Firmas Magnética y Radiométrica en Suelos
Sobre Acumulaciones de Hidrocarburos.
Campos Toqui-Toqui y Maná, Tolima,
Colombia. Autor: Henry Mauricio Martínez Gómez
Asesor: José María Jaramillo Mejía
Co-Asesora: Jillian Pearse
Fecha de Aprobación del Trabajo Académico:
28 de enero de 2016
Temática: Exploración
Subtemática: Técnicas para caracterizar rocas y
fluidos / Métodos para integrar datos a diversas
escalas y provenientes de diferentes fuentes de
información: Satelital, Aerotransportada, Superficie,
Pozo, Geofísica (Sísmica, Potenciales).
Palabras clave: Migración, hidrocarburos,
alteración, suelos, oxidación, reducción, bacteria,
uraninita, magnetita, autigénica, anomalía,
magnetismo, radiometría, DRX, FUS-ICP, ICP-MS.
Introducción Los procesos diagenéticos se ven influenciados
significativamente por las condiciones redox del ambiente donde se desarrollan. La migración de hidrocarburos a superficie puede establecer zonas de oxidación-reducción que favorecen cambios químicos y mineralógicos en los suelos, los cuales producen una concentración anómala de minerales, incluyendo algunos magnéticos y radiométricos que pueden ser medidos con instrumentos geofísicos de campo. Aunque existen numerosos estudios sobre este tema, la mayoría de ellos están basados en observaciones empíricas. Schumacher (1996), en su compilación de los mayores cambios en suelos y sedimentos inducidos por hidrocarburos, resaltó la importancia de un desarrollo científico de estos métodos, así como un riguroso entendimiento de los factores dominantes en estos procesos, de tal forma que se puedan utilizar exitosamente en la exploración de hidrocarburos.
Las manifestaciones superficiales de filtración de hidrocarburos están afectadas directa o indirectamente por las actividades de bacterias y otros microbios. La actividad microbacteriana a lo largo del tiempo produce el desarrollo de zonas de oxidación-reducción, las cuales favorecen la formación de cambios mineralógicos. Esta alteración es tan compleja que ha llevado al desarrollo de una gran variedad de métodos de exploración tales como métodos de carbonatos, métodos magnético y eléctrico, métodos basados en radiactividad, y métodos de sensores remotos.
La oxidación bacteriana de hidrocarburos livianos y su influencia en el pH y Eh del entorno produce cambios en los campos de estabilidad de las diferentes especies minerales, lo cual resulta en la precipitación o solución y removilización de varios minerales y elementos, de tal manera que los suelos sobre acumulaciones de hidrocarburos se convierten significativa y mesurablemente diferentes con respecto al entorno geológico (Pirson, 1969; Oehler & Sternberg, 1984; Price, 1986; Schumacher, 1996). La zona de alteración superficial, que ha sido descrita de manera empírica, puede variar desde las leves anomalías biogeoquímicas descritas en el campo Recluse en Wyoming (Dalziel & Donovan, 1980; Schumacher, 1996), hasta las aureolas diagenéticas inducidas por hidrocarburos (HIDAs) descritas en el campo Cement en Oklahoma (Donovan, 1974; Lilburn & Al-Shaieb, 1983, 1984; Schumacher, 1996), incluyendo el Hierro férrico blanqueado de la Formación La Vela en Venezuela descrito por Everett et al. (2002).
Elementos como filtraciones o ‘seeps’, ‘paraffin dirt’, aguas salinas o sulfurosas, mineralizaciones superficiales y altos topográficos han sido correlacionados con áreas productivas desde los días más tempranos de la exploración de hidrocarburos (Harris, 1908; Reeves, 1922; Thompson A. B., 1933; Sawtelle, 1936; McDermott, 1940; Rosaire, 1940; Feely & Kulp, 1957), a pesar de lo cual las investigaciones detalladas empezaron a surgir en la década de 1970 con Donovan (1974), quien describió por primera vez los complejos cambios químicos y mineralógicos observados en las capas rojas sobre los campos petroleros de Oklahoma (Schumacher, 1996). Alteración Diagenética Inducida por Hidrocarburos
Las bacterias no solo se encargan de la destrucción de hidrocarburos en filtraciones, sino que también son responsables de la formación de grandes volúmenes de minerales autigénicos, incluyendo carbonatos, sulfuro elemental, sulfuros y óxidos de Hierro, así como elementos como el Uranio (Schumacher, 1996). Los modelos y mecanismos que explican estos cambios químicos y mineralógicos en suelos y sedimentos han sido propuestos y discutidos por muchos autores (Donovan, 1974; Oehler & Sternberg, 1984; Hughes et al., 1986; Price, 1986; Klusman, 1993; Al-Shaieb et al., 1994; Thompson et al., 1994). Un resumen simplificado de las reacciones y procesos básicos se muestra en la figura 1 (Schumacher, 1996).
Este modelo de alteración (figura 1) está
destinado a brindar un marco general dentro del cual
un amplio rango de reacciones puede ocurrir. Sin
embargo, no representa todas las posibles
reacciones y procesos que ocurren en ambientes
cercanos a la superficie (Schumacher, 1996).
Figura 1. Modelo generalizado de alteración geoquímica y geofísica de suelos inducida por hidrocarburos. Tomado de Schumacher, 1996.
Los hidrocarburos livianos, principalmente
metano a pentano, migran del reservorio a la
superficie a través de fracturas en la litología por
diferenciación de densidad (Everett et al., 2002).
Cuando alcanzan las condiciones oxidantes
superficiales, son consumidos por bacterias
aeróbicas oxidantes de hidrocarburos, lo que
disminuye el contenido de oxígeno en el ambiente
por medio de la reacción mostrada en la ecuación 1,
desarrollando condiciones anaeróbicas
(Schumacher, 1996): 1) CnH2n+2 + O2 (atmósfera) CO2 + H2O
(con n= [1, 2, 3, 4, 5] para hidrocarburos livianos).
La reducción desasimilatoria de metales es el
proceso utilizado por microbios para conservar
energía a través de la oxidación de dadores de
electrones orgánicos e inorgánicos y la reducción de
metales oxidados de los suelos tales como Fe3+ y
U6+ (Lovley, 1993). La reducción metálica
microbiana permite a los organismos crear
gradientes electroquímicos, los cuales proveen la
energía química que requieren para su crecimiento
(Lovley, 1993; Glasauer et al., 2003). Este proceso
de reducción conduce a la precipitación de
elementos como el Hierro y el Uranio a un estado de
oxidación menor, lo cual afecta su movilidad
(Schumacher, 1996; Fredrickson et al., 2000;
Mohamed Falcón, 2006) y forma nuevo minerales
en concentraciones anómalas (no relacionados con
la geología) que pueden medirse con instrumentos
geofísicos de campo.
En el caso del Hierro, es reducido del estado de
oxidación 3+ a 2+, permitiendo la precipitación
autigénica de minerales como la Magnetita
(Fredrickson & Gorby, 1996; Zhang et al., 1997)
(Dong et al., 2000; Glasauer et al., 2003) (ecuación
2), la cual produce una anomalía magnética
(Dewangan, et al., 2013). 2) Fe3+ + e-
(bacteria) Fe2+ (Fe2+(Fe3+)2O2-4) Magnetita
Similarmente, el Uranio es reducido de U6+ a U4+ permitiendo la precipitación de Uraninita autigénica (Meunier et al., 1990; Spirakis, 1996; Schumacher, 1996; Fredrickson et al., 2000) (ecuación 3), la cual puede ser medida con un contador de centelleo debido a su significativa Radiación Gamma (GR).
3) U6+ + 2e-(bacteria) U4+ (U4+O2-
2) Uraninita
El autor no ha encontrado en su revisión bibliográfica reportes publicados sobre este tema en Colombia, por lo que su propósito fue buscar indicadores de hidrocarburos evaluando diferentes técnicas geofísicas y estudiar las posibles anomalías mineralógicas sobre un campo petrolero.
Este estudio está enfocado en las anomalías magnética y radiométrica producidas en suelos sobre los campos Toqui-Toqui y Maná (TT-MN) en Tolima, los cuales tienen rutas de acceso público. Se escogieron estas dos medidas geofísicas debido a su expresión mesurable y mapeable con instrumentos geofísicos de campo, como punto de partida para la selección de muestras de suelo para análisis elemental y mineral por medio de técnicas geoquímicas.
Este estudio fue realizado en una localidad con presencia conocida de hidrocarburos, pero su metodología puede ser utilizada en exploración de bajo, así como en evaluación de prospectos. Área de estudio
Los campos TT-MN se encuentran en la Vereda Chicalá, Municipio de Piedras, Departamento de Tolima, alrededor de 50km al norte de Ibagué. La figura 2 muestra la ubicación del municipio de Piedras en Colombia y en Tolima, así como la ubicación de los campos TT-MN (punto azul) (Alcaldía de Piedras-Tolima, 2009).
Figura 2. Ubicación del Municipio de Piedras en Colombia y en Tolima. El punto azul corresponde a la ubicación de los campos TT-MN. Modificado de Alcaldía de Piedras-Tolima, 2009.
Marco Geológico. Los campos TT-MN se
encuentran en la sección norte de la cuenca del
Valle Superior del Magdalena (VSM). El mapa
geológico (SGC, 2015) del área de estudio (figura 3)
muestra que en el área de los campos TT-MN
afloran la Formación Honda (n4n6-Sc), el Abanico
de Ibagué (Q-vc), y depósitos aluviales (Q-al). La
Formación Honda es una secuencia estratigráfica
descrita por primera vez por Hettner (1892), datada
por Guerrero (1993) como Neógena, y cuya génesis
es continental lacustre (De Porta, 1966; Acosta G.
et al., 2002). Es descrita como areniscas líticas con
intercalaciones de lodolitas gris-verdosas y
conglomerados (SGC, 2015). La Formación Honda
se encuentra cubriendo discordantemente rocas
sedimentarias Cretácicas (b6k6-Stm), y se
encuentra cubierta de manera discordante por el
abanico de Ibagué y depósitos aluviales
Cuaternarios (Gómez, 2002; SGC, 2015). El
Abanico de Ibagué está compuesto por depósitos
vulcanoclásticos de espesor variable de
composición andesítica del Volcán Nevado Del
Tolima, principalmente flujos piroclásticos, laháres y
depósitos glaciares (Gómez, 2002; SGC, 2015). Los
depósitos Cuaternarios aluviales comprenden
sedimentos actuales no consolidados de poco
espesor y corta extensión, los cuales son
transportados como material de arrastre del Río
Torare y depositados en las llanuras de inundación
(Cortolima; Corpoica; Sena; Universidad del Tolima,
1976; Gómez, 2002). Otros cuerpos de roca
importantes en el mapa son el Batolito de Ibagué (J-
Pi), un intrusivo granodiorítico Jurásico de la
Cordillera Central; rocas metamórficas Triásicas (T-
Mbg3); y el basamento Precámbrico (MP3NP1-
Mag2) (SGC, 2015). La falla de Ibagué es una falla
de rumbo dextral con una longitud de 150km (SGC,
2015).
Figura 3. Mapa geológico del área de estudio y características geológicas relevantes. Depósitos aluviales cuaternarios (Q-al), Abanico de Ibagué ((Q-vc), Fm. Honda (n4n6-Sc), rocas sedimentarias Cretácicas (b6k6-Stm), Batolito de Ibagué (J-Pi), rocas metamórficas Triásicas (T-Mbg3), basamento Mesoproterozoico (MP3NP1-Mag2). Los campos TT-MN están dentro del óvalo rojo. Modificado de SGC, 2015.
Suelos. De acuerdo con el estudio general de suelos
del Departamento del Tolima (IGAC, 2004), en el
área de los campos TT-MN hay tres unidades de
suelo: MWA, MWI, y LWA, las cuales corresponden
a suelos someros y poco productivos expuestos a
fuerte erosión, con bajo contenido de materia
orgánica, y presencia de los horizontes A, B y C, en
los que pueden encontrarse óxidos e hidróxidos
metálicos, materiales arcillosos, algunas raíces, así
como influencia de la litología de afloramiento.
Objetivos General.
Analizar datos magnéticos y radiométricos
tomados sobre los campos TT-MN e identificar si
existen anomalías que se puedan correlacionar con
su ubicación, así como identificar la presencia o
ausencia de mineralizaciones en muestras de suelo
que permitan explicar los resultados geofísicos.
Específicos.
-Generar mapas de contornos de las anomalías
magnética y radiométrica, analizar su
significancia y las coincidencias entre ellos.
-Realizar un análisis mineralógico de las
muestras de suelo seleccionadas que permita
identificar la causa de las anomalías.
-Analizar la información disponible de pozos
productores, así como su relación con la
ubicación de las anomalías.
-Analizar la relación entre las anomalías y la
geología local.
Metodología La adquisición de datos geofísicos y las muestras
de suelo se realizó durante los días 11 y 12 de
octubre de 2014 en los campos TT-MN y sus
alrededores. Los puntos de adquisición se
distribuyeron uniformemente sobre los caminos de
acceso a los pozos. La tabla 1 resume los datos
colectados en el campo.
GR 131 puntos
Intensidad del Campo Magnético 115 puntos
Muestras de suelo 82 puntos Tabla 1. Resumen de muestras de suelo y datos colectados en campo.
Para el procesamiento de los datos magnéticos
se calculó la Señal Analítica con base en el
procedimiento descrito por Cárdenas Contreras &
Castillo López (2013), así como la primera y la
segunda derivada vertical de la Intensidad del
Campo Magnético (MFS). Con estos datos se
realizaron mapas de contornos que fueron
comparados con la información geológica, la
ubicación de los pozos productores y con el mapa
de contornos realizado a partir de los datos de GR
(GR), medidos con un contador de centelleo.
Para el análisis geoquímico se seleccionaron 10
muestras de suelo, las 5 con mayores mediciones
de GR y las 5 con las menores. El análisis químico
se realizó por medio de las técnicas FUS-ICP
(elementos mayores) e ICP-MS (elementos trazas),
y la identificación mineral se realizó por medio de
Difracción de Rayos X (DRX). En la identificación
mineral se realizó separación de minerales
ferromagnéticos a cada muestra y separación por
líquidos densos a la muestra con mayor valor de GR.
Resultados Señal Analítica
La Señal Analítica de la MFS y su visualización
3D se muestran en la figura 4, donde se pueden
identificar claramente dos fuentes anómalas
interrumpidas en la mitad. La profundidad de las
fuentes es estimada por criterios de simetría de las
Campanas de Gauss que representan su ubicación.
La línea amarilla horizontal en el mapa 2D de la
figura 4 representa 1426m, lo que permite el cálculo
de una profundidad media de 1008m y una
profundidad total de 2016m. Para el pico anómalo a
la derecha, esta línea representa 2860m, lo que
permite calcular una profundidad de 2022m a la
fuente.
La interrupción entre las dos campanas de Gauss
se asocia con una falla de cabalgamiento, puesto
que ambos picos en el mapa se encuentran
alineados pero el de la izquierda tiene mayores
valores de Señal Analítica, lo que implica una mayor
profundidad, por lo que se relaciona con el bloque
yacente de la falla. El modelo de la Sub-Cuenca
Girardot (donde se encuentran los campos de
estudio) propuesto por Montes (2001) (figura 5)
concuerda con el análisis de la Señal Analítica en las
profundidades estimadas al basamento y en la
orientación de la falla Cambao. De acuerdo al mapa
geológico del área (SGC, 2015), la falla Cambao
está cubierta y su ubicación precisa no se conoce.
Sin embargo, la descripción de la geología del
petróleo de los campos TT-MN menciona la
convergencia oblícua de la falla Cambao contra la
falla de Ibagué como la causa del monoclinal que
representa la trampa estructural de los campos
(Santacruz, 2014).
Derivadas Verticales de la MFS
El análisis de la Señal Analítica permite la
identificación de fuentes de anomalías magnéticas
relacionadas con estructuras y características
geológicas a escala mapeable. Para la identificación
de las fuentes de anomalías cercanas a la superficie
es necesario usar las derivadas verticales de la
MFS.
Figura 4. Visualizaciones 2D y 3D de la Señal Analítica de la MFS. La línea roja representa el área esquemática de los campos TT-MN, mientras que los puntos negros representan la ubicación de los pozos productores. Las líneas amarillas representan la extensión de las campanas de Gauss usadas para estimar la profundidad de las fuentes de las anomalías (2022m de profundidad para la estructura en el lado izquierdo del mapa, y 2016m de profundidad para la estructura en la derecha). Se propone una falla de cabalgamiento como la causa de la discontinuidad en la señal anómala, la cual es mayor en el bloque yacente (el bloque yacente es más profundo que el colgante). La fuente propuesta es el basamento volcánico Triásico-Jurásico.
Figura 5. Perfil esquemático de la Sub-cuenca Girardot modificado de Montes, 2001. El óvalo azul representa el área estimada del mapa de la Señal Analítica. La línea amarilla vertical representa la ubicación estimada de las campanas de Gauss en la Señal Analítica atribuida al basamento volcánico, la cual es interrumpida por la falla Cambao.
La primera derivada vertical de la MFS permite la
identificación de fuentes anómalas en la superficie,
y la segunda derivada vertical, que amplifica más las
frecuencias altas, permite ubicar las fuentes de las
anomalías cercanas a la superficie.
Las derivadas verticales de la MFS (figura 6)
muestran un valor alto aislado dentro del área de los
campos TT-MN, el cual no puede ser explicado por
la geología local puesto que la distribución de los
sedimentos vulcanoclásticos del Volcán Nevado del
Tolima no es aislada. Esto permite asociar este pico
con la ubicación de la fuente de una anomalía
causada por la migración de hidrocarburos a
superficie y la consecuente generación de
condiciones reductoras, permitiendo la formación de
magnetita autigénica.
MFS y GR
La figura 7 muestra la comparación de los mapas
de la MFS y GR, donde las coincidencias y
semejanzas son señaladas con flechas naranjas y
azules, respectivamente. Las líneas negras
representan perfiles de MFS y GR, los cuales se
muestran en las figuras 8 y 9, respectivamente.
De la figura 7 se puede observar que los valores
más altos de GR se encuentran ubicados en los
bordes suroccidentales del área de los campos TT-
MN, mientras que hay una notable distribución de
valores bajos dentro de la misma. Esta distribución
es opuesta a la observada en la respuesta
magnética, la cual tiene sus valores más altos dentro
del área de los campos TT-MN, y se encuentran
rodeados por valores bajos, lo cual sugiere una
relación con la distribución espacial de los
hidrocarburos.
No hay relación alguna de estas respuestas con
la geología local (figura 10), puesto que ambas
señales geofísicas varían de sus valores más bajos
a los más altos dentro de los mismos cuerpos
litológicos.
De las figuras 7 a la 9 se puede observar que
ambas mediciones tienen valores altos en el límite
occidental de los campos TT-MN y que los valores
máximos de la MFS coinciden con los mínimos de
GR dentro del área de los campos de estudio.
La relación entre GR y la MFS se puede resumir
en el análisis de los perfiles en las figuras 8 y 9.
Los valores máximos de la MFS se pueden
relacionar fácilmente con la ubicación de los campos
petroleros debido a la correspondencia espacial
entre ellos, considerando la ubicación de la fuente
de la anomalía dada por las derivadas verticales.
Figura 6. Primera y Segunda Derivada Vertical de la MFS.
Esto puede ser explicado como la reducción del
Fe3+ de la Hematita y la Goethita en los suelos
debido a las condiciones reductoras producidas por
la filtración de hidrocarburos, la cual permita la
formación de Magnetita autigénica, la cual produce
la anomalía magnética.
Este efecto se puede ver como la relación
Gaussiana propuesta por Schumacher (1996) en su
modelo generalizado de alteración geoquímica y
geofísica de suelos y sedimentos inducida por
hidrocarburos (figura 1).
El comportamiento de las mediciones de GR, con
valores altos en el borde occidental de los campos
de estudio decreciendo hacia el este, se puede ver
como un efecto de aureola, también descrito por
Schumacher (1996) en su modelo para la alteración
de suelos inducida por hidrocarburos (figura 1), el
cual permite que el proceso de reducción se lleve a
cabo únicamente en el límite entre áreas oxidantes
y reductoras.
El U6+ puede reducirse bajo las mismas
condiciones que el Fe3+. Sin embargo, puesto que
es soluble, es drenado de los suelos por las aguas
superficiales y subterráneas y se precipita tan pronto
encuentra un ambiente reductor en su camino hacia
tierras más bajas. Los campos TT-MN se
encuentran en el camino de los drenajes que fluyen
hacia el este de la Cordillera Central hacia el Río
Magdalena, lo cual puede explicar por qué los
valores máximos de GR están en el borde occidental
de los campos de estudio (el U6+ es precipitado
como U4+ antes de que los drenajes puedan cruzar
el área de los campos TT-MN). Esto no solamente
explica la ubicación de los valores máximos de GR,
sino también su considerable decrecimiento hacia el
este.
Estos procesos reductores son mediados por
bacterias, las cuales encuentran más fácil reducir el
U6+ soluble que el Fe3+ mineralizado, lo cual explica
por qué hay valores bajos de la MFS donde están
los máximos de GR. Por otro lado, después de pasar
el borde occidental de los campos petroleros, el
contenido de U6+ disminuye considerablemente, lo
que permite la precipitación de Fe2+ de la reducción
del abundante Fe3+. Esto se ve como valores bajos
de GR en los lugares donde la MFS es máxima,
dentro del área de los campos TT-MN. La figura 11
muestra un modelo esquemático de esta
explicación.
Figura 7. Comparación entre los mapas de MFS y GR. Las flechas naranjas señalan las coincidencias. Las flechas azules señalan las diferencias. Las líneas negras son perfiles para cada medición geofísica.
Figura 8. Perfil de la MFS, el cual aumenta dentro del área de los Campos
TT-MN.
Figura 9. Perfil de GR, el cual es máximo en el borde occidental de los
campos TT-MN y disminuye dentro del área de los mismos.
Figura 10. Mapa geológico, adaptado de SGC, 2015.
Figura 11. Modelo esquemático de las anomalías magnética y radiométrica sobre los campos TT-MN. El U6+ soluble avanza hacia el este y se precipita como U4+ bajo las condiciones reductoras producidas por los campos TT-MN en su borde occidental (efecto de aureola), produciendo la anomalía radiométrica. El U6+ y por tanto el U4+ disminuyen hacia el este, permitiendo la reducción del Fe3+ mineralizado en Fe2+, el cual genera la anomalía magnética sobre los campos TT-MN (efecto Gaussiano).
Composición Química
El análisis de composición química se realizó
para identificar el material parental de los suelos e
identificar alteraciones que se pudieran relacionar
con minerales autigénicos. Para ello, se realizaron
los gráficos de clasificación TAS (figura 12),
clasificación alcalina (figura 13), diagramas Harker
de elementos mayores y gráfico de tierras raras
(figura 14) normalizadas al condrito. Todos estos
resultados fueron comparados con los de Jaramillo
(1980) realizados para las lavas del Volcán Nevado
Del Ruiz, relacionado genéticamente con el Volcán
Nevado del Tolima.
Figura 12. Clasificación TAS de las muestras de suelo. Las muestras son de
composición intermedia.
Figura 13. Clasificación alcalina (Miyashiro, 1974). Todas las muestras son Calco-alcalinas. Este resultado coincide con los de Jaramillo (1980).
Las muestras exhiben un comportamiento típico
de rocas volcánicas de composición intermedia en
sus elementos mayores y en las tierras raras, por lo
que se presume este como el material parental de
los suelos. Sin embargo, el diagrama Harker (1909)
del Potasio muestra un comportamiento anómalo, el
cual decrece al aumentar la sílica total, al igual que
el Uranio y el Thorio, lo cual indica una alteración en
los suelos que sugiere una fuente diagenética de GR
(figura 15). La figura 16 muestra los coeficientes de
correlación entre los elementos que producen GR y
la medición tomada en campo, los cuales son
significativamente altos y positivos, sin embargo, es
más alta en el U y el Th.
Figura 14. Diagrama de tierras raras normalizado al condrito (McDonough & Sun, 1995). Las muestras tienen el comportamiento típico de rocas con composición intermedia.
Figura 15. Contenido de K, Th y U con respecto a la Sílica total.
Figura 16. Correlación entre los elementos que producen GR y la medición de campo. Todos presentan una correlación positiva significativa.
Composición Mineral
El análisis por DRX (figura 17) muestra la
asociación mineral típica de las andesitas de la
Cordillera Central: Plagioclasa intermedia, dos
Piroxenos, dos Anfíboles, Biotita, Zircón, Apatito y
Óxidos e Hidróxidos de Fe-Ti (Jaramillo, 1980). Sin
embargo se encontró la presencia de Magnetita
estequimétrica y Carbonatos de Hierro (Siderita y
Dolomita Ferrosa), los cuales no se relacionan con
la geología local ni con el material parental de los
suelos, por lo que se definen como autigénicos.
Figura 17. Composición mineral de las muestras.
La figura 18 muestra la proporción de minerales
arcillosos, ferromagnéticos y no ferromagnéticos de
cada muestra, lo cual deja en evidencia la gran
variabilidad que hay en las muestras, lo cual sugiere
que los suelos se desarrollaron a partir de material
volcánico transportado con depósitos locales de
cenizas y separación mecánica del material durante
la sedimentación. La alteración del vidrio volcánico
presente en las cenizas produce las altas
proporciones de minerales arcillosos.
Figura 18. Proporción de minerales arcillosos, ferromagnéticos y no ferromagnéticos de las muestras.
La figura 19 muestra la correlación entre los
minerales que producen GR y la medición de
campo. No se encuentra una relación significativa
a la que se pueda atribuir la anomalía radiométrica
medida, por lo que esta se atribuye a la presencia
de Uraninita por debajo del límite de detección de
DRX (~2%).
R² = 0,5256
R² = 0,8529
R² = 0,73310,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
57 62 67 72
SiO2 (%)
K2O(%)
Th(ppm)
U(ppm)
R² = 0,7664
R² = 0,8813
R² = 0,8567
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
22 32 42 52
GR (cps)
K2O(%)
Th(ppm)
U(ppm)
La figura 20 muestra el difractograma de la
muestra concentrada por líquidos densos, en la
que se pueden distinguir las firmas de la Titano-
Magnetita atribuida al material volcánico de la zona
(Jaramillo, Petrography and Mineral Composition,
1980) y la Magnetita de composición elemental
atribuida a la formación autigénica asociada a la
migración de hidrocarburos a superficie.
Figura 19. Correlación entre los minerales con respuesta radiométrica y la medición de GR de campo.
Figura 20. Difractograma que diferencia la Magnetita volcánica de la autigénica.
Conclusiones • Las firmas magnética y radiométrica se relacionan
espacialmente con el área de los campos Toqui-
Toqui y Maná, aunque no de la misma manera; la
firma magnética por un efecto Gaussiano y la
radiométrica por uno de aureola.
• La interpretación de los datos de magnetismo por
medio de la técnica de la Señal Analítica permitió
localizar estructuras importantes de los campos
Toqui-Toqui y Maná.
• El material parental de los suelos tiene
composición volcánica intermedia. Aún conserva el
comportamiento típico de los elementos mayores y
tierras raras, aunque presenta alteración en los
elementos causantes de Radiación Gamma, lo que
sugiere un bajo grado de diagénesis.
• La asociación mineral de los suelos estudiados es
la típica de las andesitas de la Cordillera Central,
lo cual genera un enmascaramiento en las firmas
geofísicas estudiadas y representa un obstáculo
en la identificación de minerales atribuidos a
procesos diagenéticos. Sin embargo, se encontró
evidencia de la presencia de minerales que no se
relacionan con el material parental ni con la
geología (Magnetita estequiométrica, Dolomita
ferrosa y Siderita), lo que sugiere su origen
autigénico relacionado con los campos Toqui-
Toqui y Maná.
• No se puede correlacionar la anomalía
radiométrica con los minerales encontrados, por lo
que puede haber Uraninita por debajo del límite de
detección de DRX (~2%)
• Se encontró una variabilidad significativa en la
proporción mineral de las muestras, lo cual se
explica por diferenciación mecánica en los
procesos de sedimentación, los cuales se
atribuyen a diferentes eventos de transporte aluvial
de material volcánico proveniente de la Cordillera
Central y la caída de cenizas volcánicas, cuya
alteración produjo las proporciones elevadas y
variables de minerales arcillosos en las muestras.
• La composición de los suelos, así como las
mediciones geofísicas, no corresponde con la
geología descrita por el Servicio Geológico
Colombiano en la zona de estudio, por lo que las
anomalías encontradas se atribuyen a procesos
diagenéticos relacionados con los campos de
estudio.
• Con la apropiada información geológica y geofísica
se pueden identificar cambios mineralógicos en
suelos relacionados con la migración de
hidrocarburos a superficie.
Referencias Bibliográficas Acosta G., J. E., Guatame, R., Caicedo A., J. C., & Cárdenas, J. I. (2002).
Grupo Honda (Ngh). In Mapa Geológico de Colombia. Plancha 245 Girardot.
Escala 1:100.000. Memoria Explicativa (pp. 51-53). Bogotá: INGEOMINAS.
Alcaldía de Piedras-Tolima. (2009). Piedras-Tolima. Retrieved 12 2015, from
http://www.piedras-tolima.gov.co/mapas_municipio.shtml
Al-Shaieb, Z., Cairns, J., & Puckette, J. (1994). Hydrocarbon-induced
diagenetic aureoles: Indicators of deeper leaky reservoirs. Association of
Petroleum Geochemical Explorationists Bulletin, 10, 24-48.
ANH. (2014, 07 04). Agencia Nacional de Hidrocarburos. Retrieved 09 01,
2014, from http://www.anh.gov.co/Asignacion-de-areas/Paginas/Mapa-de-
tierras.aspx
Barrero, D., Martínez, J. F., Vargas, C. A., & Pardo, A. (2007). Petroleum
Geology of Colombian Basins. In ANH, & B. &. Exploration Ltda (Eds.),
Colombian Sedimentary Basins: Nomenclature, Boundaries and Petroleum
Geology, A New Proposal (pp. 84-86). Bogotá: ANH. Agencia Nacional de
Hidrocarburos Colombia.
Cárdenas Contreras, A., & Castillo López, L. A. (2013). Interpretación de datos
gravimétricos con la Señal Analítica 3D. Estudio de caso: Los Naranjos-
Facatativá (Colombia). Boletín de Geología. UIS, 35(1), 97-107.
Cortolima; Corpoica; Sena; Universidad del Tolima. (1976). Proyecto Plan de
Ordenamiento y Manejo de la Cuenca Hidrográfica Mayor del Río Coello.
Ibagué: Cortolima. Retrieved 09 2014
Dalziel, M. C., & Donovan, T. J. (1980). Biogeochemical evidence for
subsurface hydrocarbon occurrence, Recluse oil field, Wyoming: preliminary
results. USGS Circular, 837, 11.
De Porta, J. (1966). Geología del extremo sur del Valle Medio del Magdalena
entre Honda y Guataquí. UIS Boletín Geológico, 1(347), 22-23.
Dewangan, P., Basavaiah, N., Badesab, F. K., Usapkar, A., Mazumdar, A.,
Joshi, R., & Ramprasad, T. (2013). Diagenesis of magnetic minerals in a gas
hydrate/cold seep environment off the Krishna–Godavari basin, Bay of
Bengal. Marine Geology, 340, 57-70. Retrieved 04 2015
Dong, H., Fredrickson, J. K., Kennedy, D. W., Zachara, J. M., Kukkadapu, R.
K., & Onstott, T. C. (2000). Mineral transformation associated with the
microbial reduction of magnetite. Chemical Geology, 169, 299-318. Retrieved
04 2015
Donovan, T. J. (1974). Petroleum microseepage at Cement, Oklahoma--
evidence and mechanisms. AAPG Bulletin, 58, 429-446.
Everett, J. R., Staskowski, R. J., & Jengo, C. (2002). Remote sensing and GIS
enable future exploration success. World Oil, 223(11). Retrieved 04 2015
Feely, R. W., & Kulp, J. L. (1957). Origin of Gulf Coast salt dome sulfur deposits.
AAPG Bulletin, 41, 1802-1853.
Fredrickson, J. K., & Gorby, Y. A. (1996). Environmental processes mediated
by iron-reducing bacteria. Biotechnology, 7, 287-294. Retrieved 04 2015
Fredrickson, J. K., Zachara, J. M., Kennedy, D. W., Duff, M. C., Gorby, Y. A.,
Li, S.-M. W., & Krupka, K. M. (2000). Reduction of U (VI) in goethite (alpha-
FeOOH ) suspensions by a dissimilatory metal-reducing bacterium.
Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(18), 3085-3098. Retrieved 04 2015
Glasauer, S., Weidler, P. G., Langley, S., & Beveridge, T. J. (2003). Controls
on Fe reduction and mineral formation by a subsurface bacterium.
Geochimica et Cosmochimica Acta, 67(7), 1277-1288. Retrieved 04 2015
Gómez, J. (2002). Geología-Geomorfología y Fisiografía. Ibagué: Alcaldía
Municipal de Atacó Tolima. Retrieved 04 2015
Guerrero, J. (1993). Magnetostragraphy of the upper part of the Honda Group
and Neiva Formation. Miocene uplift of the Colombian Andes. Retrieved 04
2015
Harker, A. (1909). The Natural History of Igneous Rocks. London: Methuen and
Co.
Harris, G. D. (1908). Salt in Louisiana, with special reference to its geologic
occurrence, part II--Localities south of the Oligocene. Louisiana Geological
Survey Bulletin, 7, 18-27.
Hettner. (1892). Die Kordillere von Bogotá. Peterm. Mitt. Erg-Bd, 104(22), 131.
Retrieved 04 2015
Hughes, L. J., Zonge, K. L., & Carlson, N. R. (1986). The application of electrical
techniques in mapping hydrocarbon-related alteration. In M. J. Davidson
(Ed.), Unconventional methods in exploration for petroleum and natural gas,
symposium IV (pp. 5-26). Dallas, Texas: Southern Methodist University
Press.
IGAC. (2004). Descripción de los Suelos. In Estudio General de Suelos y
Zonificación de Tierras del Departamento de Tolima (pp. 29-110). Ibagué,
Colombia: Instituto Geográfico Agustín Codazzi.
Jaramillo, J. M. (1980). Chemical Composition. In Petrology and Geochemistry
of the Nevado Del Ruiz Volcano, Northern Andes, Colombia (pp. 69-119).
Houston, Texas: University of Houston.
Jaramillo, J. M. (1980). Petrography and Mineral Composition. In Petrography
and geochemistry of the Nevado Del Ruiz Volcano. Northern Andes,
Colombia. (pp. 21-63). Huoston, Texas: University of Houston.
Klusman, R. W. (1993). Soil gas and related methods for natural resource
exploration. Chichester, England: Chichester, John Wiley & Sons.
Lilburn, R. A., & Al-Shaieb, Z. (1983). Geochemistry and isotopic composition
of hydrocarbon-induced diagenetic aureole (HIDA), Cement, Oklahoma.
Oklahoma City Geological Society Shale Shaker, pt. I, 34(4), 40-56.
Lilburn, R. A., & Al-Shaieb, Z. (1984). Geochemistry and isotopic composition
of hydrocarbon-induced diagenetic aureole (HIDA), Cement, Oklahoma.
Oklahoma City Geological Society Shale Shaker, pt. II, 34(5), 57-67.
Lovley, D. (1993). Dissimilatory Metal Reduction. Annu. Rev. Microbiol., 47,
263-290.
Matthews, M. D. (1986). The effects of hydrocarbon leakage on earth surface
materials. In M. J. Davidson (Ed.), Unconventional methods in exploration for
petroleum and natural gas, symposium IV (pp. 27-44). Dallas, Texas:
Southern Methodist University Press.
McDermott, E. (1940). Geochemical exploration (soil analysis), with speculation
about the genesis of oil, gas, and other mineral accumulations. AAPG
Bulletin, 24, 859-881.
McDonough, W., & Sun, S.-s. (1995). The composition of the Earth. Chemical
Geology, 120, 223-253.
Meunier, J. D., Landais, P., & Pagel, M. (1990). Experimental evidence of
uraninite formation from diagenesis of uranium-rich organic matter.
Geochimica et Cosmochimica Acta, 54, 809-817. Retrieved 04 2015
Miyashiro, A. (1974). Volcanic rock series in island arcs and action continental
margins. Am. J. Sci., 274, 321-355.
Mohamed Falcón, K. J. (2006). Influencia Climática, Diagenética y
Antropogénica sobre la Señal Magnética y Geoquímica de los Sedimentos
Marinos Cuaternarios del Noroeste de la Península Ibérica. Vigo, España:
Tesis doctoral. Universidad de Vigo. Retrieved 11 2014
Montes, C. (2001). Three dimensional structure and kinematics of the Piedras-
Girardot foldbelt in the northern Andes of Colombia. PhD Thesis(The
University of Tennessee), 201.
Oehler, D. Z., & Sternberg, B. K. (1984). Seepage-induced anomalies, "false"
anomalies, and implications for electrical prospecting. AAPG Bulletin, 68,
1121-1145.
Pirson, S. J. (1969). Geological, geophysical, and geochemical modification of
sediments in the environments of oil fields. In W. B. Heroy (Ed.),
Unconventional methods in exploration for petrolum and natural gas,
symposium 1 (pp. 159-186). Dallas, Texas: Southern Methodist University
Press.
Price, L. C. (1986). A critical overview and proposed working working model of
surface geochemical exploration. In M. J. Davidson (Ed.), Unconventional
methods in exploration for petroleum and natural gas, symposium IV (pp.
245-304). Dallas, Texas: Southern Methodist University Press.
Reeves, F. (1922). Geology of the Cement oil field, Caddo county, Oklahoma.
USGS Bulletin, 726, 41-85.
Rosaire, E. E. (1940). Geochemical prospecting for petroleum. AAPG Bulletin,
24, 1400-1423.
Santacruz, C. (2014). Análisis de la Relación entre los Sistemas de
Levantamiento y la Precipitación de Orgánicos en los Pozos de los Campos
Maná y Toqui de la Cuenca del Valle Superior del Magdalena. Retrieved 04
2015, from https://prezi.com/lolfaholrlfx/copy-of-analisis-de-la-relacion-entre-
los-sistemas-de-levantamiento/
Sawtelle, G. (1936). Salt dome statistics. AAPG Bulletin, 20, 726-735.
Schumacher, D. (1996). Hydrocarbon-Induced Alteration of Soils and
Sediments. In D. Schumacher, & M. A. Abrams (Eds.), Hydrocarbon
Migration and Its Near-Surface Expression. AAPG Memoir 66 (pp. 71-89).
Tulsa, Oklahoma, USA: American Association of Petroleum Geologists.
SGC. (2015). Plancha 5-09 del Atlas Geológico de Colombia 2015. Escala
1:500 000. In J. Gómez, N. E. Montes, Á. Nivia, & H. Diederix (Eds.), Mapa
Geológico Colombiano 2015. Bogotá: Servicio Geológico Colombiano.
Spirakis, C. S. (1996). The roles of organic matter in the formation of uranium
deposits in sedimentary rocks. Ore Geology Reviews, 8, 53-69. Retrieved 04
2015
Thompson, A. B. (1933). The economic value of surface petroleum
manifestations. First World Petroleum Congress, Proceedings, 241-150.
Thompson, C. K., Saunders, D. F., & Burson, K. R. (1994, November 14). Model
advanced for hydrocarbon microseepage, related alterations. Oil & Gas
Journal, 95-99.
Zhang, C., Liu, S., Phelps, T. J., Cole, D. R., Horita, J., Fortier, S. M., . . . Valley,
J. W. (1997). Physiochemical , mineralogical , and isotopic characterization
of magnetite-rich iron oxides formed by thermophilic iron-reducing bacteria.
Geochimica et Cosmochimica Acta, 61(21), 4621-4632. Retrieved 04 2015
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