Sedimentología e icnología de la formación río Mayer, cuenca Austral, provincia de Santa Cruz, Argentina

Abstract

El presente trabajo de tesis doctoral se centró en el estudio sedimentológico e icnológico de las sedimentitas marinas de la Formación Río Mayer, depositada en el Cretácico inferior de la Cuenca Austral. Dicha cuenca se ubica en el extremo suroccidental de la Patagonia abarcando un sector de Sudamérica que incluye el sur de Argentina y Chile, y representa una de las más importantes cuencas productoras de hidrocarburos de Argentina. El área de estudio contempla la región entre los lagos San Martín y Argentino en la Provincia de Santa Cruz. Se seleccionaron tres regiones dentro del área de estudio para concentrar las tareas realizadas, que consistieron en el relevamiento de 13 secciones sedimentológicas de detalle (escala 1:100) identificándose las litologías participantes, las estructuras sedimentarias primarias, el contenido paleontológico, la geometría de los cuerpos de rocas, su orientación, y los contactos con la unidades infra y suprayacentes. A su vez, se efectuó un muestreo sistemático a fin de realizar estudios composicionales mediante difracción de rayos X, petrografía y geoquímica. Un tratamiento especial se le dio a las trazas fósiles, las que se fotografiaron y describieron detalladamente en el campo, para la posterior identificación taxonómica y análisis paleoambiental. Una de las localidades, la Seccional Río Guanaco, posee los mejores y más completos afloramientos de la unidad, razón por la cual allí se concentraron los análisis de laboratorio. A partir del trabajo de campo en la Seccional Río Guanaco se dividió a la Formación Río Mayer en 3 secciones, la sección inferior se compone casi exclusivamente de pelitas negras con intercalaciones de margas, la sección media es de composición margosa y la sección superior está formada por pelitas negras con frecuentes intercalaciones de areniscas. El análisis de facies sedimentarias permitió discriminar 18 facies sedimentarias que se agruparon en tres asociaciones de facies. La primera asociación de facies corresponde a los depósitos tradicionalmente atribuidos a la Formación Río Mayer, o sea, sedimentos depositados en un paleoambiente de plataforma externa dominado por los procesos hemipelágicos. La segunda asociación de facies corresponde a una plataforma externa influenciada por un sistema deltaico, el cual genera la intercalación de areniscas depositadas a partir de flujos turbidíticos distales. Finalmente, la tercera asociación está caracterizada por depósitos de prodelta. El empleo de difractometría de rayos X permitió caracterizar mineralógicamente los depósitos de esta unidad. Se analizaron 119 muestras, las cuales se componen de proporciones variables de cuarzo (dominante), calcita, plagioclasas y arcillas. La fracción fina se compone de illita, interestratificados de illita y esmectita (I/S), clorita y caolinita. Hay dos arreglos principales, la sección inferior de la unidad está dominada por illita y la sección superior por clorita. Sólo se registró esmectita en las muestras provenientes del prodelta en la región del Lago San Martín. Se determinó el grado diagenético de la unidad a partir del empleo de los interestratificados IS, y en general todas las muestras se encuentran mayoritariamente en la mesodiagénesis. Se realizó el análisis petrográfico de 51 cortes delgados de areniscas, pelitas, margas, glauconitas, calizas y trazas fósiles de la Formación Río Mayer. A partir de las modas detríticas las muestras son vaques líticos ó feldespáticos, a excepción de una arenisca subarcósica. En cuanto a la procedencia de las areniscas se definieron 4 poblaciones, que se separan por edad y paleoambiente, dos poblaciones tienen afinidad con los campos de orógeno reciclado y arco volcánico y dos poblaciones con el bloque continental. En las margas y pelitas es notoria la participación de materia orgánica y de microfósiles. Los análisis geoquímicos de roca total permitieron determinar que el grado de meteorización en general es moderado, y no se aleja del comportamiento esperado para rocas pelíticas. Se observó que la concentración de algunos elementos mayoritarios está ligada a la abundancia de algunos grupos de arcillas. Desde el punto de vista de la proveniencia hay una tendencia evolutiva desde composiciones ácidas en la sección inferior a ácida-intermedia en las secciones media y superior. Sobre la base de los diagramas de discriminación tectónica, el ambiente en el cual se depositaron las muestras estaría representado entre el margen continental activo y arco volcánico. Se cuantificó el Carbono Orgánico Total, y se observó que la sección inferior y el inicio de la sección superior poseen los valores más elevados, comparables con los necesarios para ser considerados roca madre de hidrocarburos. El análisis de los isótopos estables de O y C reveló que las rocas de esta formación están en mayor o menor medida alteradas diagenéticamente. Sin embargo se pudo registrar una tendencia positiva en la sección media de la unidad que podría correlacionarse con el evento generalizado de anoxia oceánica denominado Weissert (Valanginiano). Si se comparan los resultados geoquímicos de las pelitas de esta unidad con los valores de las vulcanitas de la Provincia volcánica del Chon-Aike (rocas volcánicas jurásico-cretácicas de Patagonia), queda muy clara la afinidad de las rocas aquí analizadas con las provenientes del sin-rift de la Cuenca Austral. En definitiva, las distintas fuentes de información utilizadas (principalmente petrografía, geoquímica y difracción de rayos X), sugieren que la depositación de la Formación Río Mayer fue coetánea con el desarrollo de un arco volcánico al menos desde el Valanginiano. Dicho arco volcánico tuvo mayor influencia sobre la unidad en la región norte del área de estudio. Se identificó en la Formación Río Mayer una importante icnofauna, sobre la cual muy poco se conocía, y se describieron un total de 8 icnogéneros para esta unidad: Bergaueria, Chondrites, Gyrolithes, Ophiomorpha, Palaeophycus, Teredolites, Thalassinoides y Zoophycos. Se reconoció una icnofacies de Zoophycos, que se presenta de dos maneras diferentes, la primera se ubica en la sección media y está muy desarrollada, la segunda se encuentra en la parte final de la unidad, donde la frecuencia de flujos turbidíticos interrumpe el normal desarrollo de la icnofacies. La distribución de icnogéneros permite reconocer tres asociaciones de icnofósiles. La icnoasociación I incluye a los icnogéneros de Zoophycos, Chondrites y Bergaueria. La icnoasociación II se compone de los icnogéneros Chondrites, Ophiomorpha, Palaeophycus y Zoophycos, y la icnoasociación III incluye a solo dos icnogéneros, Teredolites y Gyrolithes. Utilizando correlaciones temporales se generaron dos modelos: el Modelo Icnológico Valanginiano, que incluye la icnofacies de Zoophycos en la zona sur del área de estudio y la icnofacies de Cruziana en el norte, y el Modelo Icnológico Albiano, que se compone de la icnoasociación II en el sur y la icnoasociación III del norte. Se utilizó diversas fuentes de información (icnología y geoquímica principalmente) para reconstruir la curva relativa de paleo-oxigenación a partir de la cual se reconocieron 4 sectores bien diferenciados en la Formación Río Mayer que varían entre anóxicos y disóxicos.A partir de la utilización del modelo estratigráfico secuencial y el reconocimiento de superficies claves se generó un modelo estratigráfico-secuencial para el Cretácico inferior de la Cuenca Austral, en el cual se identificaron 3 secuencias de tercer orden compuestas por cortejos Transgresivo y de Mar Alto desarrolladas entre el Titoniano y el Aptiano. Posteriormente, desde el Aptiano hasta el Cenomaniano inferior se registran condiciones regresivas asociadas al sistema deltaico de la Formación Piedra Clavada. Este esquema fue cotejado con otros previamente referidos para el Cretácico inferior de la Cuenca Austral. Los afloramientos de la Formación Río Mayer son equivalentes a los de la Formación Zapata de la Cuenca de Rocas Verdes (Chile), pero se diferencian en la ubicación paleogeográfica, ya que la Formación Río Mayer representa la sedimentación en plataforma externa mientras que la Formación Zapata corresponde a los ambientes de cuenca profunda. Por último, cabe destacar que la Formación Río Mayer posee todos los atributos necesarios para incorporarse al nuevo horizonte exploratorio: Yacimientos de Hidrocarburos no Convencionales (Shale oil- Shale gas). Los contenidos moderados a altos de COT, el estadio de diagénesis alcanzado, los importantes espesores y la gran distribución areal hacen que esta unidad sea muy propicia para la búsqueda de nuevas reservas hidrocarburíferas en la Cuenca Austral.

Environmental factors affecting the development of the Zoophycos ichnofacies in the Lower Cretaceous Río Mayer Formation (Austral Basin, Patagonia)

“…This volcano-sedimentary complex is highly variable in thickness, reaching up to 150 m at the San Martín Lake (120 km northwards from Río Guanaco locality), while toward the south it is more than 1000 m thick (Riccardi, 1971;Ramos et al, 1982;Kraemer and Riccardi, 1997). On top of this complex, shallow-marine deposits of the Springhill Formation accumulated between the Tithonian and the Berriasian in response to an initial transgressive phase (Kraemer and Riccardi, 1997;Richiano, 2012). In the study area this unit varies in thickness between 15 and 70 m and fills half-grabens over the El Quemado Complex (Kraemer and Riccardi, 1997;Richiano, 2012).…”

“…On top of this complex, shallow-marine deposits of the Springhill Formation accumulated between the Tithonian and the Berriasian in response to an initial transgressive phase (Kraemer and Riccardi, 1997;Richiano, 2012). In the study area this unit varies in thickness between 15 and 70 m and fills half-grabens over the El Quemado Complex (Kraemer and Riccardi, 1997;Richiano, 2012). The acceleration of the transgression during the Berriasian led to the accumulation of black shales of the Río Mayer Formation, marking the first episode of offshore sedimentation in the basin and the onset of postrift conditions (Arbe, 2002;Richiano, 2012).…”

“…In the study area this unit varies in thickness between 15 and 70 m and fills half-grabens over the El Quemado Complex (Kraemer and Riccardi, 1997;Richiano, 2012). The acceleration of the transgression during the Berriasian led to the accumulation of black shales of the Río Mayer Formation, marking the first episode of offshore sedimentation in the basin and the onset of postrift conditions (Arbe, 2002;Richiano, 2012).…”

Distinguishing Similar Volcanic Source Areas From An Integrated Provenance Analysis: Implications for Foreland Andean Basins

“…Thermal Subsidence Stage.-Subsequent, thermal subsidence deposited the typical transgressive quartzose sandstones of the Springhill Formation. The Springhill Formation broadly overlaps the margins of the initial half-graben, and is overlain by a thick deep-marine succession, characterized by alternating black mudstones and marls of the Rı ´o Mayer Formation, which extends to the Albian (Richiano 2012). Towards the end of this stage (early Aptian-Albian), a large passive-margin delta system, the Piedra Clavada Formation, developed in the northern and eastern sectors of the basin.…”

Sedimentología, trazas fósiles y evolución diagenética de la Formación Calafate, Cretácico Superior de la Cuenca Austral, Provincia de Santa Cruz, Argentina

“…Al norte de la cuenca la etapa de subsidencia termal (Tithoniano -Albiano) se relaciona con la depositación de la Formación Río Mayer y la progradación del delta de la Formación Piedra Clavada (Arbe, 2002), mientras que al sur con el desarrollo de una cuenca marginal conocida como cuenca de Rocas Verdes (Dalziel, 1981;Zilli et al, 2002), resultado de formación de corteza oceánica y apertura del Mar del Wedell (Robbiano et al, 1996). Al sur, durante esta etapa, se acumularon los depósitos marinos someros de la Formación Springhill y los depósitos marinos profundos de la Formación Río Mayer, como respuesta a una transgresión marina (Biddle et al, 1986;Kraemer y Riccardi, 1997;Rodríguez y Miller, 2005;Richiano, 2012;Cuitiño et al, 2019). La depositación de la Formación Río Mayer fue contemporánea con el desarrollo del Batolito Patagónico Sur (Hervé et al, 2007;Richiano et al, 2019), que se formó en el lado occidental del orógeno andino compuesto por plutones calcoalcalinos de composiciones desde gabros a granitos (Bruce et al, 1991).…”