Структурный бассейн Сан-Хуан расположен в основном в Нью-Мексико и юго-восточном углу плато Колорадо .Структурный бассейн Сан-Хуан в целом представляет собой восточную часть водораздела реки Сан-Хуан площадью 24 600 кв. миль (64 000 км 2 ), которая простирается дальше на запад в Юту и Аризону . [1]
Бассейн Сан-Хуан — это геологический структурный бассейн , расположенный недалеко от региона Четырех углов на юго-западе США . Бассейн охватывает 7500 квадратных миль и находится на северо-западе Нью-Мексико , юго-западе Колорадо и в частях Юты и Аризоны . В частности, бассейн занимает пространство в округах Сан-Хуан , Рио-Арриба , Сандовал и Мак-Кинли в Нью-Мексико, а также округах Ла-Плата и Арчулета в Колорадо. Бассейн простирается примерно на 100 миль (160 км) с севера на юг и 90 миль (140 км) с востока на запад. [2]
Бассейн Сан-Хуан является крупным производителем нефти и природного газа с начала 20-го века, в настоящее время в этом районе насчитывается более 300 нефтяных месторождений и более 40 000 пробуренных скважин. По состоянию на 2009 год совокупная добыча достигла 42,6 триллиона кубических футов газа и 381 миллиона баррелей нефти. Район особенно известен газовыми резервуарами из угольных пластов метана . Бассейн Сан-Хуан содержит крупнейшее в мире месторождение угольного метана и занимает второе место по общим запасам газа. [2] [3]
Тектоническая эволюция
Родовые Скалистые горы
В середине палеозоя бассейн Сан-Хуан был частью древнего массива суши под названием Лаврентия ; это был суперконтинент, который включал большую часть современной Северной Америки . Древний массив суши под названием Гондвана включал большинство южных континентов, например, Южную Америку и Африку . В конце миссисипского периода (~320 миллионов лет назад) массивы суши Лаврентия и Гондвана столкнулись, образовав гигантский массив суши Пангея . Это столкновение континентов привело к нескольким ключевым орогеническим (горообразующим) эпизодам. [4] [5]
Столкновение суперконтинентов Гондваны и Лаврентии привело к образованию аллеганийской и уошитинской орогенезов. Аллеганийская орогенез был столкновением Африки с современным юго-востоком США и привел к образованию Аппалачей . Уошитинская орогенез был столкновением Южной Америки с современным регионом Мексиканского залива и привел к образованию Предковых Скалистых гор — северо-западного межконтинентального горного пояса, проходящего в основном через Техас, Нью-Мексико и Колорадо. Предковые Скалистые горы уступили место горному хребту Анкомпагре , который ограничивал бассейн Сан-Хуан на северо-востоке. [4] [5]
Мезозойская субдукция
В конце юрского периода столкновение континентальных плит Фараллон и Североамериканской привело к субдукции под низким углом («плоская плита») под западную окраину Соединенных Штатов. Давление на лежащую под ними литосферу привело к «депрессии» внутренней части континента, и это позволило сформировать Внутренний меловой морской путь ( он же Западный внутренний морской путь ). Это положило начало переходу от наземной седиментации в позднем палеозое и раннем мезозое к мелководному морскому бассейну, поскольку воды из Арктики и Персидского залива вливались в центр континента. [6] [5]
Кайнозойская эволюция
Базовая карта бассейна Сан-Хуан. Изменено по данным Fassett, 2010.
В период с позднего мела до раннего третичного периода силы сжатия (продолжающаяся субдукция плиты Фараллон) продолжали действовать и вызвали подъем современных Скалистых гор через орогенез Ларамид . Раннетретичный наклон к северо-западу привел к более чем 2000 футам (610 м) эрозии на юго-востоке. Когда сжатие сменилось растяжением и началось формирование рифта Рио-Гранде , вулканизм доминировал в этом районе на протяжении большей части эоцена и олигоцена . Подъем на северо-западе и продолжающееся осаждение привели бассейн к его современной конфигурации. [2] [5] [7]
Компоненты
Бассейн Сан-Хуан представляет собой асимметричную синклиналь с тремя компонентами: платформа Центрального бассейна, платформа Четырех углов и склон Чако (он же гомоклиналь Чако ). Бассейн ограничен на северо-западе моноклиналью Хогбэк (разделяющей платформы Центрального бассейна и Четырех углов), на северо-востоке антиклинорием Арчулета, на востоке поднятием Насимьенто и на юге поднятием Зуни. [3] [6]
История осадконакопления
палеозойский
Изображение Западного внутреннего морского пути мелового периода.
До столкновения , подразделения миссисипского и пенсильванского возраста отлагались в различных морских условиях, например, формации Leadville Limestone и Pinkerton Trail . После того, как суперконтиненты столкнулись (см. Тектоническую эволюцию выше), опускание бассейна Парадокс и подъем возвышенностей Анкомпагре позволили огромному количеству осадков сброситься с возвышенностей через пермские речные системы. Формация Рико представляет собой переход от пенсильванских морских отложений к пермским наземным отложениям формации Катлер . Пермь продолжала быть временем наземных отложений, включая позднепермские эоловые отложения. [4] [5]
мезозойский
Меловой период был временем трех основных трансгрессивно-регрессивных циклов, поскольку эвстатические изменения уровня моря вызывали колебания на береговой линии Западного внутреннего морского пути. Бассейн Сан-Хуан был удобно расположен на западном краю морского пути и зафиксировал эти циклы в стратиграфии (см. Стратиграфию ниже). Самая западная протяженность морского пути (т. е. максимальная трансгрессия) была зафиксирована сланцами Льюиса , которые в конечном итоге перешли в Пикчед-Клиффс и формацию Фрутленд , когда береговая линия окончательно отступила. [2] [6] [5]
кайнозойский
Регрессия береговой линии Западного внутреннего морского пути привела к образованию обширных болот, озер и пойм; это привело к образованию богатых углем формаций позднего мезозоя /раннего кайнозоя (например, формация Фрутленд и сланцы Киртленд) . Эоценовый / олигоценовый вулканизм привел к образованию крупных вулканических рифов, которые покрывали тысячи квадратных километров, и эти вулканические поля стали источником кайнозойских единиц Охо Аламо (источник с запада) и формаций Анимас и Насимиенто (источник с северо-востока). Подъем на северо-западе (и последующая эрозия) и продолжающееся осаждение (например, формация Сан-Хосе ) привели бассейн к его современной конфигурации. [2] [5] [7]
Стратиграфия
Обобщенный поперечный разрез бассейна Сан-Хуан.Бассейн Сан-Хуан Верхнемеловая стратиграфия
докембрий
Мало что известно о докембрийских единицах из-за плохого обнажения и плохого контроля скважин. Докембрийские породы состоят из кварцита , сланца и гранита , а породы несогласно перекрыты более молодыми палеозойскими единицами. [3] [8]
палеозойский
Мало что известно о стратиграфии палеозоя. Из более чем 40 000 скважин, пробуренных в бассейне Сан-Хуан, только около 12 проникли достаточно глубоко, чтобы войти в контакт с палеозойскими единицами. Кроме того, плохое обнажение и латеральные изменения фаций усложняют определение и корреляцию этих единиц. [3] [8]
девонский
Формация Игнасио состоит из кварцита , песчаника и сланцевых слоев. Утверждается, что эта единица имеет позднедевонский возраст [9] и была отложена трансгрессией восточного простирания (несогласно), покрывающей докембрийские породы по всей современной платформе Четырех Углов. Сохранность Игнасио плохая и в основном ограничена локализованными областями сбросовых разломов. [8]
Формация Анет состоит из темного известняка , богатого глиной доломита и черных слоев сланца или алеврита . Эта единица позднего девона имеет осадочную среду, похожую на среду формации Игнасио, хотя обе формации залегают несогласно друг над другом. Формация Анет встречается только в недрах, нигде не выходя на поверхность. [8]
Часть песчаника Мак-Кракен состоит из плохо отсортированных песчаников, поступающих с востока. Обнажения можно найти в горах Сан-Хуан, несогласно залегающих над кембрийскими единицами. [8]
Безымянный верхний слой состоит из зеленых сланцев, белых песчаников и тонких известняковых или доломитовых пластов, отложившихся в приливно-отливной среде. [8]
Формация Оурей состоит из известняковых или доломитовых пластов, богатых ископаемыми ( брахиоподы , гастроподы , криноидеи и т. д.), которые согласно залегают на предыдущей единице. Ископаемая фауна указывает на морскую среду позднего девона (и, возможно, раннего миссисипского периода). [8]
житель Миссисипи
Известняк Лидвилл состоит из мелководных морских, открытых морских и карбонатных шельфовых отложений. Этот блок дал более 50 миллионов баррелей нефти в Колорадо и Юте . [10]
Coalbank Hill Member представляет собой остаточное почвенное отложение, состоящее из красно-коричневых алевритов , кремней и конгломератов . Оно может залегать согласно над известняком Лидвилл или несогласно над формацией Оурей . [4]
Средний элемент состоит из красно-коричневых алевритов, песчаников и конгломератов, отражающих речные отложения. Этот элемент несогласно залегает над элементом Coalbank Hill. [4]
Верхний слой похож на предыдущий средний слой, но также содержит известняк с ископаемыми остатками, что свидетельствует о трансгрессивной береговой линии. [4]
Формация Лог-Спрингс стратиграфически эквивалентна формации Молас и литологически схожа с Коулбэнком и средними членами формации Молас. [4]
Пенсильванский
Формации Пинкертон Трейл (север) и Сандиа (юг) состоят из серого глинистого или ископаемого известняка и известковых сланцевых пластов. Эти единицы были отложены во время трансгрессивного моря с юго-запада на запад. [4]
Формация Парадокс содержит сложные, циклические эвапоритовые отложения чередующихся пористых солей и непористых сланцев/известняков. Они работают как отличные стратиграфические ловушки для углеводородов . [4]
Формация Honaker Trail состоит из базальных открытых морских известняков и доломитов, перекрытых аркозовыми песчаниками с северного нагорья Uncompahgre. Ранняя толща толщиной 1400 футов согласно залегает над формацией Paradox. [4]
Южный эквивалент формаций Парадокс и Хонакер — Мадера Групп . Ее нижняя часть состоит из серых сланцев и известняков формации Грей Меса , которая переходит в верхнюю, богатую акростовым песчаником формацию Атрасадо . Общая толщина составляет около 1300 футов. [4] [11]
Переход от пенсильванских морских единиц к пермским континентальным единицам представлен формацией Рико . Она состоит из конгломератов и аркозовых песчаников, перемежающихся с морскими сланцами и известняками с ископаемыми остатками. [4]
пермский
Группа Катлер состоит из аллювиальных конусных отложений из северных и северо-восточных источников (например, нагорья Ункомпагре и Сан-Луис). Отложения включают аркозовые песчаники, конгломераты и второстепенные алевриты и аргиллиты. Группа Катлер делится на несколько формаций: [4]
Формация Халгаито состоит из чередующихся прибрежных морских и речных отложений и залегает согласно над формацией Рико. [4]
Песчаник Кедровой Месы различается в зависимости от местоположения, но содержит эвапоритовые, речные, приливно-отливные и сабхские фации. [4]
Формация Орган Рок содержит алевриты и песчаники из прибрежных равнин и речных отложений, поступающих с севера. [4]
Песчаник Де Шелли состоит из песчаников эоловых отложений. Единица подразделяется на нижние и верхние части на основе направлений переноса осадков. [4]
Формация Йесо делится на два слоя:
Песчаник Месета Бланка содержит классические эоловые отложения косослоистых, хорошо отсортированных песчаников. [4] Эта формация может быть эквивалентна песчанику Де Шелли . [12]
Группа Сан-Исидро содержит гипсоносные песчаники, перемежающиеся известняками, и отражает сложные циклические изменения фаций (т. е. эоловые, прибрежные, мелководные шельфовые). [4]
Песчаник Глориета содержит кремнистые песчаники от темно-желтого до белого цвета, что свидетельствует об эоловых отложениях. [4]
Известняк Сан-Андрес (он же Бернальская формация) содержит толстые слои известняка и доломита, перемежающиеся с песчаником или сланцем. [4]
мезозойский
триасовый
Формация Моенкопи и верхняя формация Чинле несогласно залегают на пермских породах и состоят из континентального песчаника, алеврита и аргиллита. [3] [4]
Юрский
Породы этого периода времени, например, формация Моррисон , содержат континентальный песчаник и алеврит, а также морские известняки и ангидритовые отложения. [3]
Меловой
Меловые отложения являются наиболее изученными и наиболее продуктивными в бассейне Сан-Хуан. Западная протяженность Внутреннего мелового морского пути проходила вдоль бассейна Сан-Хуан, и три основных трансгрессивно-регрессивных эпизода, которые произошли в это время, зафиксированы в стратиграфии среднего и верхнего мела. [2] [3] [7]
Формация песчаника Дакота — это раннемеловая единица, состоящая из речных песчаников, несогласно отложенных поверх более старых единиц. Эти единицы переходят в вышележащие сланцы Манкос (см. следующую строку). [7]
Сланец Манкос представляет собой более глубокие морские отложения, поскольку Внутренний меловой морской путь совершил свою первую крупную трансгрессию. Эта формация делится на три основных члена: [7]
Сланец Гранерос содержит пласты песчаника, бентонита и известняка. [7]
Затем известняк Гринхорн содержит чередующиеся слои известняка и известкового сланца, отложившиеся во время максимальной трансгрессии. [7]
Группа Хуана Лопес содержит богатые ископаемыми известковые сланцевые пласты. [7]
Группа Месаверде была отложена, когда Внутренний меловой морской путь регрессировал на северо-восток, отложив песчаник Пойнт-Лукаут , а затем снова сместился на юго-запад, отложив песчаник Клифф-Хаус . [7]
Сланец Льюиса содержит серые сланцы, перемежающиеся с песчаником и известняком. Это более глубокие морские отложения, поскольку морской путь продолжал регрессировать на юго-запад. Этот блок представляет собой самую западную часть Внутреннего мелового морского пути. [2] [7]
Песчаник Pictured Cliffs разделен на два слоя: нижний слой содержит переслаивающиеся льюисовские сланцы и песчаники, образовавшиеся в результате регрессии морского пути, а верхний слой содержит массивные пласты песчаника, образовавшиеся в результате окончательной регрессии морского пути. [2] [7]
Формация Фрутленд состоит из сланца, алеврита и (что наиболее важно) угля, отложившегося в болотах, реках, озерах и поймах. [2] [7]
Формация Киртланд делится на два слоя: нижний слой состоит из сланца, очень похожего на верхний слой Фрутленда, но в нем отсутствуют угольные пласты (и, таким образом, он отделен от Фрутленда), а верхний слой состоит из сланца и песчаника, отложенных в результате намыва русел рек. [2] [7]
кайнозойский
Формация Охо-Аламо состоит из аркозовых конгломератов и песчаников, вероятнее всего, привнесенных с запада (что отмечено уменьшением размера гальки в восточном направлении), которые несогласно залегают на более древних образованиях. [2] [7]
Формация Анимас на севере постепенно переходит в формацию Насимиенто на юге. Единицы имеют вулканическое происхождение, получены из вулканического поля Сан-Хуан и содержат конгломераты и обломки андезита. [7]
Эоценовая формация Сан-Хосе состоит из аркозовых песчаников и сланцев. [7]
Углеводородные месторождения
Бассейн Сан-Хуан содержит обильные топливные ресурсы, включая нефть, газ, уголь и уран. Бассейн добывался из более чем 300 нефтяных месторождений и почти 40 000 скважин, большинство из которых добываются из пород мелового периода. Более того, 90% скважин были пробурены в штате Нью-Мексико. По состоянию на 2009 год совокупная добыча достигла 42,6 триллиона кубических футов газа и 381 миллиона баррелей нефти. [2] [3] [7]
История
Первое задокументированное месторождение нефти в бассейне Сан-Хуан произошло в 1911 году на склоне Чако. Скважина была пробурена на глубину 100 м и давала всего 12 баррелей нефти в день. Первое задокументированное месторождение газа произошло десять лет спустя на платформе Центрального бассейна. Скважина была глубиной 300 м и привела к созданию газопровода для транспортировки и продажи газа в близлежащие города. Последующие годы привели к многочисленным открытиям нефти и газа, которые впоследствии подстегнули интерес к ресурсам Сан-Хуана. 1930-е годы принесли первый трубопровод для транспортировки газа за пределы бассейна. 1980-е годы принесли открытие ресурсов метана угольных пластов, что привело к всплеску бурения в 1980-х и 1990-х годах. С тех пор добыча выровнялась, но бассейн все еще активно добывается сегодня. [3]
Палеозойские месторождения
В то время как большая часть добычи приходится на единицы мелового возраста, палеозойские породы платформы Four Corners успешно разрабатываются на более чем двух десятках месторождений единиц девонского, миссисипского и пенсильванского возраста. Палеозойские единицы углубляются в северо-восточном направлении, где они пересекают нефтяное окно с газовым; впоследствии палеозойские месторождения дают газ на северо-востоке и нефть на юго-западе. Кроме того, расположение палеозойских месторождений примерно совпадает с простирающейся на северо-восток моноклиналью Хогбэк. Будущие палеозойские пласты будут нацелены на природный газ, и они будут включать непроверенные карбонаты на платформе Central Basin и потенциально неоткрытые пласты на платформе Four Corners. [3]
Мезозойские поля
Меловые отложения составляют большую часть добычи газа и нефти в бассейне Сан-Хуан, то есть почти 250 из >300 месторождений содержат верхнемеловые отложения. Основные нефтяные залежи в бассейне Сан-Хуан нацелены на песчаник Дакота, песчаник Гэллап, песчаник Тосито и песчаник Эль-Вадо. Материнской породой для этих залежей был черный, богатый органикой морской сланец стратиграфически более низкой формации Манкос . Большинство нефтяных месторождений, описанных ниже, находятся на истощении или близки к нему. Основные газовые залежи в бассейне Сан-Хуан нацелены на песчаник Дакота, песчаник Пойнт-Лукаут и песчаник Пикчед-Клиффс. Отложения состоят из стратиграфических ловушек, в основном сосредоточенных на платформе Центрального бассейна. [3]
Нефть играет
В Дакотском песчанике насчитывается около 40 нефтяных месторождений на платформах Four Corners и Central Basin, каждое из которых дало миллионы баррелей нефти. [3]
Песчаник Гэллапа имеет около четырех нефтяных месторождений на склоне Чако. Песчаники дали десятки тысяч и миллионы баррелей нефти. [3]
Tocito Sandstone Lentil of the Mancos Shale имеет около 30 месторождений на платформах Four Corners и Central Basin. Слои Tocito являются лучшими меловыми резервуарами, добывающими более 150 MBO (миллионов баррелей нефти) из различных структурных и стратиграфических ловушек. [3]
Группа песчаника Эль-Вадо в составе сланцевой формации Манкос добывала нефть из более чем 40 месторождений, в основном сосредоточенных в Центральной платформе бассейна. Только эта группа добыла более 40 MBO. [3]
Газовые пьесы
Песчаник Дакота хранит газ в морских песчаниках, захваченных морскими сланцами. Для добычи этих единиц требуется гидроразрыв. [3]
Песчаник Pictured Cliffs состоит из регрессивно-морских отложений, где газ хранится в пористых песчаниках и удерживается глиной или алевритами. Добыча зависит от естественных трещин по всему блоку. [3]
Песчаник Пойнт-Лукаут (см. изображенный выше песчаник Клиффс).
Метановые месторождения угольных пластов
Формация Фрутленд охватывает богатый запас угольных пластов, богатых метаном, бассейна Сан-Хуан. Метан обнаружен в тысячах угольных пластов по всей формации Фрутленд. Подобно палеозойским газовым месторождениям, наблюдается тенденция увеличения содержания газа (и термической зрелости) в северо-восточном направлении. Совокупная добыча (2009) составляет 15,7 триллионов кубических футов газа, что делает это месторождение метана угольных пластов крупнейшим в мире. [3]
В отчете сделан вывод о том, что «источником, скорее всего, является существующая добыча и переработка газа, угля и метана угольных пластов ». В регионе ежегодно в период с 2002 по 2012 год выбрасывалось 590 000 метрических тонн метана — почти в 3,5 раза больше широко используемых оценок в Базе данных выбросов Европейского союза для глобальных атмосферных исследований. [2]
Ссылки
^ «Описания границ и названия регионов, субрегионов, учетных единиц и единиц каталогизации». Геологическая служба США . Получено 27 декабря 2010 г.
^ abcdefghijklmn Фассетт, Джеймс Э.; Хайндс, Джим С. (1971). "Геология и топливные ресурсы формации Фрутленд и сланцев Киртленд в бассейне Сан-Хуан, Нью-Мексико и Колорадо". Профессиональная статья Геологической службы . Профессиональная статья. 676 . doi : 10.3133/pp676 .
^ abcdefghijklmnopqr Фассетт, Джеймс Э. (2010). «Ресурсы нефти и газа бассейна Сан-Хуан, Нью-Мексико и Колорадо» (PDF) . Руководство Геологического общества Нью-Мексико . 61-я полевая конференция: 181–196 . Получено 12 ноября 2020 г. .
^ abcdefghijklmnopqrstu v Хаффман-младший, А. Кертис; Кондон, Стивен М. (1993). «Стратиграфия, структура и палеогеография пенсильванских и пермских пород, бассейна Сан-Хуан и прилегающих территорий, Юта, Колорадо, Аризона и Нью-Мексико». Бюллетень Геологической службы США . 1808(O). doi : 10.3133/b1808O .
^ abcdefg "Национальный памятник "Природные мосты" - Геологическая история". Природа и наука: Отдел геологических ресурсов .
^ abc Cather, Steven M. (2003). «Полифазный тектонизм Ларамида и седиментация в бассейне Сан-Хуан, Нью-Мексико». Руководство Геологического общества Нью-Мексико . 54-я полевая конференция: 119–132.
^ abcdefghijklmnopq Фассетт, Джеймс Э. (1974). «Меловые и третичные породы восточной части бассейна Сан-Хуан, Нью-Мексико и Колорадо» (PDF) . Путеводитель Геологического общества Нью-Мексико . 25-я полевая конференция: 225–230 . Получено 12 ноября 2020 г. .
^ abcdefg Стивенсон, GM; Баарс, DL (1977). "Докаменноугольная палеотектоника бассейна Сан-Хуан, Нью-Мексико" (PDF) . Руководство Геологического общества Нью-Мексико . 28-я полевая конференция . Получено 12 ноября 2020 г. .
^ Макбрайд, Эрл Ф. (2016). «Стратиграфия, петрография и история осадконакопления кварцита Игнасио и песчаника Маккракен формации Элберт, юго-запад Колорадо, США» Rocky Mountain Geology . 51 (2): 23–68. doi : 10.2113/gsrocky.51.2.23 .
^ Чидси, Томас (2008). «Исследовательская игра на известняке Лидвилл в Миссисипи, Юта и Колорадо — методы и исследования разведки для независимых». Международная система ядерной информации . 40 (20).
^ Kues, BS; Giles, KA (2004). "Позднепалеозойская предковая система Скалистых гор в Нью-Мексико". В Mack, GH; Giles, KA (ред.). Геология Нью-Мексико. Геологическая история: Специальный том 11 Геологического общества Нью-Мексико . С. 95–136. ISBN9781585460106.
^ * Baars, DL (1962). «Пермская система плато Колорадо». Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников . 46 (2): 149–218. doi :10.1306/BC74376F-16BE-11D7-8645000102C1865D.
^ Гасс, Генри (10 октября 2014 г.). «Как ученые проглядели облако метана площадью 2500 квадратных миль над Юго-Западом». Christian Science Monitor . Получено 24 октября 2014 г.
