Icnología de la Formación Lajas (Jurásico Medio), Grupo Cuyo, Cuenca Neuquina

Abstract

Este trabajo de tesis doctoral se enfocó en el estudio sedimentológico e icnológico de las sedimentitas de la Formación Lajas, depositada en el Jurásico medio de la Cuenca Neuquina. Dicha cuenca se ubica en el oeste de la Patagonia, abarcando una amplia área que comprende sectores de Chile, Mendoza, La Pampa, Río Negro y casi la totalidad de la Provincia de Neuquén, siendo una cuenca muy estudiada por su excelente registro sedimentológico que abarca desde el Triásico hasta el Paleógeno, y por su importancia desde el punto de vista de la industria petrolera. La Formación Lajas registra sedimentos principalmente depositados en ambientes marinos transicionales, que han sido interpretados principalmente como sistemas deltaicos. En la bibliografía ha habido distintas interpretaciones en distintos afloramientos de la Formación Lajas respecto a los procesos que dominan los sistemas deltaicos (procesos fluviales, de oleaje y de marea): El área de estudio se centra en el subsuelo del sector del Engolfamiento de la Cuenca Neuquina. El material de estudio corresponde a 7 testigos coronas de las áreas Sierra Barrosa-Aguada Toledo, Barrosa Norte y Huincul Norte, que representan muestras de subsuelo correspondientes a las tres divisiones estratigráficas que se han realizado en la zona para la Formación Lajas (Lajas Inferior, Lajas Medio y Lajas Superior). Se reconocieron un total de 14 facies sedimentarias en todos los testigos de subsuelo analizados para la Formación Lajas, diferenciados en 2 facies de pelitas, 2 heterolíticas, 7 de areniscas y 3 de conglomerados. Estas facies sedimentarias fueron agrupadas en 5 asociaciones de facies distintas, las cuales se asignaron a un ambiente en particular. La Asociación de Facies 1 corresponde a un ambiente de barras de desembocadura de frente deltaico, que se encuentra dominado principalmente por depósitos arenosos. La Asociación de Facies 2 se interpreta como correspondiente a canales distributarios, y comprende a las facies más gruesas. Estos depósitos se interpretan como rellenos de canales distributarios en planicie deltaica, a veces llegando hasta el frente deltaico proximal, erosionando los depósitos de barras de desembocadura. La Asociación de Facies 3 corresponde a ambientes de planicie intedistributaria, y esta integrada por las facies finas, heterolíticas y psamíticas, dominando las pelitas y facies heteroliticas. La Asociación de Facies 4 se interpreta como barras de oleaje. Esta asociación de facies está dominada por facies psamíticas y es similar a la Asociación de Facies 1, pero muestra evidencias de oleaje y tormentas. La Asociación de Facies 5 pertenece a un ambiente de prodelta y está dominada por facies pelíticas, con intercalaciones de facies psamíticas. El análisis icnotaxonómico de la icnofauna presente en los testigos coronas estudiados permitió determinar 22 trazas fósiles diferentes, 15 icnotaxones y 4 estructuras sedimentarias biogénicas (no clasificables): Ophiomorpha irregulaire, Gyrolithes isp., Haenzchellinia isp., Parahaentzschelinia isp., Macaronichnus isp., Teichichnus isp., Taenidium isp., Thalassinoides isp., Planolites isp., Chondrites isp., Arenicolites isp., Rhizocorallium isp., Skolithos isp., Zoophycos isp., Teredolites isp., rizolitos, estructuras de “Mantle & Swirl”, criptobioturbación y estructuras de escape (fugichnia). Su recurrencia en los depósitos condujo a la determinación de 5 Asociaciones de Trazas Fósiles diferentes. La Asociación de Trazas Fósiles 1 está compuesta por Ophiomorpha irregulaire, Gyrolithes isp. Haentzschelinia isp., Parahaenzchellinia isp., Chondrites isp., Thalassinoides isp. Planolites isp., Rhizocorallium isp. Skolithos isp., y Arenicolites, criptobioturbación. Se interpreta como desarrollada en condiciones marinas abiertas, de energía media a alta, de salinidad normal, oxigenación normal, con abundante materia en suspensión, que se podría asignar a una icnofacies de Skolithos a Cruziana empobrecida. La Asociación de Trazas Fósiles 2 está integrada por Planolites isp. Teichichnus isp, Chondrites isp., Rizocorallium isp., Thalassinoides isp., Haenzchellinia isp., y estructuras de “Mantle & Swirl”. Corresponde a condiciones ambientales de baja energía y se interpreta como una icnofacies de Cruziana empobrecida. La Asociación de Trazas Fósiles 3 está compuesta por Taenidium isp., rizolitos, Planolites isp. Se interpreta como de ambientes de baja energía, con procesos pedogenéticos y posibles exposiciones aéreas, correspondientes a depósitos de planicie interdistributaria. La Asociación de Trazas Fósiles 4 está representada por Macaronichnus isp., O. irregulaire., Gyrolithes isp., Planolites isp., Thalassinoides isp. y Teichichnus isp. Se asigna a ambientes de muy alta energía, correspondientes a barras de tormenta. Finalmente, la Asociación de Trazas Fósiles 5 sólo contiene Zoophycos, isp, y Planolites isp. Correspondería a un ambiente de baja energía, con cierta restricción de oxígeno, posiblemente prodelta. Desde el punto de vista paleobiológico se interpretó una nueva estrategia etológica de construcción de los pellets para Ophiomorpha irregulaire, así como también para Gyrolithes isp., que consiste en pellets con recubrimiento de restos vegetales y un núcleo arenoso. Ambas trazas fósiles son las más abundantes y conspicuas a lo largo de toda la sucesión estudiada. Asimismo, se estableció una relación genética entre ambos icnotaxones, interpretados como realizados por el mismo productor. La presencia de restos vegetales (fitodetritos) en los sedimentos, y su relación con los depósitos fluvio-derivados, así como el análisis de las trazas fósiles permitió una mejor delineación de la dominancia de los procesos fluviales y los marinos. Se reconocieron 2 superficies de Glossifungites que representan discordancias formadas durante eventos erosivos y posterior colonización. En un caso, correspondería a cambios autigénicos propios de sistemas deltaicos (migración de lóbulos deltaicos y avulsión de canales). En el otro caso se interpreta como una superficie de importancia estratigráfica, relacionada con la variación del nivel del mar, y que marca el límite entre el Lajas Medio y el Lajas Superior Existen numerosas variaciones respecto a las Asociaciones de Trazas Fósiles, interpretadas como producto de factores de control ambiental (salinidad, turbidez, oxigenación), siendo mucho menos diversas las asociaciones en las sucesiones deltaicas dominadas por procesos fluviales, que en los ambientes deltaicos dominados por mareas u oleaje, debido principalmente a la baja salinidad producto de las descargas fluviales. La integración de los datos icnológicos a las interpretaciones basadas en datos sedimentológicos y de pozo permitió alcanzar modelos ambientales de mayor precisión. Se interpretó a la sucesión como la progradación de sistemas deltaicos, principalmente fluvio-dominados, con la evidencia de oleaje en sectores laterales. Los mismos pasan de ambientes de frente deltaico a planicie, pero también se evidencian ciclos regresivos y transgresivos menores (un ciclo regresivo en el Lajas Inferior, y un ciclo transgresivo en el Lajas Medio). Los modelos desarrollados durante este trabajo evidencian el potencial futuro de la aplicación de estas metodologías para realizar modelos predictivos similares, que son de enorme importancia para la prospección de hidrocarburos, en cualquier formación productiva.

This doctoral thesis work focused on the sedimentological and icnological study of the sediments of the Lajas Formation, deposited in the Middle Jurassic of the Neuquén Basin. This basin is located in the west of Patagonia, covering a wide area that includes sectors of Chile, Mendoza, La Pampa, Río Negro and almost the whole of the Province of Neuquén, being a well-studied basin due to its excellent sedimentological record from the Triassic to the Paleogene, and its importance from the oil industry point of view. The Lajas Formation records sediments mainly deposited in transitional marine environments, which have been interpreted primarily as deltaic systems. In the literature there have been different interpretations in different outcrops of the Lajas Formation regarding the processes that dominate the deltaic systems (fluvial, wave and tidal processes): The study area focuses on the subsurface of the Engulfment sector of the Neuquén Basin. The study material corresponds to 7 core samples from the Sierra Barrosa-Aguada Toledo, Barrosa Norte and Huincul Norte areas, representing subsurface samples corresponding to the three stratigraphic divisions that have been carried out in the area for the Lajas Formation (Lajas Inferior, Lajas Medio and Lajas Superior). A total of 14 sedimentary facies were recognized in all the subsoil cores samples analyzed for the Lajas Formation, differentiated into 2 mudstone facies, 2 heterolithic, 7 sandstone and 3 conglomerates. These sedimentary facies were grouped into 5 distinct facies associations, which were assigned to a particular environment. Facies Association 1 corresponds to an environment of delta-front mouth bars, which is dominated mainly by sandy deposits. Facies Association 2 is interpreted as distributive channels and includes the coarser grain facies. These deposits are interpreted as fillings of distributive channels in the deltaic plain, sometimes reaching up to the proximal delta front, eroding mouthbars deposits. Facies Association 3 corresponds to intedistributary plain environments, and is integrated by the fine grain, heterolithic and psamitic facies, dominating mudstone and heterolithic facies. Facies Association 4 is interpreted as wave influenced bars. This Facies Association is dominated by psamitic facies and is similar to Facies Association 1 but showing evidence of waves and storms. Facies 5 Association is interpreted as a prodelta environment and is dominated by mudstone facies, with interbedded psamitic facies. The ichnotaxonomical analysis of the ichnofauna present in the studied core simples allow to determine 22 different trace fossils, 15 ichnotaxa and 4 biogenic sedimentary structures (not classifiable): Ophiomorpha irregulaire, Gyrolithes isp., Haenzchellinia isp., Parahaentzschelinia isp., Macaronichnus isp., Teichichnus isp., Taenidium isp., Thalassinoides isp., Planolites isp., Chondrites isp., Arenicolites isp., Rhizocorallium isp., Skolithos isp., Zoophycos isp., Teredolites isp., root traces, de “Mantle & Swirl” structures, cryptobioturbation and scape structures (fugichnia). Its recurrence in the deposits led to the determination of 5 different Trace Fossil Associations. Trace Fossil Association 1 is composed by Ophiomorpha irregulaire, Gyrolithes isp. Haentzschelinia isp., Parahaenzchellinia isp., Chondrites isp., Thalassinoides isp. Planolites isp., Rhizocorallium isp. Skolithos isp., Arenicolites isp, cryptobioturbation. It is interpreted as developed in open marine conditions, with medium to high energy conditions, normal salinity, normal oxygenation, with abundant suspended matter, which could be assigned to a Skolithos to impoverished Cruziana. Trace Fossil Association 2 is composed by Planolites isp., Teichichnus isp, Chondrites isp., Rizocorallium isp., Thalassinoides isp., Haenzchellinia isp., and“Mantle & Swirl” structures. It corresponds to low energy environmental conditions and is interpreted as an impoverished Cruziana icnofacies. Trace Fossil Association 4 is composed by Taenidium isp., root traces, Planolites isp. It is interpreted as low energy environments, with pedogenic and possible areal exposure, corresponding to interdistributary plain deposits. Trace Fossil Association 4 is represented by Macaronichnus isp., O. irregulaire., Gyrolithes isp., Planolites isp., Thalassinoides isp. y Teichichnus isp. It is assigned to very high energy environments, corresponding to storm bars. Finally, Trace Fossil Association 5 only include Zoophycos, isp, and Planolites isp. It would correspond to a low-energy environment, with some oxygen depletion, possibly prodelta. From the paleobiological point of view a new ethological strategy of pellet construction was interpreted for Ophiomorpha irregulaire, as well as for Gyrolithes isp., consisting of pellets coated with vegetable debris and a sandy core. Both trace fossils are the most abundant and conspicuous throughout the studied sequence. In addition, a genetic relationship was established between both ichnotaxa, interpreted as performed by the same producer. This thesis work presents for the first time an integrated depositional model elaborated with sedimentological and ichnological data for the Lajas Formation in the Sierra Barrosa area in subsurface, which allowed to differentiate environments of deltaic front, deltaic plain and prodelta, as well as lateral environments to these deltaic clinoforms, affected by waves, which represent a complex shallow coastal marine depositional system. The presence of plant debris (phytodetrites) in the sediments, and their relationship with the fluvio-derived deposits, as well as the analysis of the trace fossils allowed a better delineation of the dominance of the fluvial and marine processes. Two Glossifungites surfaces were recognized and they represent discordances formed during erosive events and subsequent colonization. In one case, it would correspond to autigenic changes of deltaic systems (deltaic lobe migration and channel avulsion). In the other case it is interpreted as a surface of stratigraphic importance, related to the variation of the sea level, and that marks the limit between the Lajas Medio and the Lajas Superior. There are numerous variations with respect to Trace Fossil Associations, interpreted as a product of environmental control factors (salinity, turbidity, oxygenation), with much less diverse associations in deltaic successions dominated by river processes, that in deltaic environments dominated by tides or waves, mainly due to the low salinity resulting from river discharges. The integration of ichnological data into interpretations based on sedimentological and well data allowed more accurate environmental models to be achieved. The succession was interpreted as the progradation of deltaic systems, mainly fluvio-dominated, with evidence of wave action in lateral sectors. They pass from the deltaic front to the plain, but minor regressive and transgressive cycles are also evident (one regressive cycle in Lajas Inferior and one transgressive cycle in Lajas Medio). The models developed during this work show the future potential of applying these methodologies to perform similar predictive models, which are of great importance for hydrocarbon prospecting, in any productive formation.