Modelo de depósito de la Formación Cerro Lisandro: lóbulos de desembocadura y deltas de tipo Gilbert: cretácico superior, región central de cuenca Neuquina, Argentina

Abstract

La geometría de una cuenca de antepaís es principalmente el producto del complejo balance dinámico entre la carga orogénica, la erosión y la sedimentación y la respuesta a la flexura litosférica. Para mejorar nuestra comprensión de las relaciones entre estos procesos y la estratigrafía de la cuenca de antepaís andino, en este trabajo se presenta un estudio estratigráfico y sedimentológico detallado de la Formación Cerro Lisandro en superficie y subsuelo en el oeste de cuenca Neuquina. La Formación Cerro Lisandro muestra una alternancia cíclica de depósitos lacustres y de deltas de tipo Gilbert, con intervalos de hasta 152 m de espesor dominados por depósitos lacustres. Los deltas de tipo Gilbert dominados por inundaciones representan un componente volumétricamente significativo de la Formación Cerro Lisandro, en un margen de cuenca de antepaís que se desarrolló durante el Cenomaniano tardío–Turoniano temprano en el centro-oeste de la cuenca Neuquina (Argentina). Las excelentes exposiciones muestran las relaciones verticales y laterales entre los arreglos de facies que identifican un conjunto de ambientes de depósito lacustres y deltaicos que ocupan una artesa elongada, altamente subsidente (cuenca profunda) que se desarrolló en el frente de avance de corrimiento andino. La sucesión completa tiene aproximadamente 370 m y consiste de arcillitas y limolitas lacustres y areniscas de clinoformas deltaicas y lóbulos de desembocadura. Los deltas de tipo Gilbert están organizados en numerosas sucesiones apiladas que presentan foresets tangenciales bien desarrollados, topsets pobremente preservados, toesets y bottomsets. Las arquitecturas de depósito internas consisten de geometrías progradacional, agradacional-progradacional y retrogradacional alternantes que fueron controladas por eventos climáticos de alta frecuencia relativa en una cuenca altamente subsidente. El elemento común que caracteriza todas las arquitecturas de depósito reconocidas en las principales secciones estudiadas es la influencia constante de las altas tasas de subsidencia y el suministro de sedimento, asociadas con el levantamiento y carga orogénica en los sistemas deltaicos durante la acumulación del sedimento. El control tectónico del margen de la cuenca a partir del cual tuvieron origen los deltas dio lugar a un arreglo escalonado (hacia el centro de la cuenca) de deltas de tipo Gilbert, y estos generaron clinoformas que se vuelven más jóvenes progresivamente hacia el depocentro de la misma. Ha sido utilizado el concepto de nivel de base estratigráfico, o la relación entre acomodación y suministro de sedimento (relación A/S) para analizar la Formación Cerro Lisandro. Se ha interpretado la ciclicidad lacustre/ delta de tipo Gilbert como el registro del repetido levantamiento de la faja plegada y corrida del Agrio en el oeste y la influencia subordinada del paleoclima. La Formación Cerro Lisandro fue depositada en condiciones de cuenca subalimentada; durante el periodo temprano de subrelleno la geometría de la cuenca fue principalmente controlada por la carga orogénica y la formación de una zona prominente de abultamiento periférico con una ubicación aproximadamente fija. Se propone un modelo cualitativo para la migración y estratigrafía del relleno de la cuenca de antepaís Andino subalimentada. Este modelo provee un patrón cualitativo de la migración hacia el cratón de la zona de abultamiento periférico dentro de un ciclo de varios millones de años controlado tectónicamente. Se demuestra que durante el Cenomaniano-Turoniano temprano ocurrió la migración hacia el cratón de la zona de levantamiento del abultamiento periférico.

The geometry of a foreland basin is mainly a product of a complex dynamic balance between orogenic loading, erosion and sedimentation, and lithospheric flexural response. To improve our understanding of the relationships between these processes and the Andean foreland basin stratigraphy, a detailed stratigraphic and sedimentologic study of the Late Cenomanian - Early Turonian Cerro Lisandro Formation in the surface and subsurface of western Neuquen basin is presented in this paper. The Cerro Lisandro Formation shows a cyclic alternation of lacustrine and Gilbert-type delta deposits, with lacustrine-dominated intervals up to 152 m thick. Flood-dominated Gilbert-type deltas represent a volumetrically significant component of the Cerro Lisandro Formation, on a foreland basin margin that developed during the Late Cenomanian - Early Turonian in central-western Neuquen basin (Argentina). Excellent exposures of the vertical and lateral relationships among facies assemblages reveal a suite of deltaic and lacustrine depositional environments within elongate, highly subsiding troughs (foredeeps) that developed in front of the advancing Andean thrust systems. The entire succession is around 370 m thick and consists mainly of lacustrine clay and siltstone, and deltaic clinostratified and mouth bar lobe sandstone. The Gilbert-type deltas are organized into numerous vertically-stacked successions that display well-developed tangential foresets, poorly-preserved topsets, toesets and bottomset. The internal depositional architectures consisting of alternating progradational, aggradational-progratacional and retrogradational geometries were controlled by high-frequency, climatic events in a relatively rapidly subsiding basin. The common element that characterizes all the depositional architectures detected within the main studied sections is the constant influence of high rates of subsidence and sediment supply, associated with orogenic uplift and loading on the deltaic systems during sediment accumulation. The tectonic control of the basin margin from which the deltas were sourced forced a forward-stepping (basinward) arrangement of stacked Gilbert-type deltas, and these produced clinoforms that become progressively younger toward the basin depocentre. The concept of stratigraphic base level, or the ratio between accommodation and sediment supply (A/S ratio), has been used to analyse the Cerro Lisandro Formation. The lacustrine/Gilberttype deltas cyclicity is interpreted as recording repeated uplift of the Agrio fold and thrust belt to the west, and a subordinate influence of paleoclimate. Cerro Lisandro Formation was deposited in underfilled conditions; during the early underfilled basin period, the basin geometry is mainly controlled by the orogenic loading, and a forebulge zone with an approximately fixed location is formed. A qualitative model for the migration and stratigraphic fill of an underfilled Andean foreland basin is proposed. This model provides a qualitative pattern of the cratonward migration of the forebulge zone within a several-millionyear tectonically-driven cycle. It is demonstrated that the uplifting forebulge zones migrated toward the craton during the Cenomanian - early Turonian.