Análisis del Miembro Pilmatué de la Formación Agrio (cuenca Neuquina Central, Argentina) en una transecta proximal-distal: arquitectura deposicional y secuencial de un sistema marino somero a diferentes escalas

Abstract

El Miembro Pilmatué (inferior) de la Formación Agrio constituye una sucesión sedimentaria clave de la Cuenca Neuquina para comprender la evolución de los sistemas de acumulación durante el Cretácico Temprano, así como un prospecto de subsuelo del cual recientemente se han comenzado a visualizar nuevas oportunidades de producción. No obstante, es notable la escasez de estudios tendientes a caracterizar, no sólo la relación vertical de facies en esta unidad, sino sus relaciones laterales así como la arquitectura secuencial resultante de la evolución de los sistemas de acumulación en el tiempo. Los objetivos de este trabajo consisten en reconstruir detalladamente el sistema de acumulación representado por los depósitos del Miembro Pilmatué a partir de un estudio facial y arquitectural de afloramiento, y discutir la evolución secuencial a diferentes escalas. El área de estudio se ubica en el sector central de la Cuenca Neuquina, entre los 37°28? y 37°42? de latitud Sur, en el extremo oriental de la Faja Plegada y Corrida. Esta región incluye tres anticlinales orientados norte-sur que colectivamente permiten reconstruir una transecta casi continua del Miembro Pilmatué (y las unidades que la limitan), de unos 20 km en ese sentido. Dicha exposición fue estudiada mediante el levantamiento de 16 perfiles sedimentarios, que suman unos 5000 m de sección relevada. Esta información se complementó con el mapeo de las principales superficies estratigráficas, tanto en el campo como mediante fotografías aéreas oblicuas de alta resolución. También se realizó un estudio petrográfico estándar de 50 láminas delgadas para refinar la caracterización textural y composicional de las sedimentitas. El Miembro Pilmatué presenta un espesor máximo de unos 700 m, con una ligera reducción hacia el norte (hasta 650 m). Se apoya sobre depósitos marinos de la Formación Mulichinco y es cubierto, discontinuidad mediante, por sedimentitas continentales del Miembro Avilé. En sentido vertical dentro del Miembro Pilmatué se reconocen dos intervalos estratigráficos: uno inferior (250 m de espesor, Valanginiano Tardío), que consiste en una sucesión dominante de pelitas gris-negras laminadas, en la que intercala un paquete de fangolitas arenosas bioturbadas de hasta 100 m de potencia; y otro superior (hasta 450 m, Hauteriviano Temprano), que posee una mayor variabilidad de facies y que es el foco de este trabajo. Este intervalo superior puede subdividirse en secuencias granocrecientes de diferentes escalas que incluyen algunas o todas las siguientes asociaciones de facies: a) pelitas y margas gris-negras y laminadas, acumuladas en ambiente de cuenca; b) fangolitas y limolitas verde grisáceas y bioturbadas, depositadas en un ambiente de offshore; c) areniscas fangosas y fangolitas arenosas bioturbadas, a veces con intercalación de capas lenticulares de areniscas con estratificación entrecruzada en montículo (HCS), probablemente generadas en una región de transición entre offshore y shoreface; d) areniscas muy finas amalgamadas, con HCS, capa plana o intensamente bioturbadas, que se habrían formado en un ambiente de shoreface inferior; e) areniscas muy finas a finas (localmente hasta gruesas), areniscas bioclásticas y calizas oolítico-esqueletales con estratificación entrecruzada en artesa, capa plana u ondulítica que representarían las condiciones más someras del medio marino, posiblemente en el shoreface superior. Asociadas a la base de paquetes de pelitas de cuenca o de offshore es común encontrar calizas fosilíferas con invertebrados autóctonos-parautóctonos (floatstones esqueletales), en tanto algunos paquetes de areniscas de shoreface están cubiertos por concentrados mixtos (silicoclásticos-carbonáticos) gruesos, con evidencias de concentración por erosión (rudstones esqueletales). Las asociaciones de facies presentes permiten reconstruir un sistema de acumulación exclusivamente marino, en donde los procesos relacionados con olas de tormentas y buen tiempo eran dominantes, y se encargaban de distribuir los sedimentos disponibles tanto en sentido transversal como longitudinal. El alto grado de bioturbación por invertebrados bentónicos y la escasez de evidencias de flujos densos en las asociaciones de facies permiten inferir un sistema marino cuyo material terrígeno no era provisto directamente por sistemas fluviales sino que era mayormente alimentado de forma longitudinal por deriva litoral. Por otra parte, el material carbonático biogénico y no biogénico se producía de preferencia en las porciones más someras del sistema, en donde se mezclaba con los terrígenos más gruesos. Sin embargo, en las zonas más distales del medio marino no se registra material grueso (carbonático o silicoclástico), por lo que es dable inferir que los flujos de retorno de tormentas no eran eficientes en su transporte perpendicular a la línea de costa. En síntesis, el sistema de acumulación puede considerarse marino mixto (silicoclástico-carbonático), con una faja muy angosta de sedimentos de mezcla, que corresponde a la zona de mayor energía o shoreface superior. En el intervalo estudiado del Miembro Pilmatué se reconocen secuencias somerizantes de escala pequeña, intermedia y grande. Las secuencias de escala pequeña (unos pocos metros de espesor) se componen de 2 o 3 asociaciones de facies, y poseen superficies limitantes que denotan una ligera profundización y unos pocos kilómetros de extensión. Estas superficies son visibles entre facies finas (e.g. facies de offshore sobre transición offshore-shoreface), pero se transforman en contactos más crípticos dentro de las facies de shoreface (e.g. shoreface inferior por encima de shoreface superior). Por su parte, las secuencias intermedias contienen a todas las asociaciones descriptas (desde cuenca/offshore hasta shoreface superior), están compuestas a veces por un grupo de secuencias de pequeña escala y sus superficies limitantes representan un incremento significativo de la profundidad (e.g. pasaje desde facies de shoreface a facies de offshore, o desde facies de transición offshore-shoreface a cuenca). Doce secuencias intermedias, de entre 20 y 70 m de espesor, pudieron ser definidas de esta manera y sus superficies transgresivas correlacionadas en gran parte de la transecta considerada. Las secuencias intermedias son equivalentes a parasecuencias, se interpretan como el resultado de la progradación de una línea de costa y sus límites reflejan un desplazamiento hacia el continente de la misma de considerable magnitud. Las secuencias de escala pequeña equivalen a sets de capas y sus límites podrían generarse por leve incremento del nivel relativo del mar, así como por reducciones en suministro clástico y/o reducción en la intensidad de las olas de tormenta. La gran mayoría de las secuencias somerizantes intermedias que culminan en la vertical con depósitos potentes de shoreface (10-20 m de espesor), muestran una transición a facies más finas (y profundas) hacia el norte, por lo que es posible establecer una polaridad proximal-distal en ese sentido. Sin embargo, la tasa de transición de facies no es uniforme. En algunas secuencias los depósitos de shoreface se extienden por 18 km antes de desaparecer, en tanto en otros casos, aun con espesores iniciales similares, en menos de 3 km hay un completo pasaje a depósitos de offshore. Esta diferente distancia de progradación no guarda relación con el espesor de las facies someras, ni tampoco puede explicarse por cambios en la pendiente del sistema, ya que las facies someras son similares en todas las secuencias. Se interpreta que las diferencias en la distancia de progradación estarían vinculadas en gran medida un incremento en la tasa de progradación, lo cual podría estar generado por un incremento en el aporte terrígeno o por escasa creación de acomodación durante un tiempo considerable. En menor medida esta diferencia podría deberse a la orientación de la progradación con respecto a la transecta analizada. El diseño de apilamiento vertical de secuencias intermedias permitió reconocer cuatro secuencias de gran escala (orden de 100 metros de espesor), o sets de parasecuencias, las cuales individualmente reflejan condiciones generales de progradación de más largo término y permiten reconstruir la trayectoria de la línea de costa en el tiempo. Las primeras tres secuencias no muestran variaciones elocuentes faciales ni de apilamiento, por lo que pueden inferirse condiciones paleoambientales y paleogeográficas persistentes para gran parte del Hauteriviano Temprano en este sector de la cubeta. En cambio, la última secuencia de gran escala muestra un cambio en la polaridad de las facies (depósitos distales hacia el oeste), que podría estar asociado con una reorganización paleogeográfica más significativa. Este estudio sobre el Miembro Pilmatué permitió reconocer una arquitectura secuencial conformada por tres órdenes de secuencias, cada una limitadas por superficies de diferente jerarquía. El análisis de secuencias intermedias y de pequeña escala tiene considerables implicancias para alcanzar una ajustada caracterización de reservorios arenosos de esta unidad en el subsuelo, tanto convencionales como tight. Asimismo, las secuencias de gran escala permiten poner en contexto regional a la sucesión del Miembro Pilmatué hacia el norte, donde la unidad es en la actualidad un prospecto de shale oil/gas.