Uso de sísmica de reflexión convencional para la exploración del fondo marino frente a Tambo de Mora (12.5°S - 13.5°S)

La sísmica de reflexión convencional es utilizada para interpretar y definir la geometría del subsuelo indirectamente; desde la década de 1950 en exploraciones petroleras alrededor del mundo, usando como recurso la propagación de ondas elásticas generadas de forma artificial. El Programa de Geología Marina y Estudios Antárticos tiene como objetivo principal realizar el cartografiado geológico y la caracterización textural del fondo marino; por lo cual el presente trabajo indica los usos y la importancia de trabajar con la sísmica convencional y brinda una metodología para la caracterización textural del fondo marino a través de la extracción de sus valores de amplitud, el cual fue corroborado y guarda relación con el mapa textural adquirido en el crucero INGEMAR II

Estratigrafía sísmica de alta resolución frente a Tambo de Mora (12.5°S - 13.5°S)

En junio el año 2017, el INGEMMET lideró el crucero INGEMAR II a bordo del nuevo buque de investigación BAP Carrasco donde se adquirió sísmica de refl exión monocanal de alta resolución con el perfilador de subsuelo SBP120 de KONGSBERG frente a Tambo de Mora. El objetivo del presente estudio es realizar un modelo estratigráfico de alta resolución (escala de decenas de metros) en la plataforma continental de la zona de estudio. En base al reconocimiento estratigráfico sísmico se han diferenciado dos zonas en plataforma: (1) el sector norte el cual es y habría sido afectado por una dinámica intensa de corrientes de fondo marino durante periodos de escala milenial, (2) el sector sur que habría estado en una zona protegida en el pasado reciente dado que existe una superficie de máxima inundación producto de una subida del nivel del mar asociándolo a un periodo transgresivo marino (Transgresive System Tract – TST)

Expulsión de gas natural del fondo marino costa afuera de Talara, norte del Perú

En el año 2016 el Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico (INGEMMET) en cooperación con la Dirección de Hidrografía y Navegación (DHN) perteneciente a la Marina de Guerra del Perú (MGP), realizaron la expedición geocientífica denominada INGEMAR I costa afuera de Talara en el norte del Perú (carta náutica recalada DHN N°112 entre Punta Sal y Punta Pariñas). En el crucero INGEMAR I se obtuvo información batimétrica multihaz de alta resolución. Producto del análisis de esta información se identificaron 64 zonas de expulsión de gas entre la plataforma y talud continental definida por 476 plumas de gas natural (plumas con un máximo de 1300 m de alto). Rasgos morfológicos asociados a la expulsión de gas del fondo marino, tales como volcanes de fango, corroboran la evidencia hidroacústica analizada. Las plumas de gas detectadas tienen una relación espacial con estos rasgos morfológicos y zonas de exploración petrolera histórica costa afuera de Talara. Es la primera vez que se realiza un estudio sistemático del fondo marino en el Mar Peruano y, también, que se encuentran zonas de expulsión de gas natural en el margen convergente peruano. Por ende, los cruceros INGEMAR de INGEMMET permiten obtener información crucial para realizar una caracterización sistemática del fondo marino del Mar de Grau

Distribución textural y granulométrica de sedimentos marinos superficiales en la Carta Náutica nº112

Entre los meses de mayo y junio del año 2016 se realizó el crucero hidrogeológico denominado INGEMAR I en el Buque de la Armada Peruana “B.A.P. Zimic”. Con esta plataforma se realizó un levantamiento batimétrico multihaz y la obtención de muestras de sedimentos marinos superfiaciales, lo cual permitió el cartografiado geológico y caracterización textural del fondo marino de la Carta Náutica Recalada Nº112 a escala 1:100,000. Los resultados obtenidos, a partir de la respuesta acústica y granulometría de los sedimentos marinos superfiaciales extraídos, permiten determinar y delimitar áreas del fondo marino en base a la naturaleza del sustrato. Por ende, se discriminaron 2418 km2 de zonas rocosas y gravosas y 2171,8 km2 de zonas de arenas, limos y arcillas. El análisis comparativo realizado establece las bases para generar el cartografiado geológico sistemático del fondo marino del Mar Peruano mediante los cruceros INGEMAR

Ausencia de expulsión de gas natural del fondo marino en zona off shore de la Cuenca Pisco

La expulsión de gas natural y petróleo del fondo marino es una herramienta de exploración hidrocarburífera utilizada en el océano a nivel mundial. Durante el crucero geocientífico INGEMAR II del año 2017 liderado por INGEMMET, que fue la campaña inaugural del nuevo buque de investigación “BAP Carrasco” de la Marina de Guerra del Perú (MGP); se realizó el reconocimiento sistemático del fondo marino mediante batimetría multihaz de alta resolución, sísmica de reflexión monocanal de alta resolución y muestreo geológico en el área de la Carta Náutica Recalada N°225 costa afuera de Tambo de Mora (13°S) donde se descubrió una ausencia de expulsión de gas natural del fondo marino tanto en la plataforma como en el talud superior de la zona off shore de la cuenca Pisco. La ausencia en el registro de sistemas de fallas activas y la presencia de una cobertura sedimentaria superficial de texturas finas serían las principales condicionantes para la ausencia de plumas de gas. A pesar de no observar plumas de gas en la columna de agua, se observaron chimeneas de gas natural en la columna sedimentaria lo que sugiere el ascenso de gas natural de origen microbiano o termogénico. En el talud se identificaron posibles domos masivos de hidratos de gas natural, lo cual corroboraría el ascenso enfocado de fluidos intersticiales ricos en gas natural a través de la columna sedimentaria. La información de alta resolución proporcionada por el crucero INGEMAR ha sido crucial para la generación de nuevos conocimientos sobre la evolución del margen peruano y su potencial en recursos naturales

Erosión del fondo marino: una ventana hacia la energía renovable marina

La tendencia energética a nivel mundial se encuentra definida por fuentes energéticas renovables que sean amigables con el medio ambiente. Desafortunadamente, el Perú es un país que generalmente le da la espalda a esta tendencia debido a la carencia de innovación y conocimiento sobre este tipo de fuentes de energía. Para cubrir tal deficiencia, el Programa de Geología Marina y Estudios Antárticos de INGEMMET está innovando en investigación geocientífica para explorar potenciales fuentes de energía marina. La erosión del fondo marino observada costa afuera de Tambo de Mora sugiere que la hidrodinámica en el fondo marino debe presentar altos niveles de energía de corrientes de fondo para reducir o restringir completamente el depósito reciente de sedimentos de texturas finas en la plataforma y talud continental. La existencia de discontinuidades en el registro sismoestratigráfico, probablemente del Cuaternario tardío, sugiere que existe una recurrencia espacio-temporal en la intensificación de las corrientes de fondo en el área de estudio. La información de alta resolución, proporcionada por el crucero INGEMAR, ha sido crucial para la generación de nuevos conocimientos sobre la evolución del margen peruano y su potencial en recursos naturales, en este caso, renovable

Resultados geoquímicos y mineralógicos preliminares del testigo de sedimento marino obtenido frente a Tambo de Mora (13°s) en la campaña INGEMAR II

El Instituto Geológico, Minero y Metalúrgico (INGEMMET) en cooperación estratégica con la Dirección de Hidrografía y Navegación (DHN) de la Marina de Guerra del Perú (MGP) han iniciado un reconocimiento sistemático y detallado del fondo marino peruano. Durante el Crucero INGEMAR II a bordo del BAP Carrasco se obtuvo un testigo de sedimento (88 cm) frente a las costas de Tambo de Mora, a 135 m de profundidad en la plataforma continental. El objetivo es caracterizar la composición mineralógica y elemental del registro sedimentario de los testigos. En este trabajo se presenta la radiografía, composición elemental, mineral y orgánica del testigo mencionado. Particularmente, se observa que los sedimentos limo- arcillosos están relacionadas con valores altos de materia orgánica, bajo porcentaje de terrígenos (silicatos) carbonatos, y minerales variados como la pirita framboidal, calcita y clorita. En contraste, las partes del testigo donde la granulometría del sedimento es arena fina, se observa niveles reducidos de materia orgánica, altos porcentaje de terrígenos (80%) suelen estar acompañados por ocurrencias de albita y zirconio. Un nivel rico en conchas desarticuladas (75-74 cm del testigo) corresponde a corrientes de turbidez. El presente estudio representa el primer paso de INGEMMET para explorar testigos de sedimento marino en el Mar Peruano. Del análisis realizado se ha obtenido conocimiento valioso para entender la evolución geológica y deposicional del margen convergente peruano

Caracterización geomorfológica del cañón submarino de Talara

La ocurrencia de cañones submarinos en el margen peruano es poco documentada, salvo reportes y resúmenes regionales no existe una caracterización sistemática de estas geoformas submarinas que son uno de los mayores rasgos erosivos de nuestra plataforma continental. En el 2016 el INGEMMET y DHN realizaron un levantamiento batimétrico de alta resolución de la Carta Náutica 112 (Norte de Perú). Este levantamiento permitió reconocer la geomorfología del Cañón de Talara. Se definieron tres sectores (cabecera, medio y distal) los cuales son definidos en base a los procesos sedimentarios erosivos de las corrientes de fondo responsables de su formación y evolución

Marine gas hydrate systems and vertical tectonics in trujillo basin and lima basin central peruvian convergent margin

During the last decades, drilling evidence from marine gas hydrate investigations at convergent margins has revealed how complex gas hydrate accumulations can be at these margins. So far, the complexity of marine gas hydrate systems in these tectonically active environments has not been accurately represented by numerical models often used to predict gas hydrate formation and accumulation. The occurrence and distribution of marine gas hydrates at these margins, thus, have been poorly constrained. It is still un- known if regional processes that have influenced the evolution of these margins, such as vertical tectonics and subduction erosion, are useful factors that can add new ideas to improve these constraints. This dis- sertation has been focused to address this idea and to test the Tectonic BSR Hypothesis that links marine gas hydrates and vertical tectonics. In this dissertation, I aim to investigate the relation of marine gas hydrate systems situated along two forearc sedimentary basins of the central Peruvian convergent margin that have different vertical tectonic histories. The Trujillo Basin (at 9°S) and the Lima Basin (at 12°S) are two marine basins separated by ∼300 km along the central Peru Margin which have been affected by distinct post-Late Miocene vertical tectonic histories due to the subduction of Nazca Ridge. The structural framework of Trujillo Basin has evolved under a post-Miocene low-to-moderate vertical tectonic regime and slow subduction erosion, whereas the structural framework of Lima Basin has been controlled by a moderate-to-strong vertical tectonics regime and fast subduction erosion as a consequence of the subduction of Nazca Ridge. In Chapter 2, I quantified subduction erosion in the Trujillo Basin. The aim of this quantification is to compare the tectonic evolution of this basin with the tectonic history of Lima Basin previously quantified. The main outcome from this study is that subduction erosion has varied in space and time and has dom- inated the structural evolution of this part of the Peruvian convergent margin during the last 60 million of years (Myr). Subduction erosion has been slower during the Quaternary (1 km Myr–1 of trench retreat, equivalent to average frontal subduction erosion of 20 km3 Myr–1 km–1) compared to the moderate sub- duction erosion which had occurred during the Late Miocene (3 km Myr–1 of trench retreat, equivalent to average frontal subduction erosion of 60 km3 Myr–1 km–1). Post-Miocene tectonic subsidence has been on average 150 m Myr–1. In this study, I showed that shorter geological periods of faster subduction erosion coincide with phases of major plate reorganizations in the East Pacific (e.g., the break-up of the Farallon Plate into the Nazca Plate and Cocos Plate during the Oligocene, ∼23 million years ago (Ma)) and with well-known phases of Andean orogeny. The main conclusion of this study is that subduction erosion has been minor in pre-Eocene times, then it has been faster and variable between the Eocene and Neogene, and finally it decelerated during the Quaternary. Comparatively, post-Late Miocene vertical tectonics and subduction erosion along Trujillo Basin have been three times slower than that of Lima Basin. In Chapter 3, I identified the post-Pliocene geological processes affecting marine gas hydrate deposits in Trujillo Basin. The aim of this study is to conceptualize the influence of this recent activity, product of ver- tical tectonics, on the distribution of bottom-simulating reflectors (BSRs) that suggest marine gas hydrate accumulations. The main result from this study is that BSRs widely occur across this sedimentary basin characterized by post-Late Miocene slow vertical tectonics and subduction erosion. Recent depositional activity (slumping) is related to low-to-moderate near-seafloor heat flow (7–39 mW/m2) and continuous BSRs, whereas recent tectonic activity (extensional faulting) is related to moderate-to-high near-seafloor heat flow (52–110 mW/m2) and patchy BSRs. The main conclusion of this study is that recent depositional activity may restrict the transfer of heat toward the seafloor, whereas recent tectonic activity may allow it. This study shows that recent geological processes are key factors that control the shallow dynamics of warm, gas-rich fluids through marine gas hydrate systems at convergent margins, hence demonstrating their complexity. In Chapter 4, I focused to search for possible mechanisms linked to the dynamic evolution of uncommon features known as double BSRs in Lima Basin. In this study it is shown that few BSRs occur along this strongly subsiding sedimentary basin. Only very few BSRs (restricted to morphological highs) are related to double BSRs, seafloor erosion, slump masses. Double BSRs occur above (as much as ∼100 m) and below (as much as ∼80 m) the current BSR. The main conclusion from this study is that Latest Quaternary climate warming could have been the main responsible factor for the evolution of double BSRs. This could have been the result of the paleo-regime of the Peru Current System (PCS). The existence of multiple BSRs evidenced that fluid dynamics in this marine gas system was disturbed, and this could have been caused by instantaneous processes such as mass slumping or post-glacial warming. These findings show that environmental processes add more complexity to the already complexly distinctive behavior of marine gas hydrate systems at convergent margins imposed by vertical tectonics. Therefore, I conclude from this dissertation that tectonic subsidence of the continental margin (the most common outcome of the long-term subduction erosion) enforces the development of distinctive ma- rine gas hydrate systems. In this sense, each gas hydrate system has a fundamental dependency on to vertical tectonics. I interpret that this regional process is the primary responsible for the development of characteristic marine gas hydrate systems along the Peruvian margin. This suggests that the Tectonic BSR Hypothesis could be valid, and may be also valid for other convergent margins. I propose that short-term processes such as recent depositional and recent tectonic activity as well as environmental changes as result of climate change lend more unevenness to the evolution of marine gas hydrates, especially in a local extent compared to subduction erosion

Geoformas glaciales submarinas producto de la interacción del glaciar Domeyko en ensenada Mackellar, Isla Rey Jorge, Antártica

Dentro de las actividades realizadas en la XX Expedición Científica Antártica ANTAR se realizó un levantamiento batimétrico multihaz de alta resolución el cual reveló estructuras geomorfológicas submarinas que se han formado producto de los avances y retrocesos del Glaciar Domeyko en Ensenada McKellar. Por una parte, estos avances y retrocesos han dejado geoformas en el fondo marino tales como morrenas subacuáticas y lineamientos galcigénicos. Por otra parte, en la parte exterior del fiordo se han ubicado geoformas de depresiones erosionales relacionadas a la expulsión de gas natural del fondo marino conocidos como pockmarks así como surcos producto del arrastre de icebergs. El origen de tales geoformas es hasta ahora desconocido, pero se especula que el proceso natural que generó estos rasgos geológicos habría sido la variabilidad milenial glacial-interglacial del Último Glacial Máximo (UGM) hace aproximadamente 22 000 años en el pasado