Modas detríticas, procedencia y diagénesis de la Formación Vinchina (Mioceno), Provincia de La Rioja, Argentina

• Autores: Díaz, Marianela Ximena Yasmín
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Marenssi, Sergio Alfredo
• Materia: FORMACION VINCHINA; CUENCA DE ANTEPAIS FRACTURADO; PROCEDENCIA; DIAGENESIS; VINCHINA FORMATION; BROKEN-FORELAND BASIN; PROVENANCE; DIAGENESIS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La Formación Vinchina (Turner, 1964), depositada durante el Mioceno (18 y 7 Ma) en una cuenca de antepaís fracturado, registra más de 6000 metros de areniscas, pelitas y conglomerados depositados en ambientes principalmente fluviales y, en menor medida, eólicos y lacustres clástico-evaporíticos tipo playa-lake. Estudios previos (Ramos, 1970; Marenssi et al., 2015; Schencman, 2016; Schencman et al., 2018) distinguieron dos miembros, siete secuencias depositacionales y describieron la evolución de los paleoambientes sedimentarios. Este Trabajo de Tesis Doctoral aporta nueva información en lo que respecta a la procedencia y diagénesis de la unidad, para lo cual se tomaron muestras georeferenciadas de areniscas y fangolitas y se realizaron conteos de clastos en conglomerados en siete quebradas perpendiculares al rumbo depositacional de la Formación Vinchina en la Sierra de Los Colorados (departamento Vinchina, La Rioja). Las psamitas son principalmente litoarenitas feldespáticas finas pobremente seleccionadas. Las fangolitas están dominadas por minerales de arcilla del grupo de la illita e interestratificados illita/esmectita con cantidades menores de clorita y caolinita. Las psefitas son principalmente clato-ortoconglomerados polimícticos con clastos de vulcanitas, metamorfitas y areniscas rojas y escasos, aunque conspicuos niveles de conglomerados monomícticos andesíticos. Se definieron cinco asociaciones líticas conglomerádicas y cuatro petrofacies arenosas, a la vez que se determinó la existencia de tres argilofacies. La asociación lítica de Arco (Arco) representa las composiciones dominadas por clastos de paleovolcanitas. Las asociaciones líticas de Mezcla de Arco (MzA) y de Basamento (MzB) representan conglomerados con composiciones intermedias pero dominadas por paleovolcanitas o clastos ígneo-metamórficos, respectivamente. La asociación lítica de Basamento (Bas) caracteriza a aquellos conglomerados con composiciones dominadas por clastos ígneo-metamórficos, provenientes del basamento cristalino. Finalmente, la petrofacies Neovolcánica (Nv) involucra las psefitas monomícticas o fuertemente dominadas por clastos de andesitas, representativas del vulcanismo intracuencal. Las petrofacies arenosas fueron denominadas de la misma manera que las asociaciones líticas con el objetivo de simplificar la información durante las comparaciones. De esta manera, en la fracción arenosa se distinguen las petrofacies MzA, MzB, Bas y Nv, todas ellas equivalentes a las definidas en la fracción gravosa. Análisis aparte merecen las pelitas, en las cuales fue posible definir la presencia de tres argilofacies. La argilofacies 1 (AF1) está caracterizada por sus altos contenidos de illita y minerales expandibles, y representa la mezcla de fuentes de detritos. La AF2 está definida por sus altos contenidos de illita y clorita, y se relaciona con altas contribuciones del basamento cristalino. La AF3 está dominada por minerales expandibles (I/S, esmectita), y representa el vulcanismo intracuencal. La información geoquímica obtenida en este trabajo es consistente con la petrográfica y separa las procedencias ígneas félsicas de aquellas de carácter mesosilícico o intermedio del vulcanismo mioceno. Los detritos fueron derivados de dos áreas geográficas principales y de una fuente volcánica intracuencal. Una fuente principalmente volcánica (paleovolcánica) proveyó sedimentos desde el oeste/noroeste mientras que una fuente de basamento entregó sedimentos desde el norte generándose una mezcla de procedencias. Las petrofacies reconocidas sugieren un aporte más o menos constante de la fuente de arco que ingresaba desde el norte de la cuenca con pulsos de progradación de cuñas clásticas desde el norte relacionadas con ascensos discretos de la Sierra del Toro Negro. La diagénesis física fue estudiada mediante distintos índices de proximidad de contactos, los cuales demostraron estar controlados principalmente por la profundidad de soterramiento, y en menor medida por factores intrínsecos y extrínsecos a las rocas analizadas (tamaño de grano, selección, presencia de cementos tempranos, etc). Los estudios de los interestratificados I/S arrojan resultados consistentes con los obtenidos del análisis de los índices de empaquetamiento, y agregan información en cuanto a los factores que intervienen en la evolución de la diagénesis física, indicándose entre los más importantes la historia de soterramiento y exhumación que experimentaron los depósitos. Adicionalmente, permitieron estimar temperaturas máximas de 170°-180°C. Los principales cementos son calcita, ceolitas, yeso, arcillas y óxidos de hierro con cantidades subordinadas de cuarzo y feldespatos. El estudio de los minerales autigénicos permitió interpretar que los principales controles en su distribución lo constituyen la distribución de facies depositacionales (proximales vs distales), la composición de los clastos, profundidad de soterramiento y los fluídos porales. La porosidad es de origen secundario y generalmente baja. Observaciones diagenéticas permitieron estimar un gradiente geotérmico de entre 17,6°C/km y 24,82°C/km durante la depositación de la unidad y una profundidad de soterramiento de hasta 10.000 metros compatibles con ejemplos modernos de cuencas de antepaís y segmentos de subducción horizontal.
The Vinchina Formation (Turner, 1964) was deposited between 18 My and 7 My (Miocene) in a broken-foreland basin. During that time more than 6000 meters of continental sandstones, mudstones, and conglomerates accumulated in fluvial, and less frequently, aeolian and clastic-evaporitic lacustrine (playa-lake) environments. Previous workers (Ramos, 1970; Marenssi et al., 2015; Schencman, 2016; Schencman et al., 2018) distinguished two stratigraphic members, seven stratigraphic sequences, and interpreted the paleoenvironmental evolution for this unit. This PhD Thesis presents new information that allows a better understanding about the provenance areas and their evolution in time and space as well as to unravel the burial conditions. In order to do that georeferenced sandstone and mudstone samples were taken and conglomerate clast-countings were performed along seven sections, all of them perpendicular to the depositional strike of Vinchina Formation in the Sierra de Los Colorados (Vinchina, La Rioja). Sandstones are mainly fine-grained, poorly-sorted feldspathic lithoarenites. Mudstones contain illite, mix-layered illite-smectite, chlorite and caolinite clays. Most conglomerates are clast-supported and polymictic with volcanic, metamorphic and red sandstone clasts but there are few monomictic andesitic conglomerates. They allowed defining five conglomeratic lithic associations, four sandstone petrofacies, and three clay-mineral facies. The Arc lithic association (Arco) represents compositions dominated by paleovolcanic clasts. Lithic associations Mix-arc (MzA) and Mix-basement (MzB) represent intermediate compositions, are dominated by paleovolcanic clasts or plutonic-metamorphic clasts, respectively. Lithic association Basement (Bas) describes conglomerates dominated by plutonic-metamorphic clasts, which are interpreted as basement-derived. The Neovolcanic lithic association (Nv) corresponds to monomictic conglomerates dominated by andesitic neovolcanic clasts, interpreted as intrabasinal clasts. The sandstone petrofacies were named after the lithic associations in order to simplify the comparisons. That said, the distinguished sandstone petrofacies are: MzA, MzB, Bas, and Nv. All of them are completely equivalent to the lithic associations as they represent the same compositional variations. Three clay-mineral facies were defined. The claystone facies 1 (AF1) is characterized by its high illite and I/S contents, and it represents a mixed detrital source. AF2 is defined by its high illite and chlorite contents, and it is related to high contributions from the crystalline basement. AF3 is dominated by expandable (I/S, smectite) minerals contents, representing the intrabasinal vulcanism. Geochemical information obtained during this work is consistent with the petrographic information. Sediments were derived from two main geographic areas and an intrabasinal volcanic source: A mainly volcanic (paleovolcanic) source located to the west/northwest and a basament souce in the north. Petrofacies distribution suggests that a relatively constant provision of sediments from the west/northwest entered the basin from the nortwest while clastic wedges from the north marked discrete pulses of basement uplift of the Sierra del Toro Negro to the north. The physical diagenesis was assessed through different grain-proximity indexes, which showed that their variations are controlled primarily by depth. Nevertheless, secondary (intrinsic and extrinsic) controlling factors (grain-size, sorting, early diagenetic cements, etc) were detected. Studies about the ordering in I/S mixed-layer minerals are consistent with the information provided by grain-proximity (packing) indexes. They also provide information regarding the intervenient factors over the physical diagenesis evolution, allowing the interpretation of burial and exhumation history as the most important one. In addition, the presence of R3 allowed estimating maximum burial temperatures of 170°-180°C. The main cements are calcite, zeolites, gypsum, clays and iron oxides with minor proportions of quartz and feldspars. The study of the authigenic phases allowed constraining their major controlling factors during burial. They were the depositional facies distribution (proximal vs distal facies), clast compositions, burial depth, and pore-fluids. The porosity is secondary and generally poor. Diagenetic data permitted to estimate paleogeothermal gradients of 17,6°C/km to 24,8°C/km and burial depths of 10.000 meters, fully compatible with foreland basins and modern flat-slab situations.
Fil: Díaz, Marianela Ximena Yasmín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.