Cuenca Cesar-Ranchería

La Cuenca Cesar-Ranchería es una cuenca sedimentaria del noreste de Colombia . Se encuentra en la parte sur del departamento de La Guajira y en la porción nororiental del Cesar . La cuenca está limitada por la falla de Oca en el noreste y la falla de Bucaramanga-Santa Marta en el oeste. Las cordilleras Sierra Nevada de Santa Marta y Serranía del Perijá encierran la estrecha cuenca intermontana triangular, que cubre un área de 11.668 kilómetros cuadrados (4.505 millas cuadradas). Los ríos Cesar y Ranchería fluyen a través de la cuenca, que llevan sus nombres.

La cuenca es de importancia por albergar la décima mina de carbón más grande del mundo y la más grande de América Latina, Cerrejón . Los carbones se extraen de la Formación Cerrejón del Paleoceno , que también ha proporcionado varios hallazgos paleontológicos importantes , entre otros Titanoboa cerrejonensis , con una longitud estimada de 14 metros (46 pies) y un peso de 1.135 kilogramos (2.502 lb), la serpiente más grande descubierta hasta la fecha, los cocodrilos gigantes Cerrejonisuchus improcerus , Anthracosuchus balrogus y Acherontisuchus guajiraensis , y las grandes tortugas Carbonemys cofrinii , Puentemys mushaisaensis y Cerrejonemys wayuunaiki . En la Formación Cerrejón se han encontrado diversos géneros de flora, como Aerofructus dillhoffi , Menispermites cerrejonensis , M. guajiraensis , Montrichardia aquatica , Petrocardium cerrejonense y P. wayuuorum , Stephania palaeosudamericana y Ulmoidicarpum tupperi entre otros, cuyos sedimentos se interpretan como representantes del primer bosque neotropical del mundo. Se ha estimado que la temperatura media anual estuvo entre 28,5 y 33 °C (83,3 y 91,4 °F) y la precipitación anual entre 2.260 y 4.640 milímetros (89 a 183 pulgadas) por año.

La cuenca Cesar-Ranchería está relativamente poco explorada en busca de hidrocarburos, en comparación con las provincias vecinas ricas en hidrocarburos como la cuenca de Maracaibo y el valle medio del Magdalena . La primera exploración petrolera se realizó en 1916 y se han perforado varios pozos desde entonces. Se estima que la cuenca alberga las segundas reservas más grandes de metano de lecho de carbón (CBM) de Colombia, con el 25% de los recursos totales del país. El carbón de la cuenca se extrae en varias canteras, especialmente Cerrejón y La Francia . La producción total de carbón de la cuenca Cesar-Ranchería en 2016 fue de casi 81 megatones.

El nombre de la cuenca proviene de los ríos Cesar y Ranchería . ^[1]

La cuenca Cesar-Ranchería es una cuenca de antepaís intermontano encerrada por dos cadenas montañosas principales; la Serranía del Perijá andina más septentrional en el sureste de la cuenca y la Sierra Nevada de Santa Marta triangular al noroeste. El límite nororiental está formado abruptamente por la falla de Oca , mientras que la falla Bucaramanga-Santa Marta forma el límite al oeste. Las fallas forman la frontera con la cuenca de la Guajira y el valle medio del Magdalena respectivamente. La cuenca tiene una orientación general de 30 grados desde el norte. ^[2] La cuenca Cesar-Ranchería se subdivide en la cuenca Cesar en el oeste, llamada así por el río Cesar en la cuenca del río Magdalena y dominada hidrográficamente por él , y la cuenca Ranchería en el este. Esta última recibe su nombre del río Ranchería que fluye hacia el mar Caribe y está separada del río Cesar por el alto intrabasinal de Valledupar, una extensión del alto de Verdesia. ^[3] El borde sureste de la cuenca está formado por la frontera con Venezuela . En total, la cuenca cubre un área de 11.668 kilómetros cuadrados (4.505 millas cuadradas). ^[4]

La secuencia sedimentaria dentro de la cuenca comprende rocas del Jurásico al Cuaternario , sustentadas por un basamento Paleozoico . Una unidad importante es la Formación Cerrejón del Paleoceno , que alberga importantes reservas de carbón , excavadas en varias minas a cielo abierto , de las cuales Cerrejón, en el noreste de la cuenca, es la más sorprendente. Cerrejón es la décima mina de carbón más grande del mundo y la más grande de América Latina. ^[5] La formación proporciona carbón bituminoso con bajo contenido de cenizas y azufre con una producción total en 2016 de casi 33 megatones. ^[6] Otras minas de carbón incluyen La Francia , en la parte occidental del Cesar de la cuenca. La producción total de carbón de la cuenca Cesar-Ranchería en 2016 fue de casi 81 megatones. ^[7]

La cuenca Cesar-Ranchería está ubicada en el borde norte de la placa Sudamericana , cerca de la placa del Caribe . Durante las eras Mesozoica y Cenozoica temprana , la cuenca estaba conectada a las cuencas del río Magdalena ( valles Medio e Inferior del Magdalena) y la cuenca Sinú-Jacinto en el oeste y la cuenca de Maracaibo , de la cual la cuenca del Catatumbo forma la parte colombiana, en el este. El movimiento tectónico compresivo comenzó en el Paleógeno Tardío , creando una cuenca de antepaís intermontano encerrada por la Serranía del Perijá y la Sierra Nevada de Santa Marta. Se estima que la falla de Oca de rumbo dextral orientada este-oeste en el norte ha estado activa desde el Eoceno temprano con un desplazamiento total de 180 kilómetros (110 mi). La falla Bucaramanga-Santa Marta fue una falla de rift extensional jurásica , reactivada como falla inversa oblicua en el Oligoceno . ^[8]

La exploración petrolera en la Cuenca Cesar-Ranchería comenzó en 1916. La primera explotación de hidrocarburos se realizó en 1921 y 1922 en Infantas en la Cuenca Ranchería y en 1938 se perforó el primer pozo (El Paso-1) en la Cuenca Cesar. ^[9] La cuenca está relativamente poco explorada. ^[4] Las primeras líneas sísmicas 2D se dispararon a fines de la década de 1970 y en la de 1980. El pozo más profundo, El Paso-3, perforó hasta una profundidad total de 3538 metros (11 608 pies) en la Formación Cretácica Aguas Blancas. ^[9] El petróleo extraído de las Formaciones La Luna y Lagunitas en el pozo Papayal-1 proporcionó gravedades API entre 27 y 42. ^[10] El gas se produce en las Formaciones Colón y La Luna en el Campo Maracas en el extremo suroeste de la cuenca. ^[11] Un estudio de 2012 sobre el potencial aún por descubrir de las cuencas sedimentarias colombianas proporcionó estimaciones de (P90-P10) 6 a 217 mil millones de barriles (950 × 10 ⁶ a 34.500 × 10 ⁶  m ³ ) de petróleo total generado en la cuenca Cesar-Ranchería. ^[12] La cuenca se considera la segunda más prospectiva de Colombia en metano de lecho de carbón (CBM) con el 25% de los recursos totales del país. ^[13] Las reservas totales probables de gas de esta fuente no convencional se han estimado en 2014 entre 12,8 y 25,1 billones de pies cúbicos (360 × 10 ⁹ y 710 × 10 ⁹  m ³ ), ^[13] frente a una estimación diez años antes de 6,9 ​​billones de pies cúbicos (200 × 10 ⁹  m ³ ). ^[14]^^^^^

La historia tectónica de la Cuenca Cesar-Ranchería se ha subdividido en seis fases. La cuenca comenzó como un margen pasivo en el Paleozoico , seguido por un margen compresivo en el Pérmico Tardío al Triásico , una fase de rifting en el Jurásico . Posteriormente, la cuenca experimentó un ajuste de cuenca de retroarco en el Cretácico , un segundo margen compresivo durante el Cretácico Tardío al Eoceno y una fase intramontana final desde el Eoceno. ^[38]

La fase de margen pasivo se caracterizó por la deposición de sedimentos marinos poco profundos en tres períodos, divididos por discordancias . Las discordancias se han datado en el Ordovícico - Silúrico , Carbonífero temprano y Pérmico temprano respectivamente. Los eventos estuvieron acompañados por plutones ácidos encontrados en todo el norte de Sudamérica. ^[39]

Los sedimentos de los períodos Pérmico Tardío al Triásico están ausentes en la Cuenca Cesar-Ranchería, pero se evidencian en los orógenos circundantes. El magmatismo y el metamorfismo intensos afectaron la Sierra Nevada de Santa Marta y las Cordilleras Centrales de los Andes colombianos . La fase compresiva está asociada con la orogenia hercínica , lo que conduce a la formación de Pangea . ^[39]

La ruptura de Pangea en el Jurásico Temprano generó una secuencia de cuencas de rift en el norte de Sudamérica, rodeando el protocaribe. El área de la actual Serranía del Perijá era un rift continental, mientras que las cuencas al oeste eran de origen marino. Durante esta fase se formaron lineamientos de fallas regionales que, durante la compresión de la etapa orogénica andina, se reactivaron como fallas de empuje. Las fallas compresivas actuales de la Cuenca Cesar-Ranchería son de alto ángulo. ^[39]

La configuración de la cuenca del rift abarcó el período Jurásico y fue seguida por una sedimentación post-rift en el Cretácico Temprano, evidenciada por las Formaciones Río Negro y Lagunitas. ^[40]

Durante el Cretácico, las cuencas del norte de Sudamérica estaban conectadas en un entorno de cuenca de arco posterior. La primera fase de la orogenia andina elevó las cordilleras occidentales y se caracterizó por el magmatismo en la Sierra de San Lucas en las cordilleras centrales del norte , que data de las épocas del Albiano al Cenomaniano . La sedimentación en la plataforma norte de Sudamérica fue de carácter siliciclástico y carbonatado , este último más dominante en las áreas del norte. En la cuenca Cesar-Ranchería, esto condujo a la deposición de las principales formaciones rocosas generadoras de la cuenca, más notablemente La Luna. ^[40]

Una segunda fase de margen compresivo se ha observado en la Cuenca Cesar-Ranchería por las fuertes diferencias entre los espesores sedimentarios de las formaciones del Paleoceno. Durante esta etapa del desarrollo de la cuenca, la Cuenca Cesar-Ranchería estaba conectada al Valle Medio del Magdalena al oeste. La Formación Lisama del Paleoceno tiene un espesor reducido en la parte norte del Valle Medio del Magdalena debido a la erosión, mientras que la sección del Paleoceno en la Cuenca Cesar-Ranchería es muy gruesa. Esto se ha explicado por la inclinación de la Sierra Nevada de Santa Marta y la formación de varias fallas de empuje de piel gruesa en la cuenca. ^[40] El inicio de esta fase compresiva se ha datado en el Maastrichtiano , cuando el levantamiento y la deformación tectónica estaban activos en las Cordilleras Centrales , al oeste de la cuenca. ^[41]

Mientras que la Cuenca de los Llanos al sureste experimentó un entorno de cuenca de antepaís desde el Paleógeno, debido a las primeras fases de levantamiento de las Cordilleras Orientales , la Cuenca de Cesar-Ranchería se caracterizó por un entorno de cuenca intermontana con la formación de cordilleras al norte y sureste; la Sierra Nevada de Santa Marta y la Serranía del Perijá respectivamente. Dentro de la cuenca, el principal movimiento compresivo se data en esta fase, donde se formaron fallas inversas. ^[41]

La estratigrafía de la Cuenca Cesar-Ranchería ha sido descrita por varios autores. La zona de producción de carbón fue cartografiada en 1961. ^[42]

En la Cuenca Cesar-Ranchería se han encontrado varios fósiles importantes, entre los que destacan la Formación Cerrejón, junto con el Lagerstãtte del Grupo Honda en La Venta y la Formación Paja alrededor de Villa de Leyva , la unidad estratigráfica fosilífera más importante de Colombia . La flora fósil y los reptiles gigantescos de la Formación Cerrejón proporcionaron abundantes datos sobre la paleoecología y el clima de este primer ambiente neotrópico del Paleoceno Medio. ^[61]

La Cuenca Cesar-Ranchería está sustentada por un basamento neoproterozoico . El Cinturón Metamórfico de Sierra Nevada se formó durante la orogenia Grenville , cuando se formó el supercontinente Rodinia debido a la colisión de Amazonia , Baltica y Laurentia . Las granulitas y gneises del complejo se metamorfosearon hace entre 1.500 y 1.000 millones de años . ^[97] Las filitas y cuarcitas de la Formación Perijá se formaron durante el Paleozoico Temprano y están relacionadas con la orogenia Caledoniana . ^[60] Las lutitas del Grupo Río Cachirí se depositaron en el Devónico y contienen abundantes fósiles de braquiópodos , briozoos , corales y crinoideos . La formación es equivalente en el tiempo a las formaciones fosilíferas Floresta y Cuche del Altiplano Cundiboyacense . Los sedimentos se depositaron en un mar epicontinental en el borde del océano Paleo-Tetis , el último remanente del océano Rheic . ^{[59] [98]}

Durante el Carbonífero Temprano ( Pensilvaniano ), la Cuenca Cesar-Ranchería experimentó una fase regresiva con la deposición de areniscas y calizas . ^[99] El Pérmico Temprano está representado por la Formación Manaure, una secuencia de areniscas y conglomerados . La formación de Pangea en el Pérmico Tardío al Triásico Temprano condujo a la formación de un complejo metamórfico, llamado Sevilla. Los gneises , anfibolitas , esquistos verdes y mármoles están datados de 280 a 250 Ma. ^[57] La ​​cuenca fue intruida por granitos durante el Jurásico Temprano a Medio siendo acompañada por sedimentos volcánicos y volcanoclásticos como los basaltos , tobas , areniscas y brechas encontradas en la Sierra Nevada de Santa Marta . Esta fase magmática se correlacionó con la secuencia sedimentaria del Grupo La Ge, subdividido en las Formaciones Tinacoa y Macoíta, una serie de areniscas tobáceas, calizas, lutitas y limolitas . ^[56]

La secuencia sedimentaria perforada en la cuenca comienza con la Formación La Quinta , que se encuentra en un área extendida a lo largo del norte de Colombia y Venezuela. La formación de areniscas, basaltos, conglomerados y cenizas volcánicas se depositó en un ambiente deposicional lacustre en un entorno de cuenca de rift relacionado con la ruptura de Pangea y ha sido datada en el Jurásico Tardío y Cretácico temprano, 160 a 140 Ma. La formación es equivalente en el tiempo a la Formación Girón de las Cordilleras Orientales. ^[55] La Formación Río Negro del Cretácico Temprano, una unidad compuesta de areniscas, conglomerados y limolitas, es muy variable en espesor en la cuenca y está asociada con sedimentación continental en hombros de rift a un entorno post-rift. La formación es equivalente en el tiempo a la Formación Tibasosa de las Cordilleras Orientales y la Formación Tambor del Valle Medio del Magdalena. ^[100] Las calizas y lutitas fosilíferas de la Formación Lagunitas, miembro inferior del Grupo Cogollo, contienen capas de dolomita y son indicativas de un ambiente salino poco profundo. La formación está correlacionada con la Formación Rosablanca del Valle Medio del Magdalena y la Cordillera Oriental occidental y la Formación Tibú de la Cuenca de Maracaibo . La unidad es la roca fuente más profunda de los petróleos en la Cuenca Cesar-Ranchería. ^[53] El miembro superior del Grupo Cogollo, la Formación Aguas Blancas, presenta una gran variabilidad lateral en litologías. Las biomicritas negras y las calizas fosilíferas son indicativas de un ambiente de plataforma media a externa, mientras que las lutitas arenosas y las areniscas glauconíticas indican un ambiente marino poco profundo. La variación en litologías y contenido orgánico de esta formación de roca fuente está asociada con los cambios relativos del nivel del mar de la cuenca y los estratos ricos en materia orgánica al evento anóxico del Aptiano , que data de hace aproximadamente 120 millones de años. ^{[52] [101]}

La serie del Cretácico Inferior es seguida por la deposición de la principal roca madre regional del norte de Colombia y el noroeste de Venezuela, La Luna. La roca madre de clase mundial contiene altos niveles de Carbono Orgánico Total , comparables a la Formación de Arcilla Kimmeridge de las cuencas del Mar del Norte . ^[52] Las lutitas y biomicritas ricas en amonitas de La Luna se depositaron durante el evento anóxico global del Cenomaniano - Turoniano (alrededor de 90 Ma) caracterizado por una secuencia de superficie de inundación máxima . ^[102] La formación altamente orgánica es equivalente en el tiempo a la Formación Querecual del este de Venezuela, las Formaciones Chipaque y Gachetá de las Cordilleras Orientales colombianas y la Cuenca de los Llanos respectivamente y la Formación Celendín del noreste de Perú . ^[51] La Formación Molino del Cretácico Tardío, lateralmente equivalente a las Formaciones Colón y Mito Juan de las Cuencas de Maracaibo y Catatumbo, y la Formación Umir del Valle Medio del Magdalena, está formada por lutitas calcáreas intercaladas por areniscas. La correlación generalizada de esta unidad con las formaciones vecinas indica un ambiente marino abierto en todo el noroeste de Sudamérica. ^[48]

A finales del Cretácico, el régimen tectónico cambió a una fase compresiva, debido al movimiento de la Placa Caribe. ^[103] Los depósitos del Paleoceno Temprano de las Formaciones Hato Nuevo y Manantial muestran un carácter más calcáreo en el norte, mientras que la Subcuenca del Cesar contenía más sedimentación siliclástica, representada en la Formación Barco, constituida por más fragmentos líticos que el equivalente de la Cuenca de los Llanos. La compresión continuó durante el Paleoceno, con áreas elevadas al noroeste y sureste y vulcanismo en el protocaribe. ^[104] El clima global fue muy caluroso en este período y en la cuenca restringida entre las dos cordilleras en formación, se desarrolló un ecosistema único; el primer bosque neotropical . En este ambiente cálido y húmedo, evolucionó la especie de reptiles más grande desde la extinción de los dinosaurios, de la cual Titanoboa fue el principal depredador. Se ha estimado con base en la flora fósil, polen y grandes reptiles que la temperatura media anual estuvo entre 28,5 y 33 °C (83,3 y 91,4 °F) y la precipitación anual osciló entre 2.260 y 4.640 milímetros (89 y 183 pulgadas) por año. ^[105] El análisis de procedencia de los sedimentos de las Formaciones Los Cuervos y Cerrejón muestra una paleocorriente predominante de oeste a este, seguida de un flujo más al sureste. ^[106] Una fuente secundaria de sedimentos fue la creciente Serranía del Perijá. ^[107]

Durante el Eoceno y el Oligoceno Temprano, la parte occidental de la cuenca estuvo expuesta y una modesta deposición se concentró en la Subcuenca de Ranchería. El ecosistema previamente húmedo cambió a un ambiente de llanura árida. ^[108] En contraste, los conglomerados neógenos de la Formación Cuesta muestran un mayor espesor en la parte suroccidental de la cuenca, cerca del Valle Medio del Magdalena conectado. ^[109] Durante este período, especialmente en el Mioceno Tardío al Plioceno, las Fallas de Oca y Bucaramanga-Santa Marta estuvieron tectónicamente activas, ^[110] lo que todavía se observa en la actualidad. ^[111] El levantamiento continuo y el fallamiento inverso crearon la arquitectura de cuenca dominada por fluviales intermontanos de la actualidad. ^[109]

A pesar de varios estudios detallados y las similitudes con provincias vecinas ricas en hidrocarburos como las cuencas de Maracaibo , Catatumbo y Magdalena Medio , la cuenca Cesar-Ranchería está relativamente poco explorada. ^[112] La producción menor de gas se centra en el sur de la subcuenca del Cesar, pero la mayoría de los pozos de exploración se perforaron antes de la década de 1950. A partir de 2007, se perforaron 14 pozos en la cuenca. ^[113] En 2006 se llevó a cabo un importante proyecto para reprocesar e interpretar líneas sísmicas 2D. ^[114] La cuenca se considera un objetivo importante para el metano de lecho de carbón (CBM), debido a los principales depósitos de carbón de las formaciones Los Cuervos y Cerrejón. Las reservas totales probables de gas para CBM se estiman entre 12,8 y 25,1 billones de pies cúbicos (360 × 10 ⁹ y 710 × 10 ⁹  m ³ ), ^[13]^^

Los datos de reflectancia de vitrinita de varias rocas fuente de la Cuenca Cesar-Ranchería muestran formaciones cretácicas maduras a sobremaduras actuales (Formaciones La Luna, Aguas Blancas y Lagunitas) y rocas fuente paleocénicas (marginalmente) maduras, principalmente Los Cuervos. ^{[4] El análisis y modelado} de la trayectoria de fisión de apatita combinado con datos de reflectancia de vitrinita, mostró que las unidades cretácicas tienen un potencial significativo para la generación de hidrocarburos. ^[115] Las Formaciones Lagunitas y Aguas Blancas están muy fracturadas y se consideran un buen reservorio potencial fracturado, mientras que se ha analizado que la Formación Río Negro está cementada y tiene bajas porosidades . ^[116]

La minería del carbón en la Cuenca Cesar-Ranchería se concentra en el noreste, abarcando Cerrejón los municipios Albania , Barrancas y Hatonuevo , y en el suroeste, con La Francia en los municipios Becerril y El Paso . En Cerrejón, el carbón se extrae de la Formación Cerrejón y en La Francia de la Formación Los Cuervos, equivalente en el tiempo. También se extrae carbón en Agustín Codazzi , Chiriguaná y La Jagua de Ibirico . La producción total de carbón de la Cuenca Cesar-Ranchería en 2016 fue de casi 81 Megatones. ^{[7] La ​​minería} de oro menor estuvo activa en Valledupar en 2008. ^[117]

Un estudio publicado en 2015 sobre la Formación La Quinta , muestra la presencia de 1,45% de cobre , presente principalmente en mineralizaciones de malaquita en los estratos volcanoclásticos de la formación. ^[118]

• Geología de Colombia
  • Geología del Páramo de Ocetá
  • Geología de las colinas orientales
• Cuenca de Maracaibo
• Valle Medio del Magdalena
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