Análisis integrado de organofacies y quimioestratigrafía de la Formación Los Molles, Grupo Cuyo, Cuenca Neuquina

• Autores: Larriestra, Fernando
• Año de publicación: 2025
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Erra, Georgina; Ottone, Eduardo Guillermo
• Materia: Ciencias Naturales; Organofacies; Quimioestratigrafía; Querógeno; Geoquímica; Palinofacies
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

El estudio de las variaciones en la materia orgánica sedimentaria depositada en ambientes acuáticos es de vital importancia para la prospección de combustibles fósiles. El abordaje multidisciplinario de técnicas complementarias permite echar luz sobre los procesos de depositación y preservación de la materia orgánica y es crucial para estimar su distribución, riqueza, calidad y madurez. En consecuencia, la quimioestratigrafía como complemento del estudio de las facies orgánicas reviste especial importancia a la hora de desarrollar modelos coherentes que permitan vincular ambas disciplinas y comprender mejor las variables que actúan sincrónicamente en los paleoambientes sedimentarios. La Cuenca Neuquina, localizada en la región centro-occidental de la Argentina es una cuenca de retroarco cuyo origen y evolución están ligados al fracturamiento de Gondwana. Esta cuenca incorporó sedimentos tanto marinos como continentales desde el Triásico hasta el Paleoceno. La Formación Los Molles (Pliensbachiano medio–Calloviano temprano), está caracterizada por una sucesión de pelitas oscuras y areniscas depositadas en un ambiente marino de interior de cuenca a plataforma, de baja energía y moderadamente reductor, y es considerada como una roca tipo shale gas. La Formación Sierra de Chacai Co se compone por areniscas, limolitas y tobas, cuya sección basal estaría asociada a flujos de detritos (debris flow), a partir de los cuales comienza la depositación marina con flujos de turbidez. La unidad también fue interpretada como un sistema deltaico que alterna con descargas de densidad fluvio-derivadas (hiperpicnitas), mientras que sus partes media y superior corresponden a ambientes de offshore. El objetivo general de la presente tesis incluye el análisis de facies orgánicas y quimioestratigrafía de facies pertenecientes a sedimentitas marinas del Jurásico Temprano-Medio de las formaciones Los Molles y Sierra de Chacai Co. En el presente trabajo se estudiaron 134 muestras de pelitas, de las cuales 89 pertenecen al perfil de afloramiento denominado El Matuasto, compuesto por 3 secciones, Matuasto I, Matuasto II (Fm. Sierra de Chacai Co) y Matuasto III (Fm. Los Molles) y 45 al perfil Morro del Águila (Fm. Los Molles). Para el estudio de las organofacies se realizó una digestión ácida (HCl y HF) de las sedimentitas tamizadas entre las mallas nro. 60 (0.26mm) y nro. 10 (2mm). Se efectuaron análisis de palinofacies en microscopía de luz transmitida, pirólisis Rock-Eval, carbono orgánico total (%COT) y fluorescencia de rayos X (FRX). Además, se efectuaron análisis de difracción de rayos X sobre un total de 29 muestras de ambos perfiles. Paralelamente se aplicó la Transformada de Fourier del espectro Infrarrojo (FTIR) a las 89 muestras de perfil El Matuasto. Se aplicaron procedimientos estadísticos a los espectros resultantes del análisis de FTIR, análisis de componentes principales (PCA) y regresión lineal múltiple (MLR) con la finalidad de caracterizar la materia orgánica en roca total. Este último procedimiento se aplicó también a los datos obtenidos por FRX para estimar las propiedades orgánicas como función lineal multivariada de elementos químicos presentes en los ambientes de depositación. Se obtuvieron ecuaciones para cada variable dependiente, como los contenidos porcentuales de palinomorfos, materia orgánica amorfa, fitoclastos totales, %COT, índice de hidrógeno (IH), índice de oxígeno (IO) y Tmax. Las variables independientes fueron tanto rangos conocidos de frecuencias de infrarrojo como aquellos elementos mayoritarios, minoritarios y traza que caracterizan los ambientes de depositación de cada variable orgánica a predecir. El análisis palinofacial del perfil El Matuasto señaló un querógeno de composición mayormente terrígena, compuesto por palinomorfos, fitoclastos opacos y traslúcidos y contenido variable de materia orgánica amorfa (MOA). La palinoflora recuperada está compuesta por granos de polen de Hirmeriellaceae (Cheirolepidiaceae) como Classopollis sp., Araucariaceae (Araucariacites australis, Callialasporites turbatus, C. dampieri), Podocarpaceae (Podocarpidites sp.) y Caytoniaceae (Vitreisporites pallidus), junto a esporas referibles a Gleicheniaceae (Gleicheniidites spp.) y Schizaceae (Klukisporites labiatus) y algas (Tasmanites sp., Botryococcus sp.). Por otra parte, el análisis de palinofacies de Morro del Águila evidenció un importante aporte terrígeno hacia la base y la parte media del perfil, y luego una profundización marcada por el aumento de la materia orgánica amorfa hacia el tope de la sección. Si bien la microflora de este perfil guarda similitud con la registrada en El Matuasto con un alto porcentaje de Hirmeriellaceae (Cheirolepidiaceae), Araucariaceae muy subordinadas y Podocarpaceae/Caytoniaceae raras, es necesario destacar la proporción muy baja (hasta 2%) de palinomorfos recuperados sobre el total del querógeno, lo que impidió efectuar un análisis de palinofacies detallado como lo fue el caso de El Matuasto. Geoquímicamente, el querógeno del perfil El Matuasto se caracteriza por presentar valores pobres a muy buenos de carbono orgánico total (%COT) de 0,32 - 4,06, un índice de hidrógeno (IH) de 0 - 313 mg/g, un índice de oxígeno (IO) entre 23 - 326 mg/g, un índice de producción (IP) entre 0 - 0,24 y una madurez determinada por el parámetro Tmax (422 - 447 °C), es decir, en un rango que va desde inmaduro a madurez temprana de generación de petróleo, que concuerda con la madurez estimada por medios cualitativos de microscopía de luz transmitida y epifluorescencia. El gráfico Van Krevelen modificado y la relación S2/COT para este perfil, indican un querógeno tipo II/III hasta IV, mixto con marcado aporte terrígeno. La materia orgánica estudiada en Morro del Águila por su parte presentó un %COT con valores entre 1,18 - 4,60, el índice de hidrógeno (IH) osciló entre 3 - 313 mg/g, y los valores del índice de oxígeno (IO) entre 5 - 139 mg/g. El diagrama de Van Krevelen modificado indicó un querógeno del tipo IV (inerte) coincidente con las observaciones al microscopio, que señalan un estado de madurez avanzado evidenciado por valores de índice de alteración termal (TAI) altos y nula fluorescencia. En general, la roca posee una riqueza orgánica buena a muy buena, pero con un potencial de generación pobre. En cuanto a los elementos detectados por FRX en el perfil El Matuasto, la alta relación de Si/Al, un alto porcentaje de palinomorfos totales, valores de COT>1 y bajas concentraciones de elementos redox sensitivos, que junto a una alta relación de fitoclastos opacos equidimensionales/opacos tablilla, sugieren condiciones óxico/subóxicas posiblemente relacionadas al aporte terrígeno vía flujos hiperpícnicos y/o turbidíticos. En el sector medio, los valores de elementos traza como V, Ni, As, U, Cu y Zn presentaron concentraciones fluctuantes concordantes con el emplazamiento de condiciones subóxico-anóxicas y los valores más altos de COT. Este aumento de los valores de COT coincide con el incremento de la MOA (hasta 60%) y con un declive paulatino de los palinomorfos totales. Hacia el tope del perfil se habrían registrado condiciones paleorredox más euxínicas con aumento en las concentraciones de S, V, Mo, Ni y U, menor ocurrencia de palinomorfos terrestres, menor aporte clástico (bajo Si/Al), presencia de prasinofíceas y mayor relación de fitoclastos opacos vs. translúcidos. Estas evidencias sugerirían un ambiente de plataforma anóxica distal. Los elementos registrados en Morro del Águila sugieren condiciones anóxico-euxínicas tanto en la base como en el tope del perfil (aumentos en las concentraciones de S, Mo, V, U y Cu) acompañados de pulsos de aumento de riqueza orgánica (%COT) aunque con una composición más enriquecida en MOA hacia el último tercio de la sección. En ambos perfiles se constató la correspondencia existente entre los datos de DRX y aquellos elementos indicadores de aporte terrígeno registrados por FRX, de manera tal que se pudieron identificar intervalos con fluctuaciones en la composición relacionadas al aporte del ambiente de manera conjunta entre las dos técnicas analíticas. De los resultados obtenidos de la regresión lineal múltiple entre elementos obtenidos por FRX y las organofacies, se obtuvieron coeficientes de correlación significativos entre valores estimados y medidos de 0,66 a 0,85 para variables como, por ejemplo, contenido relativo de MOA y elementos paleorredox de ambientes reductores. El estadístico F derivado del análisis de la varianza validó la significancia de los modelos de regresión, dando lugar a ecuaciones para un modelo predictivo, indirecto y no destructivo. Por otro lado, los resultados de FTIR, compuestos de un espectro de 3550 frecuencias, se analizaron mediante componentes principales con el objeto de reducir la dimensionalidad del problema y de poder comparar el resultado de los componentes calculados con las variables orgánicas derivadas de la pirólisis y del análisis de palinofacies. La comparación de los componentes que mostraron mejor correlación con las variables orgánicas permitió identificar las frecuencias del espectro infrarrojo relacionadas a la materia orgánica. Por último, sobre ese conjunto de frecuencias se efectuó un análisis de regresión múltiple para estimar las variables orgánicas derivadas de la pirólisis y el análisis de palinofacies, y así construir un modelo predictivo, directo y no destructivo. A partir de los datos obtenidos en este trabajo resulta evidente que los estudios multiproxy permiten visualizar con mayor claridad las variaciones que presentan los ambientes de depositación marinos mediante técnicas y metodologías capaces de generar modelos predictivos de variables orgánicas a partir de métodos rápidos y no destructivos. Esta metodología constituye también un aporte novedoso para enriquecer los modelos exploratorios en rocas shale, para su utilización en la exploración y desarrollo de hidrocarburos no convencionales, tanto en afloramiento como en pozos verticales y/u horizontales.
Doctor en Ciencias Naturales
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Naturales y Museo