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• Ramon Bartolozzi

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CAPITULO 6 DOLOMÍAS Y MODELOS DE DOLOMITIZACIÓN

Caracterización Geológica de un Yacimiento Petrolero

6.- DOLOMITAS Y MODELOS DE DOLIMITIZACIÓN La dolomita o dolomía contiene una mezcla variable de carbonato cálcico y magnésico cuya fórmula es (CaMg(CO3)2). Su presencia es rara en carbonatos modernos. De esta manera la dolomita constituye cerca de un 1/4 de los carbonatos de edad Paleozoica y cerca de 3/4 de los carbonatos de edad Precámbrica en el mundo. Se estima que la creación del mineral de dolomita o dolomía es un proceso muy complicado, delicado y lento debido a la manera como se ordenan en su estructura mineralógica, los iones de mineral Magnesio (Mg2+) y Calcio (Ca2+) para formar los cristales de dolomita. Por lo tanto, la estructura de una dolomita ideal consiste en hojas de carbonatos compuestos enteramente de átomos de calcio alternadas con hojas similares compuestas de átomos de magnesio. La dolomicrita es considerada un tipo de dolomita cuyo origen es cuasi-primario acumulada directamente como un lodo calcáreo con alto contenido de iones de magnesio. Ver Fig. 106

Fig. 106 Bloque diagramático mostrando la relación litológica y estratigráfica de las dolomitas, calizas y procesos de dolomitizacion en los carbonatos (reemplazo). 145

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6.1.- REEMPLAZAMIENTO DE LA DOLOMITA

Muchos estudiosos e investigadores están de acuerdo que la gran mayoría de las dolomitas antiguas ocurrieron como resultado de procesos secundarios como el reemplazo y que muy pocas dolomitas se deben a procesos primarios verdaderos (precipitación justo por encima o a nivel de la interfase agua-sedimento). Por consiguiente, casi todos los tipos de dolomitas se forman como reemplazo de carbonatos preexistentes. Se estima que este proceso ocurre mientras el sedimento calcáreo esta todavía suave y no ha sido soterrado muy profundamente (Folk, 1974). Por otra parte, también parece haber consenso que el proceso de dolomitización es un fenómeno conjunto de disolución-precipitación lo cuál refleja la necesidad de mucha más investigación en relación a este tema.

En el proceso de reemplazo tenemos que los cristales rómbicos de dolomita cortan a los minerales aloquímicos (calcita) de la roca prexistente así como a las laminaciones previas. De esta manera dichos cristales tienden a deformar las estructuras más finas encontradas en el lodo calcáreo o micrita. Por lo tanto, la textura granulométrica de las dolomitas tiende a ser de grano grueso (0.03 mm) lo cual es un seguro indicativo del proceso de reemplazo de la calcita por la dolomita.

El fenómeno de reemplazo es de suma importancia ya que resulta en la generación de mayor porosidad efectiva de la roca. El reemplazo puede ser total o parcial, puede ocurrir como granos o cristales aislados o seguir áreas irregulares que reflejan zonas de la roca carbonática de mayor permeabilidad. Ver Fig. 107

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Fig. 107 Foto micrografía de mineral dolomítico de reemplazo rellenando poros así como creando porosidad. 6.2.- CEMENTOS DE DOLOMITA

Los cementos dolomíticos son muy variados debidos en gran medida a la relativa facilidad con que los cristales de dolomita tienden a reemplazar a otros minerales en particular aquellos tales como calcita, aragonita, arcillas de diversos tipos, cuarzo, yeso, etc. A continuación se muestran algunos ejemplos. Ver Fig. 108, 109, 110 y 111.

Fig. 108 Microfacies de dolomitas mostrando el desarrollo de porosidad secundaria 147

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Fig. 109 Microfacies de dolomitas mostrando el desarrollo de cemento dolomítico. El color marrón en los cristales de dolomitas está asociado a impregnación de hidrocarburos.

Fig. 110 Reemplazo de dolomita por ftanita (chert). En primera instancia, la dolomita ha reemplazado a la calcita. Fm. Schisti Galestrini, Cretáceo, Italia.

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Fig. 111 Fotografía SEM que muestra cristales de dolomita y arcillas rellenando los poros en una arenisca. Formación Bell Canyon, Pérmico, Texas 6.3.- AMBIENTES DE DOLOMITIZACIÓN

Los diferentes ambientes sedimentarios en los que se produce la dolomitización incluyen la zona submareal bajo el nivel del agua (laguna submareal), la zona intermareal (donde se produce yeso) y la zona supramareal sobre el nivel del agua (donde se produce la anhidrita). Ver Fig. 112 y 113 A y B.

Fig. 112 Ambientes de dolomitización 149

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Fig.113 A

Intertidal IntertidalSand Sand &&Mud MudFlats Flats

ddss n u roroun g rdrdg a HHa

Tidal TidalChannels Channels

eess g dg RRi id chch a BBeea

Cyanobacterial Cyanobacterial Mats Mats Sabkha Sabkha Fig.113 B Ejemplo de ambiente de dolimitización reciente en la costa de Abu Dhabi, Golfo Pérsico (Kendall, 2003) 150

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6.4.- MECANISMOS DE DOLOMITIZACIÓN Existen dos mecanismos distintos para la generación de dolomitas por lo que se han propuesto dos modelos principales de dolimitización: •

Reflujo Evaporítico

•

Mezcla de Aguas de Diferentes Salinidades.

REFLUJO EVAPORÍTICO:

Este proceso requiere de un anegamiento rápido y periódico de agua de mar (salada) en una superficie de mareas expuesta (sabkha) o una laguna de aguas someras inundadle por las mareas donde la salinidad del agua fluctúa rápidamente entre condiciones de hiper e hipo salinidad. Este modelo aparece dentro de la cuenca de depositación, sólo a unos cuantos decímetros o centímetros por debajo de la superficie e inmediatamente después de la depositación del sedimento calcáreo o la caliza. Este es el proceso asociado a la formación de las evaporitas. En este caso, se produce una dolomita de grano mas fino.

La evaporación ocasiona la precipitación de minerales como el Yeso (CaSO4-2H2O) y tiene dos efectos importantes: 1.- El incremento en la densidad de la salmuera (brine) haciendo que la misma se filtre a través de la caliza 2.- El incremento en la tasa de Mg/Ca de la salmuera.

A medida que la salmuera se mueve a través del carbonato y se encuentra depletada en relación a su contenido de iones de Calcio, la calcita (CaCO3) es reemplazada por dolomita (CaMg (CO3 )2). Ver Fig. 114

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Fig. 114 Mecanismo de dolomitizacion por Reflujo Evaporítico MEZCLA DE AGUAS DE DIFERENTES SALINIDADES (DORAG):

Este modelo se basa en la mezcla de aguas de diferentes salinidades o mezcla de agua fresca y marina. Este segundo modelo de dolimitización tiene lugar a mayor profundidad y mucho tiempo después de la depositación del sedimento calcáreo o caliza. En este caso, se produce una dolomita de grano grueso, no se producen evaporitas y el proceso de sustitución está causado por soluciones ricas en magnesio que se filtran a través de la caliza.

Una mezcla de aguas marinas con saturaciones entre ~5% y ~70% estaría subsaturada con respecto a Calcita la cual tiende a disolverse. Simultáneamente, dicha mezcla estaría supersaturada con respecto a Dolomita la cual tiende a precipitarse. La dolomita se puede formar a raíz de cualquier solución acuosa, provisto que la salinidad de la misma representada por la tasa de Mg/Ca esté cercana a un valor teórico igual a 1:1. Ver Fig. 115 y 116

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Fig. 114 Modelo esquemático de saturación de Calcita con respecto a Dolomita en agua de mar mostrando el proceso de mezcla de sus salinidades relativas

Fig. 115 Bloque esquemático mostrando mecanismo de dolomitización por Mezcla de Aguas de Diferentes Salinidades (Dorag), Mississippian Ste. Genevieve Limestone, Illinois Basin, USA.

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En ambos modelos, el magnesio es suplido por el agua salina, pero la precipitación está permitida solo a través de la disolución con agua fresca o meteórica. FACTORES INFLUYENTES EN LA FORMACIÓN DE DOLOMITAS:

Entre los factores que más influyen en la formación de dolomitas se encuentran: §

Temperatura

§

Solución

§

Composición y Concentración

§

Tasa de Cristalización

§

Presencia y concentración de ciertos compuestos orgánicos

Como se mencionó con anterioridad en este capítulo, se estima que la creación del mineral de dolomita es un proceso muy difícil debido a la manera como se ordenan los iones de Mg2+ y Ca2+ para formar los cristales de dolomita (CaMg(CO3)2). Una dolomita ideal consiste de hojas de carbonatos compuestos enteramente de átomos de calcio alternadas con hojas similares compuestas de átomos de magnesio. Por consiguiente, se sugiere que el proceso de cristalización de dolomita requiere de mucho tiempo para lograr el correcto ordenamiento de átomos requerido.

Ø La importancia primordial de la dolimitización se basa en que el mismo ocurre mayormente a través del proceso de reemplazo de la calcita (CaCO3) por la dolomita (CaMg (CO3)2). Es este proceso el que genera la porosidad secundaria característica en este tipo de roca calcárea.

A continuación se presenta un ejemplo de facies carbonáticas y dolomíticas en el record geológico constituido por facies fosilíferas de laguna, evaporitas y capas

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rojas, facies fosilíferas de arrecife y depósitos de rampa carbonática compuesto por material carbonático y dolomítico. Ver Fig. 116

Fig. 116 Vista aérea mostrando la reconstrucción paleo ambiental de la cara oeste de las Montañas Guadalupe, Complejo Arrecifal Pérmico en Texas y Nuevo México, USA que está compuesto por cuatro facies carbonáticas dominantes: facies de laguna con alto contenido fosilífero, evaporitas y capas rojas, complejo arrecifal y depósitos de rampa carbonática constituido por material carbonático y dolomítico.

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