Sedimentary facies and palynofacies assemblages in an Eocene perennial lake, Lumbrera formation, northwest Argentina

Abstract

The combined application of sedimentary facies and palynofacies analyses constitutes a valuable method for paleoenvironmental andpaleoclimatic reconstructions, especially in continental strata in which fossil information is scarce or absent. In this paper, we present anintegrated model based on this methodology for the Eocene lacustrine rocks of the Lumbrera Formation in northwest Argentina. The newdata contribute to the understanding of the evolution of the final post-rift stage of the Salta Group in northwest Argentina.The lacustrine deposits of the Lumbrera Formation are named Faja Verde I and Faja Verde II. In the Alemanı ́a area, the Faja Verde IIconsists of green claystones and mudstones interbedded with sandstones and deposited in a perennial lake and fluvio-dominated deltacomplex. In addition, there are two major cycles that are separated by a flooding surface. The basal cycle is a retrogradational parasequenceset, and the upper cycle is a progradational parasequence set. The palynofacies analysis and organic matter analytical data (TOC and PyrolysisRock-Eval) of each sedimentary facies are closely related to the dynamics of the depositional environment. Proximal prodelta (Palynofaciesassociation I), distal prodelta (Palynofacies association II), lacustrine (Palynofacies association III), and interdistributary bay fill(Palynofacies association IV) subenvironments are differentiated. Each is characterized by a definitive relationship of phytoclasts, amorphous,palynomorphs, fluorescence index, quality, and quantity of the organic matter. The variation of occurrence of thePediastrum–Botryococcusalgae reflects fluctuations in the level of water related to identified cycles of shallowing.El uso combinado del análisis de facies sedimentarias y palinofacies brinda una herramienta válida para las reconstrucciones paleoambientales y paleoclimáticas de una cuenca, especialmente en secuencias continentales donde la información a partir del registro fósiles escasa o está ausente. En este trabajo se presenta un modelo sedimentario que surge de la integración de ambos métodos llevado a cabo en las rocas de origen lacustre de la Formación Lumbrera en el noroeste argentino. Finalmente los nuevos datos contribuyen al conocimiento general sobre la evolución del estadio final de post-rift del Grupo Salta en el noroeste argentino. La Formación Lumbrera (Eoceno) argentino presenta en su tercio inferior una intercalación de depósitos lacustres, denominados Faja Verde I y Faja Verde II. En la localidad de Alemania la Faja Verde II, esta ́formada por arcilitas y limolitas verdes y grises, con intercalaciones de areniscas, depositados en un lago perenne y delta fluvio-dominado. Se reconocieron dos ciclos estratigráficos mayores separados por una superficie de inundación. El ciclo basal formado por parasecuencias con arreglo retrogradante y el superior integrado por parasecuencias progradantes. El análisis de palinofacies y los datos analíticos de materia orgánica (COT y Pirólisis Rock-Eval) de cada facies sedimentaria identificada, esta ́en estrecha relación con la dinámica del ambiente deposicional. Se diferenciaron los siguientes subambientes: Prodelta proximal (asociación de palinofacies I), Prodelta distal (asociacio ́n de palinofacies II), lacustre (asociación de palinofacies III) y bahía interdistributaria (asociación de palinofacies IV) cada uno caracterizado por una determinada relación de fitoclastos, amorfos, palinoformos, índice de fluorescencia, calidad y cantidad de la materia orgánica. Ha sido observado que las variaciones en la relación de las algas Pediastrum–Botryococcus reflejan fluctuaciones del nivel de agua relacionadas con los ciclos de somerización identificados.