Kerogen characterization of the Vaca Muerta Formation (Tithonian–Valanginian), at Mallín Quemado and Puerta Curaco, Neuquén Basin, central-west Patagonia, Argentina. Palynofacies and geochemical approach

Abstract

This contribution integrates palynofacies, organic geochemical and sedimentological analyses to characterize the depositional environment and the kerogen properties related to the hydrocarbon source potential of the Vaca Muerta Formation at the Mallín Quemado Norte (MQN) and Puerta Curaco (PC), Neuquén Basin, Argentina. Thirty-five outcrop samples were analyzed for palynofacies and total organic carbon (TOC). At MQN, five palynofacies types and sedimentological evidence suggest deposition mainly in an outer shelf marine environment with a variable continental input. At PC, three palynofacies types and sedimentological observations point to accumulation mainly in an outer ramp marine environment with minimal to moderate terrigenous input. Depositional processes involve an interplay of suspension settling from the water column (marine snow) and buoyant plumes, followed by reworking of the seafloor by bottom currents and sediment gravity flows. Under identical hydrodynamic flow conditions, equidimensional phytoclasts respond better to transport sorting than blade-shaped. The first documentation of high-relief organic spheres (HROS) in this unit points to redox oscillation between sulfidic and ferruginous anoxic microenvironments during early diagenesis. Low HROS percentages and crypto-bioturbated strata suggest that bottom waters were not strictly anoxic. Organic carbon preservation may be partly related to the role of extracellular polymeric substances as an organic matter encapsulator. The kerogen aligns with type III-IV, and TOC values are mainly high (MQN: up to 4.69%; PC: 4.9–10.4%). Although an over-mature state cannot be entirely ruled out (highly dark palynological matter), the poor preservation of the kerogen suggests a negligible hydrocarbon potential.Esta contribución integra análisis palinofacial, geoquímico orgánico y sedimentológico para caracterizar el ambiente depositacional y las propiedades del querógeno asociadas al potencial de roca madre de hidrocarburos de la Formación Vaca Muerta en Mallín Quemado Norte (MQN) y Puerta Curaco (PC), Cuenca Neuquina, Argentina. Se analizaron 35 muestras para palinofacies y carbono orgánico total (COT). En MQN, cinco palinofacies tipo y evidencia sedimentológica sugieren depositación principalmente en ambiente marino de plataforma externa con aporte continental variable. En PC, tres palinofacies tipo y observaciones sedimentológicas sugieren acumulación principalmente en ambiente marino de rampa externa con aporte terrígeno mínimo a moderado. Los procesos depositacionales involucran interacción entre decantación desde columna de agua (nieve marina) y plumas flotantes, con retrabajo posterior del fondo marino por corrientes y flujos gravitacionales. Bajo condiciones hidrodinámicas idénticas, los fitoclastos equidimensionales responden mejor a la selección por transporte que los con forma de tablilla. El primer registro de esferas orgánicas de alto relieve (HROS) en esta unidad apunta a oscilación redox entre microambientes anóxicos sulfídicos y ferruginosos durante la diagénesis temprana. Bajos porcentajes de HROS y estratos criptobioturbados sugieren aguas del fondo no estrictamente anóxicas. La preservación del carbono orgánico podría estar parcialmente relacionada con sustancias poliméricas extracelulares encapsuladoras de materia orgánica. El querógeno se alinea con el tipo III-IV y los valores de COT son principalmente altos (MQN: hasta 4.69%; PC: 4.9–10.4%). Aunque no puede descartarse totalmente un estado de sobremadurez (materia palinológica altamente oscura), la pobre preservación del querógeno sugiere un potencial de hidrocarburos negligible.