Origen y migración de hidrocarburos presentes en arenitas bituminosas de las cuencas Valle Superior del Magdalena y Caguán – Putumayo, Colombia

Abstract

En las cuencas Caguán-Putumayo y Valle Superior del Magdalena se han descrito la presencia de depósitos de arenitas bituminosas en cada una de sus subcuencas, esta tesis de Maestría estudia estos depósitos mediante técnicas analíticas avanzadas (petrografía, petrografía de inclusiones fluidas, epifluorescencia, catodoluminiscencia, espectroscopía Raman, isotopía Pb/Pb, cromatografía líquida, cromatografía de gases e isotopía de carbono 13) el origen y migración de los hidrocarburos allí presentes, haciendo especial énfasis en las rocas generadoras, su ambiente de depósito, madurez térmica alcanzada, posibles rutas de migración, calidad de crudo y temperatura durante el proceso de migración. Respecto al origen de los hidrocarburos se analizaron las distintas relaciones isotópicas de Pb/Pb de las posibles rocas generadoras para cada cuenca y se compararon con las relaciones isotópicas de piritas autigénicas formadas por la interacción de los hidrocarburos con la roca caja en las arenitas bituminosas, lo que permitió determinar que la roca generadora de los hidrocarburos para la subcuenca Caguán eran ciertos niveles de la Formación Villeta depositados en ambientes marinos someros, observando a su vez un control de las relaciones isotópicas de plomo con el ambiente de depósito en las rocas generadoras. Para complementar la determinación de la roca generadora, se incluyeron análisis geoquímicos adicionales en los hidrocarburos, que permitieron concluir que para la subcuenca Caguán los crudos corresponden a crudos marinos parafínicos, con origen a partir de materia orgánica rica en diatomeas, briofitas y plancton bacteriano depositada en ambientes mixtos que alcanzaron ventana temprana de aceite; para la subcuenca Putumayo en proximidades al paleoalto de Florencia los crudos corresponden a crudos marinos parafínicos, con origen a partir de materia orgánica rica en diatomeas, briofitas y plantas terrestres plancton depositada en ambientes mixtos que alcanzaron desde ventana temprana de aceite hasta pico de ventana de aceite; para la subcuenca Girardot los crudos corresponden a crudos entre marinos parafínicos y no marinos parafínicos, con origen a partir de materia orgánica rica en plantas terrestres, plancton bacteriano, diatomeas y briofitas depositada en ambientes de terrígenos a mixtos y que alcanzaron pico de ventana de aceite; para la subcuenca Neiva los crudos corresponden a crudos marinos parafínicos, con origen a partir de materia orgánica rica en diatomeas y briofitas depositada en ambientes más calcáreo, que alcanzaron desde ventana temprana hasta pico de ventana de aceite. En cuanto a los procesos de migración dentro de las dos cuencas mediante análisis de petrografía, petrografía de inclusiones fluidas, epifluorescencia, catodoluminiscencia, micro-Raman y microtermometría, se logró determinar que para la subcuenca Caguán ocurrió un solo pulso de migración con temperaturas entre 61,9 y 98 °C con una posible ruta de migración hacia el sur este; para la subcuenca Putumayo en las proximidades del paleoalto de Florencia ocurrieron tres pulsos de migración, el primero con temperaturas de 63,3 a 65,9 °C, el segundo con temperaturas de 104,7 a 163,2 °C y el tercero con temperaturas de 226 °C, además se observó que cada escama estructural alcanzo temperaturas distintas con temperaturas más bajas en las escamas más distantes de la cordillera; para la subcuenca Neiva se observaron tres pulsos de migración de los hidrocarburos, el primero con temperaturas de 63 a 70 °C, el segundo con temperaturas entre 130 a 162 °C y el tercero con temperaturas de 191,1 a 220 °C, observando también una variación en las temperaturas entre cada escama estructural. En cuanto a los procesos posteriores a la generación se analizaron los datos del análisis SARA, con el objetivo de observar los procesos que pueden generar un enriquecimiento en moléculas de mayor peso molecular, logrando observar que estos procesos son muy intensos en las muestras de la cuenca Caguán-Putumayo al igual que para la cuenca del Valle Superior del Magdalena en la que se observa que en la subcuenca Neiva estos procesos no son tan intensos en comparación con la subcuenca de Girardot. (Texto tomado de la fuente).

In the Caguán-Putumayo and Upper Magdalena Valley basins, the presence of bituminous sandstone deposits has been described in each of their sub-basins. This Master's thesis studies these deposits using advanced analytical techniques (petrography, fluid inclusion petrography, epifluorescence, cathodoluminescence, Raman spectroscopy, Pb/Pb isotope analysis, liquid chromatography, gas chromatography, and carbon-13 isotope analysis) to investigate the origin and migration of the hydrocarbons present, with a particular focus on source rocks, their depositional environment, thermal maturity, potential migration pathways, crude oil quality, and temperature during the migration process. Regarding the origin of the hydrocarbons, the different Pb/Pb isotopic ratios of potential source rocks for each basin were analyzed and compared with the isotopic ratios of authigenic pyrites formed by the interaction of hydrocarbons with the host rock in the bituminous sandstones. This allowed for the determination that the source rock of the hydrocarbons in the Caguán sub-basin was certain levels of the Villeta Formation, deposited in shallow marine environments, while also observing a control of lead isotopic ratios by the depositional environment in the source rocks. To complement the determination of the source rock, additional geochemical analyses of the hydrocarbons were included, which led to the conclusion that for the Caguán sub-basin, the crudes correspond to paraffinic marine oils, originating from organic matter rich in diatoms, bryophytes, and bacterial plankton deposited in mixed environments that reached the early oil window. For the Putumayo sub-basin near the Florencia paleo-high, the crudes correspond to paraffinic marine oils, originating from organic matter rich in diatoms, bryophytes, and terrestrial planktonic plants deposited in mixed environments that reached from the early oil window to the peak oil window. For the Girardot sub-basin, the crudes range from paraffinic marine to non-marine paraffinic oils, originating from organic matter rich in terrestrial plants, bacterial plankton, diatoms, and bryophytes deposited in terrigenous to mixed environments that reached the peak oil window. For the Neiva subbasin, the crudes correspond to paraffinic marine oils, originating from organic matter rich in diatoms and bryophytes deposited in more calcareous environments, which reached from the early oil window to the peak oil window. Regarding the migration processes within the two basins, through analyses of petrography, fluid inclusion petrography, epifluorescence, cathodoluminescence, micro-Raman, and microthermometry, it was determined that for the Caguán sub-basin, a single migration pulse occurred with temperatures between 61,9 and 98 °C, with a possible migration route to the southeast. For the Putumayo sub-basin near the Florencia paleo-high, three migration pulses occurred: the first with temperatures between 63,3 and 65,9 °C, the second between 104,7 and 163,2 °C, and the third at 226 °C. It was also observed that each structural slice reached different temperatures, with lower temperatures in the slices farthest from the mountain range. For the Neiva sub-basin, three hydrocarbon migration pulses were observed: the first with temperatures between 63 and 70 °C, the second between 130 and 162 °C, and the third between 191,1 and 220 °C, with temperature variations also observed between each structural slice. Regarding post-generation processes, SARA analysis data were analyzed to observe processes that could lead to an enrichment in higher molecular weight molecules. It was observed that these processes are very intense in the samples from the Caguán-Putumayo Basin, as well as in the Upper Magdalena Valley Basin, where it was noted that in the Neiva sub-basin, these processes are not as intense compared to the Girardot sub-basin.