Petrología, geoquímica y diagénesis de sedimentitas y fósiles carbonáticos del Jurásico superior-Cretácico inferior de las cuencas Neuquina y Austral, Argentina
Authors:   , Gómez Dacal Alejandro Rubén 
Published: August 2019

El siguiente trabajo de tesis se construyó a partir de tres objetivos fundamentales. En primer lugar, la descripción desde el punto de vista petrográfico, geoquímico y diagenético de los niveles de sedimentitas y fósiles carbonáticos del Jurásico superior- Cretácico inferior representados en las Cuencas Neuquina (Formaciones Vaca Muerta y Chachao) y Austral (Formaciones Springhill y Río Mayer). En segundo término, el análisis del clima en el intervalo Tithoniano- Valanginiano a partir de datos geoquímicos. En última instancia, la correlación entre las cuencas utilizando distintas herramientas metodológicas como contenido faunístico, estratigrafía secuencial y quimioestratigrafía. La metodología utilizada consistió en seis etapas de trabajo: recopilación cartográfica y bibliográfica, labores de campo, análisis de laboratorio (representaron el periodo más extenso e innovador), dos instancias de tareas de gabinete y el procesamiento intelectual de la información. A partir de una minuciosa revisión de antecedentes bibliográficos y cartográficos se seleccionaron dos áreas de estudio: la Plataforma Mendocina, localizada en los alrededores de la ciudad de Malargüe, en el sur de la Provincia de Mendoza, y el sector entre los lagos Argentino y San Martín al sudoeste de la Provincia de Santa Cruz, entre las localidades de El Calafate y Tres Lagos. Las cuatro formaciones estudiadas (Vaca Muerta, Chachao, Springhill y Río Mayer) fueron asignadas a intervalos temporales. En el caso de la Cuenca Neuquina, sobre la base de las biozonas de amonites y en la Cuenca Austral teniendo en cuenta las asociaciones faunísticas. Este acotamiento temporal permitió esbozar una primera correlación entre las dos cuencas. Durante las tareas de campo se realizaron seis perfiles sedimentarios de detalle (Río Salado, Puesto Loncoche y Cuesta del Chihuido en la Cuenca Neuquina, y Subida del Chancho, Río Guanaco y Cerro Hobler en la Cuenca Austral). Posteriormente, se definieron veintisiete facies sedimentarias, las cuales se agruparon según su relación vertical y lateral en diez asociaciones de facies, cinco correspondientes a la Cuenca Neuquina y cinco a la Cuenca Austral. En la Cuenca Neuquina se establecieron las asociaciones de facies de cuenca, rampa externa distal, rampa externa proximal, rampa media distal y rampa media proximal. A partir de ellas se interpretó como ambiente de depositación una rampa carbonática/mixta. Por otro lado, en la Cuenca Austral se definieron las asociaciones de facies de plataforma externa, plataforma interna, shoreface, foreshore y fluvial. A partir de dichas asociaciones se definieron dos ambientes de acumulación: sistema de plataforma marina silicoclástica/mixta y sistema fluvial. A partir del análisis estratigráfico secuencial se concluyó que existen cinco cortejos principales limitados por superficies estratigráficas que pueden ser reconocidas en ambas cuencas. Este análisis permitió una segunda instancia de correlación que resultó coincidente con la primera basada en el contenido faunístico. Se realizó una descripción composicional, tanto elemental como mineralógica, de las unidades estudiadas. Para esta caracterización se llevaron a cabo, según la granulometría y naturaleza (carbonática, silicoclástica o mixta) de las rocas, análisis petrográficos, de tinción de láminas delgadas y de difracción de rayos X. En la Cuenca Neuquina, se estudiaron detalladamente las facies pelíticas, carbonáticas y mixtas. En la fracción pelítica, los minerales más abundantes son cuarzo y calcita, cuya suma siempre supera el 90% de la muestra. El incremento en el contenido de cuarzo en todos los casos coincide con una disminución en la calcita y viceversa. Entre los argilominerales se reconocieron illita, interestratificado illita/esmectita (I/S) y esmectita, además de cantidades menores de caolinita y clorita. Las facies carbonáticas son íntegramente esqueletales. Mineralógicamente, están principalmente compuestas por calcita con bajo contenido de magnesio. En cuanto a la preservación tafonómica, es importante destacar que se reconocieron fragmentos de los mismos géneros fósiles desde totalmente fragmentados hasta con las valvas articuladas y en posición de vida. Las rocas mixtas son escasas, y se diferencian de las carbonáticas por la presencia de pequeños porcentajes de elementos terrígenos. En la Cuenca Austral, se estudiaron detalladamente las facies pelíticas, silicoclásticas y mixtas. La fracción pelítica está compuesta por cuarzo (que constituye el mineral más abundante) y cantidades menores de calcita y arcillas. Entre los argilominerales predominan illita, caolinita y clorita, y en menor medida esmectita e interestratificado I/S. Entre las psamitas y psefitas, la composición es principalmente lítica volcánica. Las rocas mixtas se diferencian de las silicoclásticas por la presencia de bivalvos no ostreidos, algas dasycladáceas y belemnites. A partir del análisis de los datos composicionales se definieron las áreas de procedencia de los elementos detríticos. En la Formación Vaca Muerta, los aportes detríticos provendrían del arco magmático, de terrenos volcánicos triásicos y jurásicos tempranos y desde los depósitos de la subyacente Formación Tordillo. La Formación Chachao esta íntegramente compuesta por elementos esqueletales, lo que denota su carácter intracuencal. La fuente del material terrígeno que compone a las formaciones Springhill y Río Mayer sería el Complejo vulcano- sedimentario El Quemado que las subyace. El estudio de la diagénesis se dividió en cuatro partes teniendo en cuenta las características composicionales y granulométricas: fracción pelítica (Cuenca Neuquina y Austral), facies carbonáticas (Cuenca Neuquina), facies silicoclásticas (Cuenca Austral) y fósiles (Cuenca Neuquina y Austral). En la fracción pelítica se determinó el origen detrítico o autigénico de los argilominerales illita e interestratificado I/S. Además, fue posible cuantificar el grado de alteración diagenética de acuerdo al porcentaje de capas expansivas. En la Formación Vaca Muerta (Cuenca Neuquina), una parte de la illita y los interestratificados I/S presentes son consideradas autigénicas. De acuerdo al porcentaje de capas expansivas, los depósitos habrían experimentado mesodiagénesis temprana. En las formaciones Springhill y Río Mayer (Cuenca Austral), los interestratificados I/S y la mayor parte de la illita son autigénicas. A partir del estudio del porcentaje de capas expansivas, se puede concluir que la Formación Río Mayer habría alcanzado un estadio de mesodiagénesis tardía. En la Formación Springhill, por otro lado, no fue posible cuantificar el grado de alteración diagenética con el empleo de argilominerales. En los niveles carbonáticos de las Formaciones Vaca Muerta y Chachao, se identificaron rasgos diagenéticos correspondientes a los procesos de cementación, neomorfismo, piritización, fosfatización, disolución y compactación. Estos procesos corresponden a los estadios de eogénesis y mesogénesis temprana. La diagénesis afecta de manera diferencial a las facies profundas y someras. Mientras en las facies profundas la diagénesis se caracteriza por el escaso desarrollo de los procesos de cementación marina y neomorfismo, en las facies someras se observan rasgos tales como la abundancia de disolución y neomorfismo y la precipitación de cemento drusiforme, características de la acción de procesos diagenéticos meteóricos. En los niveles de psamitas silicoclásticas y mixtas de la Cuenca Austral, se reconocieron rasgos diagenéticos que corresponden a los procesos de: glauconitización, cementación carbonática marina, cementación cuarzosa, autigénesis de arcillas, cementación carbonática de soterramiento, disolución y compactación. Estos procesos se llevaron a cabo durante los estadios de eogénesis, mesogénesis temprana y mesogénesis tardía. Para la Formación Springhill se han establecido sobre la base de los procesos diagenéticos actuantes, tres trenes diagenéticos correspondientes a las facies fluviales, marinas mixtas y marinas silicoclásticas. El estudio de la diagénesis en fósiles estuvo especialmente enfocado en seleccionar los sectores mejor preservados para realizar estudios geoquímicos y quimioestratigráficos. Se llevó a cabo en ejemplares de ostras (Cuenca Neuquina) y belemnites (Cuenca Austral) escogidos sobre la base de sus atributos tafonómicos, tamaño, espaciamiento, abundancia y distribución. A partir de estudios de catodoluminiscencia y microscopía electrónica de barrido, se puede concluir que la diagénesis afecta de manera diferencial a las distintas microtexturas que componen la conchilla de las ostras y belemnites. Los ostras del género Aetostreon sp. reflejan una muy buena preservación en sus capas con crecimiento foliar, mientras que las de crecimiento “chalky” se ven alteradas. Los belemnites del género Belemnopsis sp. muestran una muy buena preservación de los rostros, pero poseen alta luminiscencia en sectores como la línea apical y el alveolo. Sobre la base del estudio geoquímico de los restos fosilíferos, se definió el potencial de preservación isotópico de las muestras de ambas especies y se caracterizó el agua de mar (temperatura, salinidad, profundidad y oxigenación) en la cual estos organismos vivieron. Los elementos mayoritarios y minoritarios fueron estudiados mediante fluorescencia de rayos X, ICP-AES e ICP-MS. La mayoría de las muestras analizadas se encuentran dentro de los rangos estipulados para el taxón y la época, aunque existe una cantidad menor que presenta enriquecimientos o empobrecimientos diagenéticos. A pesar de esto, no existen correlaciones entre los elementos o relaciones elementales y los datos isotópicos que puedan ser vinculadas con la diagénesis. De esta forma, se concluye que dichas alteraciones no condicionaron los valores isotópicos. A partir de los resultados isotópicos se calcularon paleotemperaturas y paleosalinidades, caracterizando a los mares de las dos cuencas como cálidos (con temperaturas entre 24 y 25 ºC) y euhalinos (con salinidades entre 31 y 35 g/l). Por medio del estudio de las tierras raras e itrio se realizaron importantes observaciones sobre alteraciones diagenéticas, niveles de oxigenación y profundidad de las aguas. A partir del cálculo de enriquecimientos en las MREY, se caracterizó a los valores como primarios (sin alteración diagenética). La anomalía negativa de Ce registrada en todas las muestras de las dos cuencas, refleja que existieron condiciones óxicas en las aguas donde las especies fósiles tuvieron su ciclo de vida. Sobre la base del estudio de los patrones de REY y las anomalías elementales se corroboró que los organismos de la Cuenca Austral vivieron y precipitaron sus conchillas en ambientes más profundos que los de la Cuenca Neuquina. Con los datos de δ13C, δ18O y δ13CORG, se confeccionaron curvas quimioestratigráficas. El análisis de las mismas aportó importante información sobre anomalías isotópicas y facilitó la correlación entre las cuencas. A partir del análisis de las curvas quimioestratigráficas de δ13C se reconoció la excursión isotópica positiva conocida como “anomalía Weissert” (final del Valanginiano temprano y comienzo del Valanginiano tardío) en los afloramientos de ambas cuencas. En la Cuenca Neuquina se observó con valores máximos de ∼2-3‰VPDB, en los niveles de la Formación Chachao. En la Cuenca Austral, por otro lado, es identificada hacia el tope de la Formación Río Mayer inferior y se presenta con un valor máximo de apenas -0,56‰VPDB. En este caso, fue definida como “anomalía fantasma” debido al carácter negativo de la misma, (dado por la precipitación de las conchillas en aguas profundas) y a que el evento es reconocible gracias a la correlación entre curvas de δ13C. El evento Weissert fue restringido en ambas cuencas por su contenido fosilífero y posibilitó la comparación de las secciones estudiadas con otras contemporáneas en diferentes cuencas del mundo. Sobre la base del análisis de las curvas quimioestratigráficas de δ13CORG se pudo concluir que en las secciones Río Salado y Puesto Loncoche, existe una buena correlación con los resultados obtenidos con el material fosilífero, sobre todo hacia el sector de la curva correspondiente al Tithoniano. A partir del análisis integrado de los datos composicionales, geoquímicos y quimiestratigráficos se arribó a conclusiones sobre el paleoclima. Durante el periodo Tithoniano- Valanginiano se habría producido un “greenhouse” a nivel global que habría elevado la temperatura de las aguas. Este evento habría extendido el clima ecuatorial más allá de los trópicos, restringiendo las condiciones frías a unas pocas regiones polares y equilibrando la temperatura de las aguas en estas dos cuencas, separadas por unos 2000 km en sentido norte- sur. El clima durante el intervalo estudiado habría sido cálido y árido, con eventuales períodos con condiciones húmedas denominados “episodios de cambio ambiental”. Estos episodios se ven reflejados en las variaciones más importantes de las curvas quimioestratigráficas de δ13C, pero no en la composición de los depósitos, que tendría como principal factor de control a los cambios relativos en el nivel del mar. El análisis quimioestratigráfico aporta la tercera herramienta de correlación entre cuencas, ya que existe un marcado paralelismo entre las curvas quimioestratigráficas de δ13C de los perfiles sedimentarios Puesto Loncoche (Cuenca Neuquina) y Río Guanaco (Cuenca Austral). El análisis de las curvas quimioestratigráficas, el contenido fosilífero y las superficies estratigráficas constituyen una herramienta eficiente que permitió establecer la evolución temporal comparada del intervalo Tithoniano- Valanginiano en las cuencas Neuquina y Austral. A modo de conclusión, es posible aseverar que existieron en ambas cuencas historias depositacionales y diagenéticas distintas que compartieron un mismo contexto climático.