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INTRODUCCIÓN
El pre-Cretácico de la Cuenca Oriente ha sido estudiado mediante análisis estructurales, estratigráficos e interpretación de secciones sísmicas en las unidades sedimentarias paleozoicas-mesozoicas (Díaz, 2000), estos se han enfocado en la parte norte de la cuenca. Modelos geológicos previos indican que la historia evolutiva del pre-Cretácico en la Cuenca Oriente incluye períodos de estabilidad tectónica en el Paleozoico, seguido de la formación de grabens y semigrabens, asociados a un rift de edad Triásico - Jurásico inferior y posterior extensión en un entorno de cuenca de tras-arco en el Jurásico medio-superior, identificados dentro del Corredor Sacha-Shushufindi y el Sistema Capirón-Tiputini (Baby et al., 1999; Christophoul, 1999; Díaz, 2000; Vallejo et al., 2021).
Angulo (2016) propone un modelo tectónico-sedimentario para el Corredor Sacha-Shushufindi, reemplazando la cuenca de rift y la tectónica syn-extensional del Triásico por un control tectónico extensional de back-arc desarrollado entre el Jurásico medio - superior. Algunas deformaciones de este régimen son aún evidentes, donde anticlinales rollover son reconocidos por subsidencia en el Jurásico medio a tardío (Zúñiga, 2020).
En el Perú, al norte de la Cuenca Marañón, modelos geológicos muestran que el estilo de deformación está relacionado a estructuras de piel gruesa y piel delgada, afectadas por la variación de esfuerzos tectónicos e influenciada por la tectónica salina durante la deformación andina (Witte et al., 2018). Aquí, el pre-Cretácico muestra distintos eventos geológicos asociados a la presencia de etapas syn y post rift asociadas al Triásico inferior a Jurásico inferior donde se depositaron los grupos Mitu y Pucará.
No existe un modelo tectónico-estructural del pre-Cretácico en el suroriente; este estudio integra la información disponible en la zona para establecer un modelo geológico preliminar mediante la interpretación de secciones sísmicas 2D, calibración con información de pozos y la correlación con modelos geológicos propuestos en Cuenca Marañón.
El área de investigación abarca los bloques del 79 al 86 de la Cuenca Oriente (Figura 1). Utilizando información proporcionada por el Ministerio de Energía y Minas.
MATERIALES Y MÉTODOS
La carga de datos sísmicos y de pozo se realizó en el software Petrel v.2017. Este estudio incluyó procesos de control de calidad, filtrado y selección en líneas sísmicas 2D. De 330 perfiles símicos, 55 se seleccionaron para la generación de 9 perfiles sísmicos compuestos (Tabla 1; Figura 2).
Tabla 1 Perfiles sísmicos compuestos (cross-section, composite_line)
| No. | Código Perfil Símico | Orientación | Campaña Geofísica |
|---|---|---|---|
| 1 | CP518_EXT | SW-NE | Cepe |
| 2 | CP522 | SW-NE | Cepe |
| 3 | CP534_EXT | SW-NE | Cepe |
| 4 | CP546_EXT | SW-NE | Cepe |
| 5 | CP562_EXT | SW-NE | Cepe |
| 6 | CP586_EXT | SW-NE | Cepe |
| 7 | TE87_23, CP616_84 | SW-NE | Teneco |
| 8 | TE87_07, CP636_84 | SW-NE | Teneco |
| 9 | U13_88_11, TE87_07, TE87_02, CP616_84, CP617_CN84 | N-S; SW-NE | Unocal, Teneco, Cepe |
Los perfiles sísmicos resultan de la composición de dos o más líneas sísmicas (composite_line) para una amplia cobertura del área. Se enlistan 8 perfiles sísmicos de orientación SW-NE y 1 compuesto en sentido N-S.
a) 330 secciones sísmicas (población); b) 55 secciones sísmicas preseleccionadas (muestra); c) 9 perfiles sísmicos compuestos (composite_lines).
Figura 2 Ubicación de la sísmica 2D en el área de estudio
La información de pozos permitió la calibración de los eventos geológicos (reflectores) identificados en las secciones sísmicas mediante la elaboración de un sismograma sintético y ubicación de las principales formaciones cretácicas. Únicamente 5 pozos han atravesado el tope de la secuencia pre-Cretácica (Tabla 2).
Tabla 2 Pozos exploratorios en el suroriente de Cuenca Oriente
| No. | Pozo exploratorio | Bloque | Perforación |
|---|---|---|---|
| 1 | Ramirez-001 | B83 | Pre-Cretácico |
| 2 | Guayusa-001 | B83 | Pre-Cretácico |
| 3 | Masamaru-001 | B79 | Pre-Cretácico |
| 4 | Garza-001 | B83 | Pre-Cretácico |
| 5 | Bobonaza-001 | B80 | Pre-Cretácico |
Estos 5 pozos alcanzaron la perforación del pre-Cretácico atravesando el tope de la Fm.
Chapiza en la que se definió el límite p-K.
Las formaciones no atravesadas por los pozos fueron identificadas mediante la caracterización por sismofacies en secciones sísmicas, donde se correlacionan parámetros de amplitud, frecuencia, continuidad y disposición de reflectores (onlap, downlap, toplap, truncamiento y discordancias); así, mediante esta metodología se interpretaron los procesos geológicos que dieron lugar a la configuración actual del subsuelo.
Finalmente, un análisis a detalle de la información sobre modelos tectónicos, estructurales y estratigráficos de las cuencas nororientales del Perú (Marañón y Santiago), permite la correlación con la interpretación del presente estudio y el establecimiento del modelo geológico común del pre-Cretácico en el suroriente.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La limitada calidad de datos en el pre-Cretácico permite que la caracterización y delimitación de sismofacies sea una metodología idónea para la interpretación estructural y estratigráfica de eventos tectónicos. La disposición de reflectores y la calibración con datos de pozos juegan un rol fundamental, para la identificación de eventos de pre-rift, syn-rift, post-rift, e inversión que son propios de la Cuenca Oriente y Marañón (Figura 3).
El amarre pozo-sísmica se construye de acuerdo con los registros (RHO, DT), coeficiente de reflexión (RC), impedancia acústica (AI), topes litológicos (TAL, TBL, TCL, TPK), ondícula Ricker (25 Hz). Nótese la correspondencia entre picos y valles del sismograma sintético y la sísmica.
Figura 3 Sismograma sintético del pozo Garza-001 en la Línea sísmica TE87_07
Sismograma sintético
Acondicionados los datos de pozo-sísmica, se generó el sismograma sintético, donde la correlación entre datos en profundidad (pozo) y tiempo (sísmica) permitió la ubicación de las principales litologías de la secuencia cretácica y el límite superior del Pre-Cretácico (TPK) (Figura 4), que es el punto de partida para la interpretación de las sismofacies de interés y más antiguas.
Delimitación de sismofacies
El reconocimiento de los eventos geológicos y los modelos tectono-estructurales y tectono-estratigráficos de las cuencas adyacentes en Perú, junto con la delimitación por sismofacies en las secciones sísmicas del Ecuador, permitió definir horizontes sísmicos estratégicos que separan secuencias depositacionales y eventos tectónicos bien marcados en el suroriente del Ecuador. De acuerdo con las interpretaciones, se identificaron al menos cinco sismofacies en perfiles sísmicos tipo que guían la interpretación (Figura 4).
Caracterización de Unidades Sismo-Estratigráficas (USE)
La caracterización se realiza en perfiles sísmicos compuestos, en los reflectores bajo el límite TPK que representa el tope de la Fm. Chapiza. Cinco unidades sismo-estratigráficas (USE) fueron identificas donde se incluyen al menos un nivel evaporítico (Tabla 3).
Tabla 3 Características generales de las Unidades Sismo-Estratigráficas (USE) del pre-Cretácico
| No. | Sismofacies | Configuración Interna | Características |
|---|---|---|---|
| USE-1 |
|
Caótica y difusa | Baja frecuencia, baja continuidad y amplitud moderada |
| USE-2 |
|
Paralela subparalela | Alta amplitud, frecuencia moderada y alta continuidad |
| USE-3 |
|
Subparalela, divergentes e interrumpidos | Baja continuidad, baja amplitud y frecuencia moderada |
| USE-4 |
|
Ondulada, subparalela y contorsionados | Alta amplitud, Alta frecuencia, buena continuidad |
| USE-5 |
|
Paralela uniforme | Alta continuidad, amplitud moderada y alta frecuencia |
| USE* |
|
Caótica y contorsionada | Baja continuidad, amplitud moderada y baja frecuencia |
Caracterización de sismofacies con base en los parámetros sísmicos de amplitud, frecuencia, continuidad, disposición de estratos, resolución sísmica y terminaciones estratales (onlap, downlap, toplap, truncamiento y discordancias) para la interpretación del pre-Cretácico.
Estas unidades se encuentran separadas por discordancias y fallamiento que interrumpen las secuencia mostrando cambios en los reflectores (Figura 5) y delimitan los principales eventos geológicos presentes.
Modelo Tectónico-Estructural del pre-Cretácico, Suroriente del Ecuador
En el Perú, la evolución tectónica estructural de la parte norte de la Cuenca Marañón aún guarda incertidumbre; existen dos corrientes que proponen modelos evolutivos, el de Zamora y Gil (2018) y el de Calderón et al. (2017; 2018). Las unidades sismo-estratigráficas anteriormente descritas son adaptables con estos dos modelos geológicos de referencia desarrollados en la Cuenca Marañón, donde se identifican eventos de pre-rift, syn-rift, post-rift e inversión tectónica.
El tipo de litologías descritas en afloramientos en la Cuenca Marañón coinciden con las respuestas de los reflectores sísmicos y permite elaborar un modelo geológico.
Modelo basado enCalderón et al. (2017;2018)
La secuencia pre-Cretácica interpretada en este modelo considera la presencia de niveles de despegue relacionados con evaporitas (Figura 6). Las unidades sismo-estratigráficas adoptan la siguiente secuencia litoestratigráfica:
Evaporitas del Pérmico
Se relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-1) por poseer amplitudes muy fuertes, caracterizado por presentar reflectores que indican estratificación, aunque también se presentan de forma caótica. En la zona central (Figura 6), la disposición de los reflectores muestra patrones típicos observados en diapiros, con pliegues de arrastre y morfología redondeada. La configuración de esta estructura sugiere una activación a consecuencia de actividad extensional y períodos de ascenso posteriores por eventos tectónicos.
De acuerdo con Rodríguez et al. (1975) y Calderón et al. (2017 b), la edad de las evaporitas corresponde al Pérmico Tardío. La presencia de las evaporitas en la secuencia pre-Cretácica cumple un rol fundamental porque generó levantamientos estructurales, deformación de capas con pliegues de arrastre y niveles de despegue (Figura 6).
En el recuadro amarillo se observan pliegues de arrastre generados por influencia del ascenso de evaporitas.
Figura 6 Representación de evaporitas en el perfil sísmico CP546_EXT
Secuencia pre-Mitu?
Se relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-2), muestra estratificación marcada por fuertes amplitudes y buena continuidad lateral (Figura 7). Se define como secuencia pre-Mitu debido a su posición estratigráfica (Figura 9). Estos reflectores representan una secuencia depositada en un régimen pre-rift debido a que no presenta variación de espesores y sus reflectores muestra cambios de sismofacies en comparación con la secuencia suprayacente (USE-3) en la que sus reflectores son más difusos.
Secuencia Grupo Mitu? / Lower Nia?
Se relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-3), posee características estructurales como: variación en los espesores, desarrollo de depocentros con estructuras de grabens y semigrabens (Figura 7), típicos de un régimen extensional. Durante este tiempo, posiblemente ocurre el ascenso y removilización de evaporitas formando diapiros y la deformación de capas con pliegues de arrastre, que determinan una dinámica y prolongada actividad extensional atribuida al evento tectónico syn-rift.
La secuencia Santiago-Pucará está representada en la unidad sismo-estratigráfica (USE-4), caracterizada por: a) Discordancia Intra-Jurásica (I-JU) entre las unidades sismo-estratigráficas (USE-4) y (USE-5) marcada por la línea azul segmentada; b) Graben o depocentro rellenado por carbonatos con estructuras onlap contra el alto estructural de la secuencia (USE-3); c) Semigraben con estructuras internas de tipo onlap que indican un período relativamente estable
Figura 7 Representación general del pre-Cretácico; estructuras en onlap; e Inconformidad Intra-Jurásica
El desarrollo del Grupo Mitu en el Perú se lo relaciona con el rifting diacrónico en la Cordillera Oriental del Perú (Dalmayrac et al., 1988). El análisis de la información sísmica 2D permitió identificar estructuras de grabens y semigrabens hacia la zona del foredeep de la Cuenca Oriente, a diferencia de Calderón & Baby que solo registran grabens en su interpretación hacia el borde occidental de la cuenca en el wedge-top.
Formación Santiago/Grupo Pucará
Se relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-4), se caracteriza por amplitudes muy fuertes (típico de calizas) (Figura 7 b. c) y moderada continuidad lateral, aunque el espesor puede disminuir debido a la erosión por inversión tectónica o un basculamiento hacia el suroeste (Figura 7a). Presenta estructuras de tipo onlap contra altos estructurales y depocentros creados sin actividad extensional (Figura 7 b. c). El límite superior de esta secuencia está marcado por una discordancia erosiva, definida como Discordancia Intra-Jurásica (I-JU) (Calderón et al., 2022). La secuencia inferior tiene fuertes amplitudes en contacto erosivo con el Grupo Mitu/Lower Nia.
Hacia la Cuenca Oriente, esta secuencia se correlaciona con la Formación Santiago; Christophoul (1999) menciona que esta formación se restringe al sur. Esta investigación propone que es el equivalente del Grupo Pucará (Jurásico Inferior) en Perú, donde se interpreta una fase de subsidencia termal (post-rift) que formó microcuencas sobre el Grupo Mitu (Triásico Inferior-Medio) (Rosas et al., 2007; Calderón et al., 2017a).
Formación Chapiza /Formación Sarayaquillo
Se relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-5) por constituir el sello de la subcuenca pre-Cretácica con una espesa secuencia que se acuña gradualmente hacia el Este (Figura 7). Los análisis sismo-estratigráficos caracterizan a esta unidad como una secuencia de relleno de cuenca. Los límites de la secuencia están bien definidos en los perfiles sísmicos en los que denota hacia la base la Discordancia Intra-Jurásica (Figura 7 a) (Calderón et al., 2022), esta marca el inicio de la subducción hace ~180 Ma (Spikings et al., 2019). Así mismo, se generan cuencas de trasarco y un potente arco magmático (Vallejo et al., 2021) que coincide con la exhumación y erosión de secuencias preexistentes y la depositación de componentes volcánicos sobre estas, lo que corrobora la finalización del rifting del Triásico (Spikings et al., 2015).
Modelo basado enZamora y Gil (2018)
La secuencia pre-Cretácica interpretada en este modelo involucra el desarrollo restringido de grabens y semigrabens hacia la zona del foredeep (Figura 8). Existen similitudes con lo descrito anteriormente en las secuencias USE-3, USE-4, USE-5, aunque cambia la interpretación en las secuencias USE-1 y USE-2.
Paleozoico indiferenciado
Se lo relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-1) que constituye el basamento acústico, por poseer una configuración caótica, y no definida en el arreglo interno de sus reflexiones. Se diferencia del modelo anterior donde esta secuencia era interpretada como evaporitas, y en este estudio se la define como Paleozoico indiferenciado.
Formación Macuma / Secuencia Copacabana - Tarma?
Se la relaciona con la unidad sismo-estratigráfica (USE-2) por poseer reflectores claros y continuos, fuertes amplitudes, buena continuidad lateral y conservación de espesores paralelos dispuestos horizontalmente. Estas características son típicas de las secuencias carbonáticas identificadas en la Formación Macuma y Grupo Tarma del Carbonífero
Extensión Grupo Mitu?
La interpretación sísmica 2D en el suroriente ecuatoriano permitió demostrar la continuidad de la extensión asociada al Grupo Mitu hacia la zona del foredeep de la Cuenca Oriente (Figura 8). La correlación de este grupo con la unidad sismo-estratigráfica (USE-3) está dada por presentar variación en los espesores (típico de actividad extensional), presencia de fallamiento normal subvertical que forman depocentros asociados a grabens y semigrabens. Así, se establece un relleno syn-tectónico en función de la geodinámica del pre-Cretácico. Esta extensión no se observa en la parte norte de la Cuenca Oriente de acuerdo con lo propuesto por Angulo (2016), pero en la zona de estudio es evidente y caracterizada por estructuras y sismofacies típicas de actividad extensional.
Evolución Tectónico - Estructural propuesta
La serie pre-Cretácica en la zona sur oriental de la Cuenca Oriente de Ecuador presenta un esquema evolutivo que redefine la secuencia Paleozoica-Mesozoica. Basándose en modelos propuestos e interpretación sísmica 2D se establecen nuevas implicaciones en los estudios tectono-estratigráficos y tectono-estructurales del pre-Cretácico.
En el Paleozoico tardío las condiciones tectónicas son estables, aquí se depositaron posiblemente las formaciones denominadas Pumbuiza y Macuma en Ecuador y Cabanillas, Copacabana y Tarma en Perú (Figura 9) que son interpretadas como una etapa pre-rift. Nuestro modelo plantea la existencia de evaporitas de edad Paleozoico y una plataforma carbonatada Pre-Mitu (Figura 10a). Un evento syn-rift es interpretado con la formación de horst y grabens, este evento coincide con la depositación del Grupo Mitu en el Triásico medio a superior identificada en Perú (Calderón et al., 2014). Este período también incluye el inicio de la movilización de evaporitas en zonas de debilidad producto del fallamiento (Figura 10 b. c). Este evento syn rift de edad Triásico medio a superior no ha sido reconocido en la parte norte de la Cuenca Oriente (Angulo, 2016).
Figura 9 Columna estratigráfica del pre-Cretácico basado en la combinación de ambos modelos anteriormente mencionados para la definición del Modelo Tectónico-Estructural.
a) Pre-rift en condiciones de tectónica relativamente estable, deformaciones syn sedimentarias - Paleozoico tardío; b) Inicio del rifting en un régimen de tectónica extensional, generación de horst y grabens regionales, deformaciones syn tectónicas - Pérmico-Triásico; c) Ascenso y primera movilización de evaporitas; d) Subsidencia termal al cese del rifting - Triásico tardío; e) Post-rift e Inversión tectónica en régimen compresional, removilización y ascenso de evaporitas - Jurásico temprano; f) Discordancia Intra-Jurásica (I-JU) marcada por la orogenia Juruá evidente entre las Fms. Santiago-Pucará y Chapiza-Sarayaquillo - Jurásico Medio. g) Basculamiento de la cuenca pre-Cretácica y configuración tectónica actual.
Figura 10 Esquema cinemático Tectono-Estructural del pre-Cretácico de la zona sur oriental de la Cuenca Oriente
Durante el Jurásico Inferior, se produce una subsidencia termal post-rift, caracterizada por la formación de microcuencas donde se depositan las litologías calcáreas de la Formación Santiago y el Grupo Pucará (Figura 10 d. e). Posterior a la etapa post-rift se establecen condiciones compresionales, esto produce inversión tectónica, fallamiento inverso y deformaciones syn-tectónicas (Figura 10 e), que marcan el inicio de la subducción hace 180 Ma (Spikings et al., 2019), y el desarrollo de un arco magmático y la exhumación de secuencias preexistentes. Este evento está marcado por la formación de una Discordancia Intra -Jurásica (Figura 10 f), que ha sido identificada en la Cuenca Marañón (Calderón, 2018) y por primera vez en la Cuenca Oriente.
La formación Chapiza-Sarayaquillo fue depositada bajo un régimen de relativa estabilidad tectónica, y constituye un relleno de cuenca (Figura 10 f), contrario a lo interpretado por Angulo (2016) que identifica la formación de grabens y semigrabens en el Jurásico medio - superior. La configuración tectónica actual muestra estructuras de deformación de piel gruesa y el impacto de la tectónica salina durante la deformación andina (Figura 10 g), incluyendo una posible estructura de diapiro orientada NNW-SSE.
CONCLUSIONES
El modelo tectónico - estructural propuesto redefinió la secuencia pre-Cretácica en cuenca Oriente de la zona sur oriental, basado en modelos geológicos propuestos en la cuenca Marañón del Perú. Se plantea la existencia de niveles evaporíticos que controlaron la deformación e historia evolutiva y el desarrollo de grabens y semigrabens, y estas estructuras constituyen el soporte del modelo geológico planteado por este estudio.
La disposición de los reflectores, la separación por sismofacies y la correlación con la información disponible en la parte norte de la cuenca Marañón, permitió identificar distintos eventos tectónicos caracterizados por cambios de espesor, terminaciones estratales tipo onlap, discordancias. Se identificaron etapas de pre-rift, syn-rift, post-rift, inversión tectónica, ascenso de evaporitas y relleno de cuencas.
Existe una correspondencia entre las sismofacies interpretadas y las litologías típicas de las formaciones del pre-Cretácico. Así, calizas presentan amplitudes fuertes y bajas frecuencias, y sedimentos de relleno de cuenca presentan amplitudes moderadas y altas frecuencias.
Existe el evento extensional del Triásico medio a superior en la zona suroriental de la cuenca Oriente, y se correlaciona hacia el sur con el evento que originó al grupo Mitu; aunque este evento no es reconocido en la parte norte de la cuenca Oriente.
Es la primera vez que se identifica la discordancia Intra-Jurásica en secciones sísmicas de la cuenca Oriente. La presencia de esta estructura geológica marca el inicio para entender la transición en la evolución geológica de los Andes del Perú y Ecuador.
