CUENCAS SEDIMENTARIAS DEFINICIONES: • • •
Área subsidente de la corteza terrestre terrestre donde se han acumulado sedimentos. Depresión dispuesta a recibir sedimentos. Depresión relativa de la corteza terrestre, cerrada física y dinámicamente, donde se acumulan los productos derivados sobre todo del desmantelamiento del relieve circundante.
Allen & Allen (2005) definen una cuenca sedien!a"ia c##: ¨Un lugar de la superfcie terrestre que ha experimentado prolongada subsidencia¨. subsidencia¨.
ORI$EN DE %AS CUENCAS SEDIMENTARIAS SEDIMENTARIAS Los mecanismos de subsidencia están mayormente relacionados con las propiedades y el comportamiento de la porción más externa, fría y rígida de la corteza conocida como litósfera. La litó litósf sfer era a está está comp compue uest sta a por por un nme nmero ro disc discre reto to de plac placas as tect tectón ónic icas as !ue !ue continuamente interactan unas con otras a trav"s de sus bordes o sufren procesos en su interior. #or lo tanto la g"nesis y el desarrollo de las cuencas sedimentarias se enmarca en la dinámica de la tectónica global. Los tipos de interacción entre placas pueden clasificarse como $márgenes% convergentes, divergentes y conservativos. &i bien en los márgenes de las placas es donde se desarrolla la mayor deformación en el interior de las mismas tambi"n existen importantes campos de esfuerzos. La g"nesis de una cuenca sedimentaria se relaciona entonces con procesos tectónicos, erosivos y sedimentarios. &e puede considerar entonces !ue el origen de una cuenca sedimentaria se debe a la coincidencia de fenómenos tectónicos y sedimentarios.
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C%ASIFICACION DE %AS CUENCAS SEDIMENTARIAS &iguiendo el es!uema de Dic'inson $()*+% basado en la tectónica de placas, las cuencas sedimentarias pueden ser clasificadas utilizando tres parámetros básicos El !i# de c#"!e'a s#"e la ue se asien!an %a #sici*n c#n "esec!# a l#s l+i!es de lacas Ti# de in!e"acci*n en!"e lacas ,s ce"canas du"an!e la sedien!aci*n
-n su es!uema original Dic'inson $()*+% reconoce tipos de cuencas Cuencas #ce,nicas M,"-enes c#n!inen!ales de "if! Sis!eas de a"c#.f#sa Fa/as de su!u"a In!"ac#n!inen!ales
TIOS DE CUENCAS
TIO DE CUECA
AM1IENTE TECTONICO
TIO DE CUENCA
CORTEZA CONTINENTAL
ETENSION COMRESION
INTERIOR FORE%AND
CORTEZA INTERMEDIA
MAR$EN DI3ER$ENTE MAR$EN CON3ER$ENTE
RIFT U%% AART ANTE ARCO OST ARCO CO%ISION
CUENCA INTERIOR
-s el tipo de cuenca más simple, posee un perfil asim"trico, ellas generalmente se encuentran en antiguas áreas #aleozoicas en el interior de los continentes, el rango de depósito en estas cuencas es ba/o, la g"nesis de este tipo de cuencas es pobremente conocida, se especula !ue están asociadas a zonas de rift o a un hot spot $puntos calientes% !ue introducen material muy denso constituyendo el basamento de la cuenca antes de su desarrollo. 2
-stas cuencas se localizan en la parte central de los continentes, generalmente son rellenadas con una mezcla de sedimentos siliciclasticos o carbonatados. -n ellas se recuperan pocos hidrocarburos, aun!ue llegan a localizarse pocos campos gigantes. 0onstituyen el 12 de todas las cuencas petroleras existentes en el mundo y menos del (2 de cuencas con contenido de gas. La ba/a recuperación se atribuye a la poca profundidad de la cuenca, las trampas son principalmente de tipo estratigráfico alrededor de los márgenes de la cuenca.
CUENCA FORELAND O COMPUESTAS Y 2-A CUENCAS FORELAND COMPLEJAS
-ste tipo de cuenca son grandes lineares a elípticas, intracontinentales, al igual !ue las interiores están dentro de los continentes, poseen un perfil asim"trico, ellas generalmente se encuentran en antiguas áreas #aleozoicas, tienen características similares a las cuencas tipo (. -stas cuencas son compuestas exhiben varios ciclos, el segundo o tercer ciclo reciben sedimentos provenientes de levantamientos orog"nicos en el exterior de la cuenca, el rango o volumen de sedimentos en estas cuencas es alto, la extensión durante el primer ciclo, fue seguido por compresión durante el segundo ciclo de desarrollo de la cuenca. -ste tipo de cuencas se inician como cuencas interiores, cuando el primer ciclo es interrumpido por un levantamiento, entonces inicia un segundo ciclo de depósito separado por una discordancia. Las cuencas comple/as tipo 134 son tambi"n multicíclicas, grandes con más frecuencia elípticas, intracontinentales con un perfil asim"trico. &u g"nesis es comple/a con mltiples rifting. -ste tipo de cuencas son rellenadas con una mezcla de sedimentos carbonatados y siliciclásticos, sin embargo son dominantemente clásticas, poseen grandes trampas, de tipo estratigráfico y estructural, la producción en ambos tipos de cuencas proviene de la parte inferior de la cuenca o del segundo. Las cuencas tipo 1 poseen un cuarto de las reservas de aceite y gas del mundo, mientras !ue las cuencas comple/as el +5 2 de las reservas de gas. CUENCA RIFT
-ste tipo de cuenca son pe!ue6as, lineares con un perfil irregular, captan un gran volumen de sedimentos. -stas cuencas fueron originadas en el #aleozoico &uperior, 7esozoico y en el 8erciario, están localizadas cerca de áreas continentales, dos terceras partes de estas cuencas fueron formadas en antiguas áreas plegadas y una tercera parte fueron desarrolladas en antiguos terrenos #recámbricos.
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&u relleno es principalmente clástico, sin embargo en las primeras etapas de apertura de la cuenca se depositan carbonatos. -n algunas cuencas de este tipo se introduce material oceánico. &e trata de cuencas extensionales con perfiles irregulares con trampas estructurales y estratigráficas. La migración de los hidrocarburos se realiza a corta distancia y de forma lateral, el gradiente geot"rmico en este tipo de cuencas es alto. 4 nivel mundial representan un poco más del 2 de las cuencas productoras, el 9 2 de estás cuencas son productoras y altamente productivas, representan el (9 2 de las reservas mundiales $(1 2 de aceite y + 2 de gas%. CUENCA PULL APART
-ste tipo de cuenca son grandes lineares, son rellenadas por grandes volmenes de sedimentos y poseen un perfil asim"trico, ellas se ubican entre la gruesa corteza continental y la delgada corteza oceánica generalmente costa afuera. 8odas las cuencas pull apart comenzaron como cuencas tipo rift en el #recámbrico, el rompimiento original fue seguido por el relleno de sedimentos clásticos no marinos, seguido por el depósito de evaporitas y carbonatos, desarrollándose condiciones marinas abiertas, el alto rango de depósito produ/o diapiros de sal. Debido al carácter extensional de este tipo de cuencas la mayoría de las trampas están asociadas a estructuras anticlinales tipo rollover, el gradiente geot"rmico en estas cuencas es normal a ba/o, las cuencas son de edad 7esozoica y 8erciaria principalmente, representan el (5 2 de las cuencas a nivel mundial, sin embargo su ubicación, fuera de costa y aleda6as a los continentes, les permiten tener fácil accesibilidad a las nuevas tecnologías de la industria petrolera. &olo el (9 de estas cuencas son productoras, exhiben ba/a productividad. -l principal riesgo en estas cuencas es !ue la roca madre $'erógeno% no alcance la madures necesaria para generar hidrocarburos o !ue esta sea biodegradada. CUENCAS PRODUCIDAS POR SUBDUCCION
-xisten tres tipo de cuencas asociadas a una zona convergente, estas son ante arco, post arco y de colisión, todas tienen rasgos comunes y pueden ser descritas como un solo grupo, son pe!ue6as, lineares, se forman sobre corteza intermedia, normalmente son de edad 0retácico y 8erciario, son rellenadas con sedimentos inmaduros, estás cuencas se desarrollan rápidamente y se destruyen rápidamente por la convergencia, su desarrollo tectónico es comple/o, es principalmente compresional aun!ue existen fallas transcurrentes y blo!ues afallados. -xisten dos cuencas !ue se ubican cerca de la zona de subducción, la cuenca de post arco se localiza atrás del arco de islas, ellas reciben sedimentos de aguas someras, el flu/o de calor asociado a estas cuencas es alto a muy alto por la presencia del arco volcánico y la cuenca de ante arco !ue se ubica entre el arco de islas y el oc"ano, ellas se 4
rellenan con sedimentos !ue van desde fluviales hasta de aguas profundas, poseen flu/os de calor ba/o. Las cuencas de colisión o intermontanas se forman a lo largo de la sutura producida por el cho!ue de dos continentes o por el cho!ue de una placa continental y la trinchera, son principalmente compresivas aun!ue suelen haber fallas de transcurrencia, su gradiente termal es alto y su relleno es principalmente clástico, la cuenca de 7aracaibo en :enezuela es un e/emplo de este tipo de cuencas.
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CUENCA DE C4ICONTEECT
UBICACIÓN.
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La 0uenca de 0hicontepec se ubica geográficamente en la porción centro oriental de la ;epblica 7exicana< fisiográficamente se encuentra sobre la #lanicie 0ostera del =olfo de 7"xico, comprendida entre los estados de >idalgo, :eracruz, #uebla y 8amaulipas< geológicamente se ubica dentro de la provincia 8ampico ? 7isantla. &e encuentra aproximadamente a 19 @m al noreste de la 0iudad de 7"xico y su porción sur se localiza a @m al oeste de #oza ;ica, :eracruz. La 0uenca de 0hicontepec cubre un área de aproximadamente ((, A99 @m1 , mientras !ue el área !ue enmarca al #aleocanal de 0hicontepec $0hicontepec &uperior% tiene una superficie de aproximadamente A *5 @m1 . La 0uenca de 0hicontepec está limitada al este por la #lataforma de 8uxpan $Ba/a de Cro%, al norte por la cuenca de 8ampico, al oeste y sur por las estribaciones orientales de la &ierra 7adre Criental. -n el subsuelo, el =rupo 0hicontepec alcanza, en algunos sitios, hasta 1 99 m de espesor en el depocentro. 8iene una longitud de (1A @m y una anchura !ue varía de (1 a 1A @m La 0uenca de 0hicontepec se encuentra entre las coordenadas geográficas 1( A)E A.*1F y () E .*GF de latitud Horte, )5 AE 9*.*F y )G +GE 11.1F de longitud Ceste. Debido a su gran extensión y distribución, es administrada por #-7-I por los activos 4ltamira y en mayor parte por #oza ;ica, ambos pertenecientes a la ;egión Horte.
FISIOGRAFIA. De acuerdo con la 0arta Bisiográfica 7"xico, escala ( ( 999 999, publicada por el JH-=J $199%, la 0uenca de 0hicontepec se encuentra en la porción sur de la #rovincia de la #lanicie 0ostera del =olfo de 7"xico< está limitada al oeste suroeste por la provincia de la &ierra 7adre Criental y al sur por el -/e Heovolcánico.
PLANICIE COSTERA DEL GOLFO DE MEXICO La 0uenca de 0hicontepec se ubica en la provincia fisiográfica de la #lanicie 0ostera del =olfo de 7"xico< esta planicie se extiende dentro del país a lo largo de *99 @m, bordeando el litoral !ue presenta una forma cóncava y sinuosa a lo largo del litoral del =olfo de 7"xico, desde el río Kravo hasta llegar a las estribaciones del -/e Heovolcánico, !uedando limitada al occidente por la &ierra 7adre Criental. &u anchura es variable e irregular, alcanzando su máximo en el paralelo !ue pasa por 7atamoros, 8amaulipas $199 @m% y la menor en su extremo sur $* @m%.
HIDROGRAFIA. La 0uenca de 0hicontepec se ubica totalmente dentro de la llamada región hidrológica 8uxpan3HautlaF, !ue ocupa la porción noreste del territorio veracruzano y está integrada 7
por las cuencas de los ríos Hautla, 8ecolutla, 0azones y 8uxpan< además un rasgo sobresaliente corresponde con la Laguna de 8amiahua. Los ríos desembocan en el =olfo de 7"xico y tienen su origen en numerosos afluentes fuera de la entidad o nacen en la &ierra 7adre Criental.
ANTECEDENTES 4ISTORICOS La cuenca 0enozoica de 0hicontepec ha sido uno de los sitios más estudiados en las ltimas d"cadas, sin embargo, an es poco entendida geológicamente< a esta provincia se le considera económicamente estrat"gica, debido a su potencial petrolero y por la cantidad de reservas probables con !ue cuenta. Los primeros traba/os geológicos publicados del área, consideraban a las rocas del =rupo 0hicontepec como facies de aguas someras, e!uivalentes de la Bormación :elasco, ya !ue 0hicontepec es mucho más arenoso y contiene abundantes fragmentos de madera y fauna de aguas someras. -stos fósiles fueron probablemente resedimentados dentro de aguas profundas, ya !ue son depósitos !ue se formaron en ambientes de aguas profundas de nerítico externo a batial superior. -l origen de la 0uenca de 0hicontepec era pobremente entendida< se consideraba, por e/emplo, !ue el origen fue por erosión y subsidencia de la cuenca, sedimentación subsecuente y relleno de canales por turbidítas de aguas profundas. -n estudios más recientes se ha constatado !ue hay erosión en la base de la cuenca al norte de #oza ;ica, :eracruz y la extensión del paleoca6ón principal podría !uedar restringida a la porción sureste, donde las rocas de las formaciones del =rupo 0hicontepec yacen discordantemente sobre estratos mesozoicos más antiguos $Murásico%. La erosión presente en la base de la cuenca, en las proximidades del área de #oza ;ica, es variable y dificulta la determinación de las unidades litológicas, por!ue muchas de las secuencias del 0retácico Jnferior y &uperior aparecen como cuerpos delgados aba/o del canal< tal canal erosionó espesores de 199 a A99 m de margas y calizas del 0retácico &uperior y se acumula un espesor adicional de G99 m del #aleoceno. Los estudios en d"cadas pasadas adolecían de varias limitaciones, ya !ue no existían registros geofísicos en toda la cuenca, los fósiles índices no son abundantes y los intervalos muestreados, tambi"n carecen de gran precisión de correlación en tiempo estratigráfico y de zonificación faunística con foraminíferos planctónicos< estas limitaciones hacen muy difícil la identificación de una discordancia erosional durante el #aleoceno en algunos sectores de la cuenca ya !ue esta se va atenuando al corresponder con una discordancia progresiva. 0ant $()5% pone en duda !ue sea una discordancia intrapaleoceno existente en la vecindad de #oza ;ica y sugiere en cambio, !ue la discordancia presente en la base de 0hicontepec, represente erosión del #re#aleoceno.
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Kitter $())A% realiza un estudio de sedimentación y procedencia de las areniscas de 0hicontepec, asociándolas al levantamiento de la &ierra 7adre Criental y el 7acizo de 8eziutlán, en la porción centro3este de 7"xico. -n ())*, 7utti y 4rau/o elaboran un libreto guía sobre un seminario de campo sobre facies turbidíticas del 8erciario 8emprano en la 0uenca de 0hicontepec, en los estados de >idalgo, &an Luis #otosí, #uebla y :eracruz, como parte de las investigaciones realizadas por el Jnstituto 7exicano del #etróleo. 0heatNood y =uzmán $1991%, por su parte, realizan una comparación de las propiedades de reservorio del campo &praberry en el oeste de 8exas y el campo 0hicontepec en 7"xico. 4guayo y colaboradores $199G% presentan un resumen de la =eología ;egional de la 0uenca de 0hicontepec del centrooriente de 7"xico, como antecedente para el estudio de su porción noroccidental en afloramiento, dentro del JJJ &imposio La investigación y Desarrollo en la Bacultad de Jngeniería, OH47.
ANTECEDENTES ETRO%EROS La presencia de hidrocarburos en la zona de estudio se conoce desde ()1G, cuando al perforar pozos con ob/etivo 0retácico por las compa6ías -l ÁguilaF y &tanfordF, encontraron areniscas con manifestaciones de hidrocarburos, !ue en ese tiempo no resultaron atractivas por ser incosteable su explotación. &in embargo, en mayo de ()A con la prueba de producción efectuada en el pozo #oza ;ica 5, se confirma el potencial de hidrocarburos con atractivo económico dentro de las unidades del =rupo 0hicontepec. #osteriormente, entre los a6os ()1 y ()GA al perforarse pozos con ob/etivo Murásico, en campos de los distritos #oza ;ica y 0erro 4zul, se detectó nuevamente la presencia de hidrocarburos en formaciones arcillo3arenosas del 0enozoico, sin embargo, debido a su ba/a permeabilidad no se consideró rentable su explotación $#-7-I, 199+%. -n noviembre de ()*( se aplica por primera vez en la 0uenca de 0hicontepec la t"cnica de fracturamiento hidráulico con apuntalante $arena3aceite% en el pozo #residente 4lemán (1G, incrementando su producción de (A a *9 K#D< apoyados en este resultado se incluye el fracturamiento de manera rutinaria con apuntalante como parte de la terminación en la mayoría de pozos de desarrollo. De ()*+ a ()**, #-7-I realizó estudios en la zona $Hava, 199(%< de los cuales se confirmó la existencia de la 0uenca de 0hicontepec con dimensiones de (1A @m de longitud por 1 @m de ancho aproximadamente. De ()+G a ()5( se perforaron +) pozos exploratorios en el área, de los cuales +* resultaron productores, incorporando importantes reservas nacionales en el a6o de ()*). -n la d"cada de los *9 del siglo pasado se desarrollaron los campos &oledad y &oledad Horte, al norte de la cuenca< en los a6os 59Ps se agregaron los campos 8a/ín y 4gua Bría, y en ())9 el campo -scobal $7ayol, 199%.
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-n ()*G, de acuerdo a la evidencia geológica existente en ese tiempo, se utilizó por primera vez el t"rmino #aleocanal de 0hicontepecF y se comienza la perforación intensiva de A99 nuevos pozos, resultando todos ellos productores. -n ()*5 la compa6ía De=olyer and 7acHaughtonF validó el volumen original en (9G 777K#0- y en ()*) se elabora el #royecto 0hicontepecF, en el cual se proponen diversos escenarios de desarrollo. La producción máxima de aceite alcanzada fue de (*,999 bpd en la d"cada de los )9, cuando se llevó a cabo un programa de fracturamiento masivo en los campos 4gua Bría y 8a/ín $#-7-I, 199+%. -n ())5, #-7-I -xploración y #roducción $#-#% realizó un estudio geológico3geofísico previo a la certificación de reservas, !ue en ())) vuelve a realizar la compa6ía De=olyer and 7acHaughtonF< este estudio sirvió para sustentar el nuevo valor de aceite in situF de (AG 777K#0-, con una reserva probable 1# de ) 999 77K#0-< además, se identificaron áreas de oportunidad inmediata, la cual considera la disponibilidad de instalaciones superficiales, calidad del aceite $grados 4#J%, espesor de los yacimientos, índice de productividad y profundidad de los yacimientos. -n el a6o 1991 inician nuevamente traba/os de perforación masiva utilizando nuevas tecnologías para la terminación y fracturamiento de pozos $#-7-I, 199+%.
MARCO $EO%O$ICO (CUENCA C4ICONTEEC) EVOLUCION GEOLOGICA Desde el punto de vista geológico, la #rovincia 8ampico37isantla donde se ubica la 0uenca de 0hicontepec, se localiza entre el frente del 0inturón #legado de la &ierra 7adre Criental y la isobata 399 m del =olfo de 7"xico< el 4rco de 8amaulipas se encuentra al norte y el -/e Heovolcánico por el sur comprende una historia geológica !ue va desde el 8riásico hasta el ;eciente, aun!ue la 0uenca de 0hicontepec, como tal, tiene una historia !ue involucra al #aleoceno y -oceno. La 0uenca de 0hicontepec se originó en el #aleoceno3-oceno, durante los levantamientos de la &ierra 7adre Criental $Crogenia Laramide% y su límite de secuencia corresponde con una discordancia sintectónica. La sedimentación del #aleógeno se compone de turbidítas de ambiente nerítico externo a batial, comple/os de abanicos submarinos y una red de abundantes canales< el relleno sedimentario está constituido por arenas lenticulares con intercalaciones de lutitas. Durante este período ocurrieron varios eventos de erosión y relleno de sedimentos clásticos, cuyos componentes son en gran medida fragmentos de carbonatos.
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SEDIMENTOLOGIA La 0uenca de 0hicontepec corresponde con una cuenca sedimentaria BorelandF, con un aporte de fuentes clásticas mltiples. Las facies sedimentarias más comunes corresponden a facies gravitacionales de talud $780% y turbidítas< en segundo orden de frecuencia están los abanicos distales. Las facies de canal y de desborde son menos frecuentes en los afloramientos. La cuenca debe considerarse como un sistema de carga mixta $arena 3 lodo% para el -oceno y rico en lodo para el #aleoceno.
AMBIENTES DE DEPOSITOS SEDIMENTARIOS
-n observaciones de campo en afloramientos del =rupo 0hicontepec al oeste de #oza ;ica y #apantla, y con investigaciones de subsuelo $Kusch y =ovela, ()*5%, fue posible describir los aspectos sedimentologicos !ue le caracterizan. Los afloramientos consisten de repeticiones de una secuencia gradada de turbidítas< mientras !ue las facies de subsuelo son confinadas a depósitos de aguas más profundas determinados con asociaciones de microfauna. -ste sistema de depósito permitió una mayor acumulación de sedimentos en el piso de la cuenca con mltiples sistemas tributarios alimentadores. -n cuanto a la constitución litológica, aproximadamente la mitad de la Bormación 0hicontepec consiste en lutitas y lutitas limosas, el resto de la formación está constituida de mltiples cuerpos con intercalaciones de capas delgadas de areniscas y lutitas, y con muy pocos horizontes de capas medianas y gruesas de areniscas. La granulometría de las areniscas varía de muy fina a media y comnmente son arcillosas< los antiguos sistemas de drena/e fluviales suministraron sedimentos hacia la cuenca provenientes de la &ierra 7adre Criental y de la #lataforma de 8uxpan, con aportes de sedimentos calcáreos texturalmente medianos y finos !ue constituyen la composición de las arenas turbidíticas, causando con ello la disminución relativa de la porosidad y permeabilidad primarias por efecto de la diag"nesis< ya !ue los sedimentos calcáreos se disolvieron parcialmente y reprecipitaron como cemento, disminuyendo an más los atributos positivos petrofísicos de las rocas almacenadoras. 4un!ue las areniscas de la 0uenca de 0hicontepec, contienen aceite y gas comercial, los yacimientos no presentan las condiciones petrofísicas más favorables para producir hidrocarburos en grandes volmenes por pozo.
ESTRATIGRAFIA
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La secuencia sedimentaria !ue cubre el basamento cristalino de la #rovincia 8ampico3 7isantla, está compuesta por A( formaciones geológicas, de las cuales (A son 0enozoicas y las restantes (5 son 7esozoicas, reportándose en los depocentros espesores de hasta * @m. para esta cubierta sedimentaria de rocas calcáreo3arcillosas y carbonatadas del 7esozoico y terrígenos del 0enozoico.
COLUMNA ESTRATIGRAFICA DE LA CUENCA DE CHICONTEPEC La columna estratigráfica de la 0uenca de 0hicontepec se compone de veinte formaciones geológicas tres del #eriodo Murásico, siete del 0retácico y diez del 0enozoico, siendo estas ltimas las !ue constituyen el relleno de la cuenca 0enozoica< mediante un límite de secuencias con una discordancia progresiva. -l basamento cristalino del #"rmico 3 8riásico y ocho formaciones geológicas< una del 8riásico $Bormación >uizachal%, y siete del Murásico Jnferior y 7edio $formaciones >uayacocotla, 0ahuasas, 8enexcate, >uehuetepec, 8ep"xic, &antiago y &an #edro%, no forman parte de las relaciones estratigráficas del límite de secuencias inferior, ya !ue los paleocanales de 0hicontepec no alcanzaron a erosionarlas< las unidades más antiguas !ue están en contacto con el =rupo 0hicontepec, son las formaciones &an 4ndr"s y 8amán.
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