Análisis sedimentológico y estratigráfico secuencial de los sistemas fluviales y eólicos del Valanginiano en el sector central de la provincia de Neuquén, Cuenca Neuquina, Argentina

Abstract

En la Cuenca Neuquina durante el Valanginiano Temprano tuvo lugar un evento regional de descenso relativo del nivel de base asociado a un periodo de inversión tectónica, a partir del cual tuvo lugar una significativa reconfiguración de los sistemas de acumulación vigentes. En los sectores centrales y distales de la cuenca dicho acontecimiento dio lugar a la instalación de sistemas fluviales y marinos someros que reemplazaron a sistemas marinos profundos. En cambio, para los sectores marginales de la cubeta, donde la sedimentación podría haber sido mayormente continental tanto antes como después del evento de reconfiguración paleoambiental, no se contaba con estudios sedimentológicos de detalle que permitiesen documentar cabalmente los sistemas de acumulación asociados a los estadios evolutivos previos, simultáneos, y posteriores a dicho evento. Nuevos conocimientos en esta región podrían brindar una visión a escala de cuenca para este importante episodio dentro de la evolución de la cuenca, así como como para proveer de herramientas predictivas para la exploración y producción de hidrocarburos en el subsuelo. Durante este trabajo de tesis doctoral se desarrolló un estudio sedimentológico de detalle de depósitos mayormente continentales, ubicados en margen deposicional de la Cuenca Neuquina durante el periodo de reconfiguración valanginiano (Sierra de la Vaca Muerta y áreas adyacentes de afloramientos y subsuelo), con el objetivo de reconstruir sistemas de acumulación y comprender la evolución paleogeográfica de la región durante dicho periodo. Para ello se realizaron análisis de facies y asociaciones de facies, reconstrucciones de sistemas de acumulación, e identificación de estadios evolutivos principales y sus superficies limitantes. Luego se procedió a discutir los factores que habrían controlado el origen y la evolución de la sucesión, así como aspectos secuenciales conceptuales, relacionados con el estudio en los márgenes de acumulación de una cuenca. Para el desarrollo de este trabajo se relevaron 11 perfiles sedimentológicos de detalle en afloramientos y a partir de testigos coronas del subsuelo, que permitieron una amplia cobertura de la zona de estudio. En los perfiles se identificaron los principales tipos litológicos, las estructuras sedimentarias primarias, la naturaleza y jerarquía de superficies y los contactos entre las principales unidades de interés. En la mayoría de las localidades de relevamiento, se realizó el muestreo litológico a fin de realizar estudios composicionales mediante petrografía y además se recolectaron muestras paleontológicas. El análisis de facies permitió identificar 26 facies sedimentarias, reconocibles por su litología y estructuras primarias. Las facies fueron en primer lugar agrupadas por su composición, como silicoclásticas o mixtas. Las facies silicoclásticas representan el grupo mayoritario de facies dentro de la sucesión de interés, y fueron reunidas de acuerdo a su granulometría en facies conglomerádicas, facies areno-conglomerádicas, facies arenosas, facies heterolíticas y facies pelíticas. Además, el estudio composicional de las areniscas demostró que prevalecen las litoarenitas feldespáticas y las feldarenitas líticas. Por su parte, las facies mixtas fueron diferenciadas por su granulometría y textura como rudstones, floatstones y packstones arenosos, y mudstones y wackestones arenosos, y para su nomenclatura se implementó la clasificación de Dunham (1962) modificada por Embry y Klovan (1971). Las litofacies reconocidas fueron agrupadas en 8 asociaciones de facies marinas y transicionales: prodelta, barras de desembocadura distales, barras de desembocadura proximales, canales terminales, planicies subácueas, canales distributarios, depósitos de centro de estuario y depósitos marinos someros; y en 8 asociaciones de facies continentales: dunas eólicas, mantos eólicos, canales efímeros, canales entrelazados gravo-arenosos, canales entrelazados arenosos, canales meandrosos, planicies de inundación y depósitos de crecidas distales. Las diferentes asociaciones de facies se definieron aquí según su relación lateral y vertical, utilizando datos adicionales de paleocorrientes y arquitectura de los litosomas. Las relaciones estratigráficas y espaciales entre las distintas asociaciones de facies reconocidas permitieron definir cinco sistemas de acumulación principales. Dos de estos sistemas son de origen transicional, y corresponden a un sistema deltaico y otro estuarino. El sistema deltaico habría sido fluvio-dominado con influencia de olas, y en menor medida de mareas. Aguas arriba de la línea de costa se extendía una amplia planicie deltaica, desde donde se exportaban los sedimentos hacia la zona del frente deltaico. El sistema estuarino habría sido dominado por la acción de las olas. Este sistema comprendía un estuario interno conformado por canales terminales y planicies subácueas, los cuales descargaban plumas suspensivas y flujos diluidos hacia un centro del estuario. El sistema también comprendía un sector de estuario externo, vinculado al ámbito marino abierto, el cual estaba representado por depósitos marinos someros. Por otro lado, se identificaron tres sistemas netamente continentales, que incluyen un sistema fluvial, uno eólico y otro fluvio-eólico. El sistema fluvial comprendía un sector proximal representado por canales entrelazados, y otro sector distal, en donde los canales eran principalmente meandrosos, y se desarrollaba una expansión de las planicies de inundación. El sistema eólico se integraba principalmente por dunas y mantos eólicos, distribuidos desde el centro hacia el margen interno de un erg, respectivamente. El sistema fluvio-eólico comprendía mantos eólicos, dunas eólicas, canales efímeros y depósitos de crecidas distales. Este sistema se caracterizaba por una interacción entre procesos eólicos y fluviales, por lo que el sistema podía mostrar una influencia mixta o un dominio fluvial. El análisis de la distribución en espacio y tiempo del registro asociado a los sistemas de acumulación interpretados en este trabajo, permitió identificar 6 estadios evolutivos principales. Estos estadios representan la acumulación durante diferentes condiciones en la relación entre la tasa de acomodación y la tasa de aporte de sedimentos. El primer estadio representa parte de la evolución de un sistema deltaico en pleno desarrollo. Durante este estadio, los sectores proximales del sistema deltaico se ubicaban hacia el sudoeste y sudeste. El segundo estadio representa una continentalización generalizada, asociado a la instalación de sistemas fluviales y fluvio-eólicos, ambos con una dirección de transporte hacia el norte. La sucesión muestra en general un arreglo agradacional. La base de este segundo estadio corresponde a una discontinuidad subaérea regional (DS1), desarrollada durante un inicio del descenso relativo del nivel de base. El tercer estadio representa la instalación y expansión de sistemas eólicos y fluvio-eólicos con una tendencia vertical de humidificación. La base de este estadio corresponde a una superficie de deflación de extensión regional interpretada como una superficie de deriva de arena de gran escala (SDA). Este tercer estadio habría evolucionado durante un ascenso relativo del nivel de base. El cuarto estadio representa la reinstalación de un sistema fluvial en toda el área de estudio, el cual se habría vinculado con áreas de aporte al sur y oeste. Este estadio muestra un arreglo interno agradacional y se delimita en la base por una discontinuidad subaérea regional (DS2), originada en el transcurso del descenso relativo del nivel de base. El quinto estadio representa el desplazamiento del sistema fluvial hacia el interior del continente, asociado en el oeste del área de estudio a la expansión de un subsistema fluvial distal. Hacia el este, el sistema se volvío fluvio-eólico de dominio fluvial, pero todos los cursos (perennes o efímeros) transportaban material mayormente hacia el norte. El registro sedimentario del quinto estadio muestra un arreglo retrogradacional y su evolución habría tenido lugar en respuesta a un ascenso relativo del nivel del nivel de base. En este contexto, la superficie basal del estadio representa una superficie transgresiva (ST). Finalmente, el sexto estadio representa la migración de la línea de costa hacia el sur del área de estudio, con la instalación de un sistema estuarino dominado por olas y su consecuente retrogradación en el área de estudio. La base de este estadio corresponde a una superficie neta y diacrónica. El límite superior del estadio 6 tiene lugar a partir de reemplazo del sistema estuarino por un sistema marino profundo, y se interpreta como una zona de máxima inundación. Durante el Valanginiano Temprano la Cuenca Neuquina representó una cuenca de trasarco que atravesó un periodo significativo reconfiguración de los sistemas deposicionales en respuesta a un evento de caída del nivel de base de largo término. Este periodo de cambio se habría desarrollado en respuesta a la acción combinada de la tectónica y la eustacia, que resultó en una tasa de acomodación negativa asociado a un incremento en la tasa de aporte de sedimentos. En forma particular, la ocurrencia de un pulso de ascenso del nivel de base de corto término, habría favorecido la agradación excepcional de los sistemas continentales durante las condiciones de mar bajo. En este contexto, la instalación y evolución de los sistemas continentales durante los estadios 2 y 4, registran dos episodios de significativa erosión y reconfiguración paleoambiental. Como resultado de dichos episodios habría tenido lugar el desarrollo de discontinuidades subaéreas (DS1 y DS2). La superficie DS2 trunca a la superficie DS1 en el norte del área de estudio y se correlaciona con la Discontinuidad Intravalanginiana descripta en el sector centro-norte de Neuquén. Sobre la base de este criterio, se definieron dentro de la sucesión de interés tres secciones estratigráficas conformadas por uno o más estadios evolutivos: sección inferior (estadio 1), sección media (estadios 2 y 3) y sección superior (estadios 4, 5 y 6). Desde el punto vista litoestratigráfico, los depósitos transicionales de la sección inferior corresponden a la Formación Quintuco, mientras que los depósitos continentales de la sección media fueron asignados a una nueva unidad litoestratigráfica denominada aquí, Formación Rincón del Mangrullo. Finalmente, los depósitos continentales y transicionales de la sección superior, corresponden a la Formación Mulichinco. En forma adicional a los objetivos específicos planteados para este trabajo, este estudio representa un aporte significativo en la comprensión de las dimensiones, anatomía interna y distribución de facies arenosas, dentro de la cuña de mar bajo en el subsuelo. En este sentido, los resultados de este trabajo tienen implicancias en la caracterización de heterogeneidades a distintas escalas, en particular, en la identificación de compartimientos de potenciales reservorios vinculados a la sucesión estudiada. Por su parte, este trabajo permitió establecer que en el margen austral de la cuenca se halla el registro de una compleja historia de reconfiguración, experimentada por los sistemas continentales valanginianos durante condiciones de mar bajo. Como resultado, este caso de estudio demuestra que los márgenes de cuenca de trasarco podrían constituir lugares exclusivos para el estudio de sistemas continentales en contexto de mar bajo y el reconocimiento de cambios significativos en sus configuraciones. De esta forma, el trabajo aquí presente conlleva una aplicación potencial para la comprensión de la dinámica de sistemas continentales y la elaboración de reconstrucciones paleogeográficas robustas en márgenes de cuencas semi-cerradas, tectónicamente activas.