Estudio de la mineralogía y geoquímica del Sistema Vaca Muerta-Quintuco (Tithoniano-Valanginiano) de la Cuenca Neuquina y su implicancia en las reconstrucciones paleoambientales, paleoclimáticas y diagenéticas - Capelli, Ignacio Andrés (2021)
El sistema Vaca Muerta-Quintuco (Tithoniano-Valanginiano) de la Cuenca Neuquina es una secuencia marina, constituida principalmente por fangolitas y margas con alto contenido de carbono orgánico total (COT). El sistema representa la transición paleoambiental desde un ambiente de rampa carbonática (Fm. Vaca Muerta) a un ambiente marino mixto siliciclástico-carbonático (Fm. Quintuco). La Fm. Vaca Muerta es objetivo de exploración de hidrocarburos no-convencionales y es considerada internacionalmente como uno de los plays más exitosos fuera de los Estados Unidos. Con el fin de mejorar el entendimiento de los procesos sedimentarios, paleoambientales y climáticos que regularon la mineralogía y geoquímica del sistema, se realizó un estudio detallado de las Fms. Vaca Muerta y Quintuco, y unidades temporalmente equivalentes (Fm. Picún Leufú) en cinco afloramientos ubicados en la Faja Plegada y Corrida, dispuestos en una transecta sur-norte de 360 km de longitud. La transecta abarca tres regiones geográficas de la cuenca, que difieren en su historia geológica: Zapala (sur de Neuquén), Chos Malal (norte de Neuquén) y Malargüe (sur de Mendoza). Los resultados incluyen observaciones petrográficas, mineralogía de roca total, mineralogía de arcillas (fracción <2 μm), geoquímica de los elementos mayoritarios y traza, contenido de COT, tipo, madurez y composición isotópica del carbono de la materia orgánica (δ^13Corg). La combinación de las técnicas utilizadas permitió inferir cambios en las condiciones paleoambientales y paleoclimáticas durante el Tithoniano-Valanginiano, como así también caracterizar los procesos diagenéticos. La distribución vertical de la mineralogía de arcillas en la Fm. Vaca Muerta presenta tres controles principales: el área fuente, la madurez térmica y el clima en el continente. En la región de Zapala la materia orgánica (MO) se encuentra inmadura y la mineralogía de arcillas se compone principalmente por esmectita, producto de procesos pedogenéticos en suelos volcánicos del Macizo Nordpatagónico. En la región de Chos Malal, la MO se encuentra sobremadura y la mineralogía de arcillas se constituye de interestratificados illita/esmectita (I/S) con ordenamiento R1 a R3 (80–90 % a >90 % de illita), generados a partir de la transformación de esmectita a illita durante el soterramiento. Por otro lado, en la región de Malargüe la MO se encuentra madura y la mineralogía de arcillas se constituye principalmente de illita, caolinita e I/S (R1). El predominio de illita y caolinita en la región de Malargüe sugiere un origen para los minerales de arcilla a partir de la meteorización de riolitas/dacitas del Gr. Choiyoi del Bloque de San Rafael, ubicado al este del área. El estudio de elementos traza redox sensitivos (e.g., Mo, U, V, Ni, Cu, Th/U) indican que durante la acumulación de la Fm. Vaca Muerta en el área de Chos Malal predominaron condiciones de anoxia/euxinia en el fondo marino, aunque se sugieren episodios de oxigenación de corta duración a partir del enriquecimiento en fósforo de las fangolitas y de la presencia ocasional de bioturbación. Se observa una tendencia de disminución vertical en el COT de la Fm. Vaca Muerta, y se destacan dos intervalos estratigráficos de alto COT: uno del Tithoniano inferior a superior y otro del Berriasiano inferior. La disminución progresiva en el COT se asocia a una disminución en la productividad de la columna de agua, que a su vez generó un incremento progresivo en la oxigenación del fondo marino. El principal tipo de querógeno de la Fm. Vaca Muerta es tipo II a II/III (fito y zoo-plancton marino), en concordancia con los valores obtenidos del δ^13Corg(~ -29 ‰ VPDB) que sugieren un predominio de MO marina. Una excepción a esta tendencia general se registra en la transgresión tithoniana basal (V. andesensis a A. proximus), donde los mayores valores del δ^13Corg (~ -25 ‰ VPDB) sugieren un incremento en el aporte de MO terrestre. La combinación de la mineralogía de arcillas, la geoquímica y la estratigrafía sugieren que durante el Tithoniano las condiciones climáticas en el continente alternaron entre condiciones de mayor y menor humedad, en donde los depósitos carbonáticos del Mb. Los Catutos de la Fm. Vaca Muerta (A. proximus a W. internispinosum) reflejarían las condiciones de mayor aridez, posiblemente en respuesta a un fenómeno climático global. Luego, el progresivo incremento de caolinita registrado en la región de Malargüe sugiere un cambio hacia condiciones climáticas de mayor humedad en el Berriasiano inferior (S. koeneni a A. noduliferum), propiciando la fertilización del mar y dando lugar a un incremento en la producción de MO. Finalmente, en el Valanginiano inferior del área de Chos Malal se observa el progresivo desarrollo de depósitos mixtos carbonáticos/siliciclásticos (Mb. Puesto Barros) a siliciclásticos (Mb. Cerro La Visera) de la Fm. Quintuco, donde el aporte progresivo de material clástico dio lugar al establecimiento de un sistema progradante. La progradación del sistema se da en un contexto de mayor humedad en el continente y en la base del Mb. Cerro La Visera (L. riveroi) se registra un cambio abrupto en el δ^13Corg (de hasta 4.2 ‰) que marca el inicio de la perturbación global del δ^13C conocida como “Evento Weissert”. Los resultados obtenidos en el presente trabajo de tesis permiten mejorar las correlaciones estratigráficas y mineralógicas del sistema Vaca Muerta-Quintuco y extrapolarlas al subsuelo, contribuyendo así a optimizar la explotación de la Fm. Vaca Muerta como reservorio de hidrocarburos tipo shale.