) para probar otras áreas prospectivas de los Bloques 20 y 21. El pozo Cameia 1 descubrió un yacimiento superproductivo (verde brillante) sobre un alto basamental (extremo inferior). Cobalt perforó el pozo Cameia 2, un pozo de extensión, para confirmar el tamaño del descubrimiento y explorar las zonas yacimiento prospectivas por debajo del yacimiento superproductivo. El pozo de evaluación confirmó el descubrimiento y los intervalos prospectivos infrayacentes (verde claro), que se encuentran separados por intervalos que actúan como sellos (rojo). (Ilustraciones utilizadas con autorización de Cobalt International Energy, Inc., referencia 32.)

Fig11_2

Lontra

Bloque 20

Idared Mavinga Cameia-1 Cameia-2 Bicuar

Bloque 21SurNorte

SalSal

BasamentoContemporáneos con

el hundimiento (synrift)

Contemporáneoscon el hundimiento

Contemporáneoscon el hundimiento

Basamento

Postsalinos

Poshundimiento

Poshundimiento(posrift)

Sal Sal

Yacimientosuperproductivo

Yacimiento intermedio

Yacimiento inferior

Cameia-1 Cameia-2

ÁFRICA20

21Angola

Postsalinos Postsalinos

Petróleo confirmado por la producción

Petróleo confirmado por registro o muestra de petróleo

Posible zona de petróleo no probada

Sello

Poshundimiento

Poshundimiento

Poshundimiento

Por encima de ese nivel, existen al menos nueve ciclos que contienen sales complejas. La precipitación de dichas sales podría haber requerido 10 veces más tiempo. El reemplazo del agua por sal duplica el peso aplicado en el fondo de la cuenca y acelera la subsidencia. Aproximadamente un 30% del espacio disponible se obtiene en unos 50 000 años mediante el agregado de 500 m [1 600 pies] a la profundidad de la cuenca inicial de 1 500 m [4 900 pies].

Las observaciones derivadas de analo-gías modernas, tales como el lago Assal en la región de Afar, Etiopía, indican que el agua de mar ingresó en la cuenca salina a través de las fisuras de la dorsal basáltica de Walvis. Este proceso fisural se basa además en otras consideraciones:•Latasadeflujovolumétricoatravés

de las grietas debe ser baja, como lo requiere el modelo de precipitación de la sal.

•Dadoquelasfisurasdelosbasaltos pueden tener una profundidad de cientos de metros, el agua de mar que fluye a través de éstas es menos sensible a las variaciones del nivel del agua de los océanos comparado con el requerido por el flujo a través de un dique.

•Cuandolatasadeevaporaciónseincre-menta y el nivel de la cuenca se reduce por debajo del de los océanos, la diferen-cia de altura hidráulica tenderá a favore-cer el flujo a través de las fisuras para mantener el nivel de agua de la cuenca.

•Lasfracturasproveenunagransuperficiede contacto entre el agua de mar y los basaltos, lo que favorece el intercambio químico roca-fluido requerido para una composición química compatible con la depositación de sales complejas.6

Las observaciones de campo y los resul-tados de los modelos demuestran que la depositación de las secuencias evaporíticas estratificadas de gran espesor requiere la existencia de una cuenca profunda en un clima caluroso y árido con un aporte conti-nuo de agua salina cargada con minerales. Estas condiciones deben permanecer esta-bles un tiempo suficiente para que se acu-mulen depósitos de gran espesor.

6. Montaron y Tapponnier, referencia 2.

Volumen 24, no.3 53

25. Halocinesis es la deformación de la sal. Los procesos de halocinesis comprenden el movimiento pendiente abajo bajo la acción del flujo por atracción gravitatoria, la expulsión y el diapirismo causados por la carga de la cubierta y el fallamiento resultante de procesos de estiramiento o acortamiento tectónico. La deformación de la sal puede producir la deformación de los estratos depositados sobre ésta.

Hudec MR y Jackson MPA: “Terra Infirma: Understanding Salt Tectonics,” Earth-Science Reviews 82, no. 1–2 (Mayo de 2007): 1–28.

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Beasley et al, referencia 19.26. Parshall J: “Presalt Propels Brazil into Oil’s Front

Ranks,” Journal of Petroleum Technology 62, no. 4 (Abril de 2010): 40–44.

27. “BG, Petrobras Announce Discovery of Oil Field in Santos Basin Offshore Brazil,” Drilling Contractor 62, no. 6 (Noviembre-Diciembre de 2006): 8.

28. “Country Analysis Briefs: Brazil,” Administración de Información de Energía de EUA (28 de febrero de 2012),

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29. “Maersk Oil Strikes Oil with Its First Pre-Salt Well in Angola,” Maersk Oil (4 de enero de 2012), http://www.maerskoil.com/Media/NewsAndPressReleases/Pages/MaerskOilstrikesoilwithitsfirstpre-saltwellinAngola.aspx (Se accedió el 29 de marzo de 2012).

“Cobalt International Energy, Inc. Announces Successful Pre-Salt Flow Test Offshore Angola, ” Cobalt International Energy, Inc. (9 de febrero de 2012),=irol-newsArticle&ID=1659328&highlight (Se accedió el 4 de abril de 2012).

30. Cobalt International Energy, Inc.: “Update on West Africa and Gulf of Mexico Drilling Programs,” (8 de febrero de 2012), http://phx.corporate-ir.net/External.File? item=UGFyZW50SUQ9MTI1Nz QyfENoaWxkSUQ9LT F8VHlwZT0z&t=1 (Se accedió el 2 de agosto de 2012).

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31. Cobalt International Energy, Inc.: “Investor Presentation—March 2012,” (13 de marzo de 2012), http://phx.corporate-ir.net/phoenix.zhtml?c= 231838&p=irol-presentations (Se accedió el 8 de junio de 2012).

> Líneas sísmicas en márgenes pasivos presalinos conjugados. Estas líneas sísmicas en pares son las líneas de echado provenientes de la cuenca de Santos en el área marina de Brasil (arriba) y de la cuenca de Kwanza en el área marina de Angola (página 48, arriba). La sección sísmica de la cuenca de Santos proviene de una línea sísmica 2D genérica que cruza cerca del campo Lula, un descubrimiento presalino. La sección sísmica muestra un espesor de casi 2 km [1,2 mi] de sedimentos presalinos debajo de la sal. La sección de la cuenca de Kwanza, en el área marina de Angola, proviene de un levantamiento de sísmica 3D y muestra una sección presalina bien desarrollada, separada de los sedimentos postsalinos por geometrías salinas complejas. (La sección de la cuenca de Santos se utiliza con la autorización de WesternGeco y TGS. La sección de la cuenca de Kwanza se utiliza con la autorización de WesternGeco y Sonangol.)

Fig10_1_left page

Sedimentos postsalinos

Sal

Presalinos

Basamento2

km

20 km

O E

En el año 2012, el pozo Azul 1 perforado por Maersk Oil y el pozo Cameia 1 perforado por Cobalt International Energy, Inc., extendieron la extensión productiva presalina comprobada del Atlántico Sur a la cuenca del Kwanza, en el área marina de Angola.29 El pozo Azul 1 se encontraba en el Bloque 23 de la cuenca del Kwanza, en un tirante de agua (profundidad del lecho marino) de 953 m [3 130 pies]. Perforado hasta 5 334 m [17 500 pies], este pozo demostró la capacidad de flujo potencial de más de 3 000 bbl/d [480 m3/d] de petróleo. El pozo Cameia 1 estaba situado en el Bloque 21 de la cuenca del Kwanza, en un tirante de agua de 1 682 m [5 518 pies]. Perforado hasta 4 886 m [16 030 pies] de profundidad, el pozo pro-dujo con un régimen de 5 010 bbl/d [800 m3/d] de petróleo y 14,3 MMpc/d [405 000 m3/d] de gas.

En el proceso que condujo al descubrimiento del pozo Cameia 1, los especialistas de exploración de Cobalt International Energy reconocieron que durante el Aptiano, las actuales cuencas presali-nas de Kwanza y Campos se encontraban en la misma cuenca depositacional, separadas por una distancia de sólo 80-160 km [50-100 mi]; los explo-racionistas llegaron a la conclusión de que las cuencas debían haber compartido la misma histo-ria presalina y poseer características similares.30 La extensión productiva presalina que condujo al descubrimiento del campo Tupi en la cuenca de Santos de Brasil se extendió hacia el norte, a lo

largo de la línea de costa de Brasil, hasta la cuenca de Campos. Cobalt perforó el pozo Cameia 1 en busca de una analogía con la extensión produc-tiva presalina de la cuenca de Campos en la cuenca del Kwanza en el área marina de Angola. El pozo descubridor de petróleo Cameia 1 fue perforado en un yacimiento que contenía carbo-natos fracturados de alta calidad y altamente permeables dispuestos en estratos presalinos y poshundimiento sobre un alto basamental y se

encontraba sellado con sal. El pozo encontró una columna de petróleo de unos 370 m [1 200 pies] de espesor y contenía más de 270 m [900 pies] de zona productiva neta.31

Para evaluar el descubrimiento, Cobalt per-foró el pozo Cameia 2 y confirmó la extensión vertical y lateral, la geometría y la calidad de los yacimientos (página anterior). El pozo de evalua-ción validó el modelo de Cobalt de yacimientos adicionales en los estratos de poshundimiento y

54 Oilfield Review

los contemporáneos con el hundimiento (syn-rift) situados por debajo del descubrimiento ori-ginal e indicó que los yacimientos se encontraban separados por sellos. Cobalt lleva a cabo pruebas continuas para determinar el potencial prospec-tivo: el número de yacimientos y sellos, la variación de los fluidos entre los yacimientos, las propieda-des de los yacimientos y las profundidades existen-tes hasta los contactos agua-petróleo.32

Correlación de las secuencias turbidíticas: De Ghana a Guayana FrancesaLa asociación de West Cape Three Points descu-brió el campo petrolero Jubilee en el área marina de Ghana en junio de 2007. La asociación está integrada por Kosmos Energy Ltd., Tullow Oil plc, Anadarko Petroleum Corporation, Sabre Oil & Gas, Inc., Ghana National Petroleum Company y EO Group Ltd. El pozo descubridor Mahogany 1 encontró 90 m [300 pies] de zona productiva de alta calidad en un yacimiento de turbiditas de

edad Cretácico Superior confinado por una combi-nación de trampas estructurales y estratigráficas.33 En agosto de 2007, el pozo Hyedua 1, situado a 5,3 km [3,3 mi] al sudoeste del pozo descubridor Mahogany 1, encontró 41 m [130 pies] de yaci-miento de alta calidad en areniscas turbidíticas equivalentes. Estos pozos establecieron una extensión productiva de aguas profundas, apun-tando como objetivo a los yacimientos turbidíti-cos de edad Cretácico Tardío situados a lo largo del margen transformante de África ecuatorial,

> Apertura del Océano Atlántico ecuatorial. El proceso de hundimiento entre el norte de América del Sur y el sur de África Occidental comenzó en el Cretácico Temprano hace aproximadamente 125 Ma (extremo superior izquierdo). Cuando la corteza continental se estiró, disminuyó su espesor y se fracturó, se produjo la apertura de cuencas pequeñas. Estas cuencas se rellenaron con sedimentos provenientes de las tierras altas continentales en proceso de erosión y se deformaron a través de las zonas de fallas de transformación. Durante el período comprendido entre el Aptiano Tardío y el Albiano Temprano, hace aproximadamente 110 Ma (extremo inferior izquierdo), se iniciaron los procesos de expansión oceánica y acreción. Los fondos oceánicos se acrecentaron a medida que se separaban las placas durante el Albiano Tardío, hace aproximadamente 100 Ma (extremo superior derecho). Para el período comprendido entre el Santoniano Tardío y el Campaniano Temprano, hace aproximadamente 85 Ma (extremo inferior derecho), la separación continental se había completado. Luego, se inició la fase de expansión de los fondos oceánicos y de márgenes pasivos, y los márgenes transformantes abruptos se hundieron térmicamente y fueron incididos, cargados y cubiertos con mantos de sedimentos fluviales y deltaicos provenientes de los continentes, mientras América del Sur y África continuaban separándose. (Adaptado de Brownfield ME y Charpentier RR: “Geology and Total Petroleum Systems of the Gulf of Guinea Province of West Africa,” Reston, Virginia, EUA: Boletín del Servicio Geológico de EUA 2207-C, 2006.)

Fig12_1

Fosade Benue

Cuencas deBenin y Keta

Cuencadel Río Volta

Cuenca de Bové

CuencaCosta de Marfil

Cuenca de Senegal ÁFRICA

AMÉRICA DEL SUR

Cuencadel Río Volta

Cuenca de Senegal

CuencaCosta de Marfil

Cuencas deBenin y Keta

Fosade Benue

Cuenca dePara-Maranhão

15˚O 10˚O 5˚O 0˚ 5˚E

15˚O 10˚O 5˚O 0˚ 5˚E

10˚N

5˚N

15˚O 10˚O 5˚O 0˚ 5˚E

10˚N

5˚N

Cuencadel Río Volta Cuencas de

Benin y Keta

Fosade Benue

CuencaCosta de Marfil

Cuenca de Senegal

Cuenca dePara-Maranhão

Cuenca de Bové

Cuenca de Bové

Cuenca dePara-Maranhão

10˚N

5˚N

15˚O 10˚O 5˚O 0˚ 5˚E

10˚N

5˚N

0 500 km

0 310 mi

0 500 km

0 310 mi

0 500 km

0 310 mi

0 500 km

0 310 mi

Cuenca de SenegalCuenca

del Río VoltaCuenca

Costa de Marfil

Cuencas deBenin y Keta

Fosade Benue

Océano

Cuenca de Bové

Cuenca dePara-Maranhão

ÁFRICA

AMÉRICA DEL SURCretácico Temprano, 125 Ma Albiano Tardío, 100 Ma

Aptiano Tardío a Albiano Temprano, 110 Ma Santoniano Tardío a Campaniano Temprano, 85 Ma

Escudo oeste-africano

Escudo brasileñoCuencas costeras terrestres de edad Mesozoico a Cenozoico

Corteza continental de gran espesor y extensión

Cuencas divergentes, corteza continental adelgazada y depósitos clásticos de gran espesor Dirección de la extensión cortical

Zonas de fallas de transformación

Isobata actual de 2 000 m [6 560 pies]

Descubrimiento del campo Zaedyus,concesión Guyane Maritime, Guayana Francesa

Descubrimiento del campo Jubilee,cuenca de Tano, Ghana

ÁFRICA ÁFRICA

AMÉRICA DEL SURAMÉRICA DEL SUR

OcéanoOcéano

OcéanoOcéano

Volumen 24, no.3 55

que se extiende desde el norte de Sierra Leona al este, hasta el sur de Gabón en el segmento ecua-torial del Océano Atlántico Sur.

Los campos turbidíticos de aguas profundas descubiertos en el área marina de Ghana se encuentran cargados con hidrocarburos prove-nientes de sedimentos ricos en materia orgánica que rellenaron rápidamente las cuencas de trac-ción activas profundas durante el Cretácico Temprano (página anterior). Estas cuencas se formaron en la corteza continental hendida entre fallas de transformación. Durante el Albiano, los continentes se separaron y se inició el proceso de expansión de los fondos oceánicos. El movi-miento oblicuo entre los dos márgenes fue regis-trado por las fallas de transformación y las zonas de fracturas, y la subsidencia y la depositación de sedimentos acaecieron durante el proceso de hundimiento y el subsiguiente hundimiento tér-mico (sag) de los márgenes (arriba).

La apertura y profundización del Atlántico Sur ecuatorial y el ascenso y descenso globales del nivel del mar controlaron la sedimentación después de la fragmentación continental. La erosión del con-tinente condujo a la depositación de sedimentos en los deltas de los márgenes continentales. Al pro-ducirse la caída del nivel del mar —un nivel bajo— los ríos atravesaron sus deltas y transporta-ron sedimentos, a menudo en avalanchas de sedi-mentos denominadas corrientes de turbidez, sobre las pendientes continentales abruptas y en direc-ción hacia la llanura abisal profunda. Las arenas depositadas a medida que estas corrientes de turbi-dez se hacían más lentas pueden haber formado los yacimientos para los campos petroleros de aguas profundas, tales como los de la serie de edad Cretácico Superior del campo Jubilee. La subsi-guiente depositación de lodos selló estos yaci-mientos al quedar sepultados por debajo de miles de metros de sedimentos más jóvenes. Durante el

>Márgenes transformantes conjugados. Estas líneas sísmicas cruzan los márgenes transformantes de Surinam–Guayana Francesa (arriba) y de Costa de Marfil–Ghana (próxima página, arriba); los puntos rojos de los globos indican las localizaciones de estas secciones sísmicas. Las líneas rojas señalan la posición aproximada de la Zona de Fractura (FZ) de Demarara y de la FZ de Romanche, a la izquierda y la derecha, respectivamente. Los márgenes transformantes se caracterizan por ser márgenes continentales de inclinación somera, a menudo estrechos, bordeados por dorsales marginales que sustentan pendientes continentales pronunciadas a lo largo de bordes continentales-oceánicos abruptos que conducen a llanuras abisales oceánicas. Los exploradores están apuntando como objetivos a los yacimientos localizados en los sedimentos de llanuras abisales de las turbiditas de edad Cretácico Superior que descansan sobre las rocas generadoras ricas en materia orgánica de edad Cretácico Inferior. Los puntos verdes señalan la posición estratigráfica aproximada de estos yacimientos del Cretácico Superior. Estas rocas generadoras y rocas yacimiento del Cretácico se encuentran selladas y sepultadas debajo de lutitas marinas. En la línea sísmica de Costa de Marfil–Ghana, los rótulos A a F representan las unidades estratigráficas identificadas a partir de los datos sísmicos. [Adaptado de Greenroyd CJ, Peirce C, Rodger M, Watts AB y Hobbs RW: “Demerara Plateau—The Structure and Evolution of a Transform Passive Margin,” Geophysical Journal International 172, no. 2 (Febrero de 2008): 549–564.]

320 330 340 350 360 370 380 390 400

Llanura abisal deSurinam–Guayana Francesa

Pendiente(talud) continental

Dorsalmarginal

Meseta Demerara

Desplazamiento, km

Fig13_1_left page

SO NE

32. “Multiple Catalysts To Grow Shareholder Value,” Cobalt International Energy, Inc. (19 de septiembre de 2012), http://phx.corporate-ir.net/External.File? item=UGFyZW50SUQ9NDgwMTA3fENoaWxkSUQ9 NTEzNzk4f FR5cGU9MQ==&t=1 (Se accedió el 20 de septiembre de 2012).

33. Una turbidita es una roca depositada a partir de una corriente de turbidez, que es una corriente subacuática de agua cargada con sedimentos que se desplaza rápidamente pendiente abajo. La corriente gravitacional, o por diferencia de densidad, se mueve pendiente abajo porque su densidad es mayor que la del agua circundante.

Dailly P, Henderson T, Hudgens E, Kanschat K y Lowry P: “Exploration for Cretaceous Stratigraphic Traps in the Gulf of Guinea, West Africa and the Discovery of the Jubilee Field: A Play Opening Discovery in the Tano Basin, Offshore Ghana,” en Mohriak WU, Danforth A, Post PJ, Brown DE, Tari GC, Nemc˘ok M y Sinha ST (eds): Conjugate Divergent Margins. London: The Geological Society, Special Publication 369, http://dx.doi.org/10.1144/SP369.12 (Se accedió el 7 de agosto de 2012).

Cretácico Tardío, el movimiento de las placas tec-tónicas cambió de dirección, produciendo la deformación del margen pasivo y la formación de

56 Oilfield Review

estructuras que ayudaron a formar trampas, y el petróleo comenzó a migrar echado arriba en dirección hacia la costa (arriba).34

La asociación perforó el pozo Mahogany 1 hasta la roca yacimiento en un pilar de arenas tur-bidíticas de bajo nivel del mar, de edad Turoniano, emplazado en el flanco SO de la dorsal Tano Sur.35

> Yacimientos en turbiditas de edad Cretácico Tardío. Los exploracionistas buscaron los cañones alimentadores de las rocas yacimiento en los depósitos de abanicos turbidíticos y de canal-albardón de fondo de cuenca, que se originaron en la Plataforma Continental y en la pendiente de Guyana. Estas rocas yacimiento se originaron y fueron cargadas con las lutitas ricas en materia orgánica del Cretácico Temprano, depositadas durante el proceso de hundimiento continental. Desde su depositación, estas rocas yacimiento han sido sepultadas y selladas por lutitas marinas (no exhibidas). Las respuestas esperadas de los registros de pozos se representan gráficamente para los cinco tipos de depósitos (áreas rojas recuadradas entre las curvas negras); la curva de la izquierda es la curva de potencial espontáneo o de rayos gamma, y la de la derecha es la curva de resistividad. (Ilustración utilizada con la autorización de Tullow Oil plc.)

Cañón cargado por una deriva litoral activa o por arenas relictas de plataforma

Planicie costeraarenosa

Barra de barrera

Canales deabanico interno

Lóbulos concanales de

abanico medio

Abanico interno

Planiciecostera

Plataformacontinental

Pendientealuvial

10 a 50 km6,2 a 31 mi

Derivalitoral

Cicatriz dedesprendimiento Abanico

exterior

Plataformay delta

Fig14_1

500 a 2 000 m[1 640 a 6 562 pies]

Desprendimiento

Desprendimientos

Arenas con canales y sincanales de abanico medio

Cicatriz dedesprendimiento

Cuenca dellanura

Cuencade llanura

102030405060708090

Dorsalmarginal

Cuenca profunda de la Costa de Marfil

Desplazamiento, km

Pendiente(talud) continental

Llanura abisal delGolfo de Guinea

Fig13_1_right page

E

F

D

C

BA

S N

34. Antobreh AA, Faleide JI, Tsikalas F y Planke S: “Rift–Shear Architecture and Tectonic Development of the Ghana Margin Deduced from Multichannel Seismic Reflection and Potential Field Data,” Marine and Petroleum Geology 26, no. 3 (Marzo de 2009): 345–368.

35. Dailly et al, referencia 33.36. Patel T: “Did the Continental Drift Create an Oil

Bonanza?: Tullow Oil Bets Huge Fields Are ‘Mirrored’ Across the Atlantic,” Bloomberg Businessweek (24 de febrero de 2011), http://www.businessweek.com/magazine/content/11_10/b4218020773519.htm (Se accedió el 20 de agosto de 2012).

37. Plunkett J: “French Guiana—A New Oil Province,” presentado en el Simposio de Minería de Kayenn, Cayena, Guayana Francesa, 1º al 3 de diciembre de 2011.

38. La asociación era una unión transitoria de empresas conformada por Tullow Oil plc —la compañía operadora— Royal Dutch Shell, Total y Northpet, compañía de la que un 50% es propiedad de Northern Petroleum plc y cuyo 50% restante pertenece a Wessex Exploration plc. Royal Dutch Shell se hizo cargo formalmente de la concesión Guyane Maritime como compañía operadora el 1º de febrero de 2012.

Volumen 24, no.3 57

El yacimiento se encontraba a 3 530-3 760 m [11 600-12 300 pies] por debajo del fondo marino. Una prueba de formación efectuada a través de la columna de perforación (DST) demostró que el pozo podía producir petróleo con un régimen de 20 000 bbl/d [3 200 m3/d]. El petróleo provenía de las lutitas ricas en materia orgánica relacionadas con la fase de hundimiento del Cretácico Temprano. El pozo del campo Jubilee demostró el concepto de la extensión productiva turbidítica de edad Cretácico Tardío y las operaciones de perforación subsiguientes revelaron que el campo Jubilee forma parte de un agrupamiento de campos del área marina de Ghana que incluye los campos Tweneboa, Enyenra y Ntomme.

A lo largo de toda la costa de África ecuato-rial, existen yacimientos de turbiditas similares de edad Cretácico Tardío que condujeron a otros descubrimientos de petróleo, tales como los cam-pos Akasa y Teak en el área marina de Ghana, el campo Paon en el área marina de Costa de Marfil y los campos Venus, Mercury y Júpiter en el área marina de Sierra Leona.

Tullow Oil buscó proyectar la extensión pro-ductiva Jubilee en el margen transformante de América del Sur y repetir el éxito registrado por la compañía en aguas profundas.36 Los especialis-tas en exploración de Tullow Oil utilizaron los principios de la tectónica de placas, siguieron las zonas de fracturas primarias a lo largo del Atlántico ecuatorial e identificaron las cuencas del área marina de América del Sur que exhibían elementos similares a los de la extensión produc-tiva Jubilee. A través de esta búsqueda, estos pro-fesionales hallaron evidencias de una serie de canales y abanicos turbidíticos de bajo nivel del mar, de edad Cretácico Superior, depositados durante la expansión del fondo oceánico y sepul-tados por debajo de una secuencia de lutitas marinas de gran espesor. Además, infirieron la presencia de trampas estratigráficas y rocas gene-radoras de edad Cretácico, sepultadas y selladas por las lutitas marinas. Esto condujo a los equipos de exploración a enfocarse en la pendiente conti-nental frente a la plataforma continental de

Guyana y al este de la meseta Demerara, en el área marina de la Guayana Francesa (abajo).37

Tullow Oil y sus socias adquirieron 2 500 km2

[970 mi2] de datos sísmicos marinos 3D de alta calidad a través de la pendiente continental abrupta del área marina de la Guayana Francesa.38 Los exploradores de Tullow Oil utilizaron estos datos para buscar cañones submarinos y depósitos turbidíticos de piso de cuenca con origen en la pla-taforma continental y la pendiente de Guyana. Estos datos sísmicos mostraron la presencia de rasgos similares a los observados en la sísmica 3D del campo Jubilee en el área marina de Ghana.

Fig15_1

GuayanaFrancesa

Guyana

SierraLeona

GhanaCosta

de Marfil

Liberia

Margen transformante del Atlántico ecuatorialSurinam

Dorsal meso-atlántica

AMÉRICA DEL SUR

ÁFRICA OCCIDENTAL

Zona de fracturas transformantes oceánicas

0 600 km

0 370 mi

Bloque de West Cape Three Points

Bloque Tanode aguas profundas

Descubrimientodel campo Jubilee

Descubrimiento de petróleoDescubrimiento de gas condensado y petróleoÁrea prospectivaPozo secoRastros de petróleo

0 25 km

0 16 mi

Océano Atlántico

Concesión Guyane Maritime

Descubrimiento del áreaprospectiva Zaedyus

DescubrimientoÁrea prospectivaAvance (Lead)

0 100 km

0 62 mi

Zona de fracturas transformantes oceánicas

> Extensión del éxito de África Occidental a América del Sur. Tullow Oil plc utilizó los conceptos de la teoría de la tectónica de placas con el fin de desarrollar un programa de exploración para extender la extensión productiva Jubilee (estrella negra), comprobada a lo largo del margen transformante de África Occidental, al margen transformante del sector norte de América del Sur. Los márgenes transformantes (sombras grises) en los lados occidental y oriental del Atlántico ecuatorial exhiben una geología similar. Los exploracionistas habían reconocido en la cuenca de Guyana-Surinam la presencia de trampas estratigráficas de edad Cretácico Tardío, que eran análogas a las comprobadas en el campo Jubilee y en otros descubrimientos similares de África Occidental. Los exploracionistas de Tullow realizaron el descubrimiento del área prospectiva de Zaedyus en la concesión Guyane Maritime, situada en el área marina de la Guayana Francesa (flecha roja). (Ilustración adaptada con la autorización de Tullow Oil plc.)

58 Oilfield Review

El equipo de exploración identificó y mapeó numerosas áreas prospectivas (derecha). Luego de la ejecución de investigaciones regionales de seguimiento, el equipo de trabajo de Tullow Oil decidió comprobar la extensión productiva mediante la perforación de un pozo en la localiza-ción GM-ES-1 del área prospectiva de Zaedyus, en la concesión Guyane Maritime, situada a unos 150 km [93 mi] en el área marina.39

Tullow Oil comenzó las operaciones en marzo de 2011, perforando cerca de la punta de la pen-diente continental en un tirante de agua de 2 048 m [6 719 pies]. Para septiembre de 2011, la compa-ñía anunció el descubrimiento de 72 m [240 pies] de espesor productivo neto de petróleo en dos aba-nicos turbidíticos.40 Los registros adquiridos con herramientas operadas con cable y las muestras de fluidos de yacimiento indicaron la presencia de arenas prospectivas de buena calidad a una pro-fundidad de yacimiento de 5 711 m [18 740 pies]. El pozo de exploración de Zaedyus demostró que el modelo de la extensión productiva del campo Jubilee —desarrollado para el margen transfor-mante del área marina de Ghana y aplicado con éxito en otros lugares del margen de África ecua-torial— también era aplicable al margen trans-formante del área marina de Guayana Francesa y probablemente a otros puntos del margen trans-formante del norte de América del Sur.

Aprendizaje a partir del éxitoLa historia reciente del descubrimiento de petró-leo en los márgenes del Atlántico Sur ha sido una historia de aprendizaje sobre la base del éxito. Los primeros exploracionistas estudiaron los grandes descubrimientos del yacimiento Lula en la cuenca Santos del área marina de Brasil, y el yacimiento Jubilee del área marina de Ghana, y recorrieron el mismo margen para investigar el océano en el que los márgenes conjugados alber-gaban descubrimientos grandes similares.

Los exploracionistas utilizaron los principios de la teoría de la tectónica de placas para apalan-car sus logros. Cuando un continente se escinde y se establece un nuevo centro de expansión, los conceptos de la tectónica de placas constituyen la base para formular hipótesis acerca de qué serie de eventos tectónicos y estratigráficos ten-drán lugar. Provistos de los principios de la tectó-nica de placas y de observaciones sutiles derivadas de extensiones productivas de exploración que se tradujeron en descubrimientos exitosos, los

> Estructuras análogas a las del campo Jubilee en el área marina de la Guayana Francesa. Tullow Oil plc adquirió 2 500 km2 [970 mi2] de datos sísmicos 3D en el año 2009 (recuadro rojo en el inserto del mapa). La imagen de la interpretación sísmica basada en el dominio de la profundidad (arriba), vista desde arriba y desde el nordeste, muestra un horizonte de edad Cretácico Temprano (codificado por colores, que van del rojo al azul, de somero a profundo) sobre el cual descansa un horizonte de edad Cretácico Tardío (marrón a amarillo), que se intersectan en la pendiente continental abrupta formada por el margen transformante. Los datos revelaron la presencia de rasgos similares a los observados en el área de Tano–West Cape Three Points, en la región marina de Ghana. Estos rasgos comprenden un cañón alimentador de turbiditas y un alto estructural que concentran los sedimentos en canales y sistemas de abanicos que constituyen áreas prospectivas para los yacimientos. La vista en primer plano del área (extremo inferior) muestra los canales y los abanicos turbidíticos de los que se generó una imagen con los datos sísmicos 3D. (Imágenes utilizadas con la autorización de Tullow Oil plc.)

Fig16_2

Cañón alimentador de turbiditas

Sistemas de abanicos

Abanico turbidítico principal

Alto estructural

Canales

Canal

Océano Atlántico

Concesión Guyane Maritime

Descubrimiento del áreaprospectiva Zaedyus

DescubrimientoÁrea prospectivaAvance (Lead)

0 100 km

0 62 mi

Horizonte de edad Cretácico Temprano

Horizonte de edad Cretácico Tardío

Relación entrehorizontes sísmicos

Ángulo visual

exploracionistas han extrapolado los modelos de extensiones productivas a nuevos avances, áreas prospectivas y objetivos de perforación tanto regional como globalmente.

La comprensión de la tectónica de placas per-mite además que los exploracionistas tomen lo que aprenden de una extensión productiva y se pregunten: ¿Qué sucede si? Si se descubren hidro-carburos en un ambiente de margen de hundi-miento inmaduro, ¿es posible descubrir lo mismo en un ambiente de margen de depresión o margen transformante maduro? En los últimos años, las compañías de exploración han respondido a estos interrogantes afirmativamente a través de sus pozos descubridores. Los descubrimientos recien-

tes realizados en la cuenca de depresión del lago Alberto en Uganda, la cuenca de hundimiento de África Oriental en Kenia, la cuenca del Levante en el área marina de Israel y Chipre, y la cuenca de Mozambique en el área marina de Tanzania, han sido similarmente impresionantes. Los conceptos y modelos de la tectónica de placas, y su capacidad para formular hipótesis razonadas para nuevas extensiones productivas, son herramientas de exploración poderosas para las cuencas hasta ahora no desarrolladas. Y además constituyen motivos para reexaminar las cuencas que han sido exploradas pero que se consideran pobres en hidrocarburos o demasiado riesgosas para ser desarrolladas. —RCNH

39. Plunkett, referencia 37.40. “Zaedyus Exploration Well Makes Oil Discovery

Offshore French Guiana,” Tullow Oil plc (9 de septiembre de 2011), http://www.tullowoil.com/ index.asp?pageid=137&newsid=710 (Se accedió el 10 de agosto de 2012).