Sedimentología y estratigrafía de las Capas de San Eduardo, Miembro Pilmatué (Cretácico inferior), Cuenca Neuquina, Provincia del Neuquén

Abstract

El Miembro Pilmatué de la Formación Agrio constituye una unidad estratigráfica compuesta por sedimentitas marinas mayormente de grano fino acumuladas durante el Cretácico Temprano en la cuenca Neuquina. En la faja corrida y plegada del Agrio, entre las localidades de Chos Malal al norte y Loncopué al sur, existen excelentes afloramientos de esta unidad estratigráfica, que muestran algunas características particulares. En esta área se observa un espesamiento anómalo de la unidad, el cual es acompañado por la presencia de importantes intervalos arenosos, de composición calcárea y mixta, los cuales muestran una gran continuidad lateral. Esta tesis doctoral se centra en el análisis de este intervalo particularmente espeso, mediante la realización de un detallado estudio sedimentológico y estratigráfico. Este estudio ha sido enfocado a comprender el origen y significado de estos intervalos clásticos arenosos y calcáreos, prestando especial atención al intervalo basal clástico conocido como “Capas de San Eduardo” (CSE) y su potencial como reservorio de hidrocarburos. Los estudios de campo comprendieron el levantamiento de 5 columnas estratigráficas de detalle, las cuales fueron complementadas mediante 19 columnas adicionales orientadas a efectuar un control de espesores del Miembro Pilmatué. Paralelamente se realizó un mapeo del área de estudio, durante el cual se tomaron un total de 154 puntos de control de campo. Las tareas de campo fueron complementadas con el análisis de información de subsuelo proporcionada por YPF SA, analizando 5 pozos existentes en la zona de estudio (PDL x-1, CR x-1, PDN x-1, Rq. x-1, ALV x-1). A partir de este cúmulo de información se realizó un análisis estratigráfico secuencial y se elaboraron dos paneles de correlación en sentido norte sur a distintas escalas. Este estudio permitió reconocer para el Miembro Pilmatué la presencia de un gran ciclo transgresivo-regresivo de 3er orden, el cual se compone internamente por cuatro secuencias deposicionales de 4to orden. Las Capas de San Eduardo se ubican en el cortejo regresivo (RST) de la primera secuencia deposicional (P1), y se componen por capas amalgamadas de areniscas masivas muy finas a limolitas gruesas con cemento calcáreo y un leve a moderado grado de bioturbación. Esta unidad tiene un espesor que puede alcanzar los 170 m en áreas centrales y se la puede seguir mediante afloramientos y pozos por 55 km en dirección norte-sur y 60 km en dirección este-oeste. Hacia el oeste y el sur las CSE van perdiendo espesor y granulometría pasando a limos y margas. Su composición mineralógica es lítico-feldespática, y en superficie muestra una densidad de fracturas promedio de 5 Fr/m, pudiendo alcanzar en algunos sectores 14 Fr/m (fracture swarms). De acuerdo con el análisis sedimentológico, las CSE serian producto de una acumulación a partir de procesos de decantación desde plumas de interflow, conocidos como Dense Water Cascading (cascaditas) depositadas en un depocentro distal coincidente con los máximos espesores de la unidad. Las características petrofísicas de las CSE indican porosidades y permeabilidades bajas, las cuales permitirían condiciones de reservorio de tipo tight. Adicionalmente, durante el desarrollo de esta tesis se efectuó el descubrimiento de un nivel con casi 40 metros de espesor de calizas arrecifales, denominadas como "Caliza Escondida" o "Caliza Puesto Chiappe". Estas calizas muestran un espesor de casi 50 metros, las cuales se interpretan como un pináculo arrecifal coralino ubicado en zonas distales. Evidencias estratigráficas muestran que estas calizas se ubican por encima de las Capas de San Eduardo, dentro del intervalo transgresivo de la segunda secuencia deposicional (P2). Finalmente, los cuerpos arenosos y carbonáticos de las secuencias superiores (P2 y P3) denominados en este trabajo como SS1, SS2 y SS3 corresponderían a intervalos regresivos de secuencias Transgresivas-Regresivas de 5to orden (P2.2, P2.3, P3.2 y P3.3). Estas secuencias progradantes se interpretan como acumuladas por sistemas de deltas litorales hiperpícnicos, los cuales se caracterizan por construir rampas clásticas con gran extensión areal y bajo gradiente.

The Pilmatué Member of the Agrio Formation constitutes a stratigraphic unit composed mostly of fine-grained marine sediments accumulated during the Early Cretaceous in the Neuquén Basin. In the thrust and fold belt of the Agrio Formation, between the localities of Chos Malal to the north and Loncopué to the south, excellent outcrops of this stratigraphic unit display distinctive characteristics. In this area, an anomalous thickening of the unit is observed, accompanied by the presence of significant sandy intervals of calcareous and mixed composition, which show great lateral continuity. This doctoral thesis is focused on a comprehensive sedimentological and stratigraphic analysis of this thick interval. The primary objective of this study is to unravel the origin and significance of these sandy and calcareous clastic intervals, with a particular emphasis on the basal clastic layer known as the "San Eduardo Beds" (CSE) and its potential as a hydrocarbon reservoir. Field studies included the analysis of five detailed stratigraphic columns, complemented by 19 additional columns aimed at thickness control of the Pilmatué Member. Concurrently, a comprehensive mapping of the study area was conducted, involving the establishment of 154 field control points. Fieldwork was supplemented by an analysis of subsurface data provided by YPF SA, which included the study of five existing wells within the study area (PDL x-1, CR x-1, PDN x-1, Rq. x-1, ALV x-1). Based on this wealth of information, a sequence stratigraphic analysis was conducted, and two correlation panels were developed in a north-south direction at different scales. This study allowed the recognition of a large third-order transgressive-regressive cycle within the Pilmatué Member, internally composed of four fourth-order depositional sequences. The San Eduardo Beds are located within the regressive systems tract (RST) of the first depositional sequence (P1) and consist of amalgamated layers of very fine massive sandstones to coarse siltstones with calcareous cement and a mild to moderate degree of bioturbation. This unit can reach a thickness of up to 170 m in central areas and can be traced for 55 km north-south and 60 km east-west through outcrops and wells. To the west and south, the CSE gradually thin and change into silts and marls. Its mineralogical composition is lithic-feldspathic, and at the surface, it demonstrates an average fracture density of 5 fractures per meter, reaching up to 14 fractures per meter in specific areas (fracture swarms). According to sedimentological analysis, the CSE is believed to be the result of accumulation from decantation processes originating from interflow plumes, known as Dense Water Cascading (cascadites), deposited in a distal depocenter coinciding with the maximum thicknesses of the unit. The petrophysical characteristics of the CSE indicate low porosities and permeabilities, suggesting tight reservoir conditions. Additionally, during the course of this thesis, a thick level of reefal limestone was discovered, referred to as "Hidden Limestone" or "Puesto Chiappe Limestone." These limestone beds have an approximate thickness of 50 meters and are interpreted as a reef pinnacle located in distal zones. Stratigraphic evidence shows that these limestones are situated above the San Eduardo Beds within the transgressive interval of the second depositional sequence (P2). Finally, the sandy and carbonate bodies of the upper sequences (P2 and P3), referred in this work as SS1, SS2, and SS3, correspond to regressive intervals of fifth-order Transgressive-Regressive sequences (P2.2, P2.3, P3.2, and P3.3). These progradational sequences are interpreted as being deposited by Hyperpycnal littoral deltas, characterized by the development of extensive clastic ramps with low gradients.