Cementación multiepisódica en rocas de falla: un registro de la circulación de fluidos y su evolución en el tiempo

RAINOLDI, ANA LAURA; FORTUNATTI, NATALIA; LANZ, MARÍA DEL ROSARIO

Bahía Blanca

Congreso; 14º MinMet y 5º PIMMA; 2023

Descifrar la historia evolutiva de las fallas y la circulación de fluidos en sistemas cuencales, resulta relevante para predecir el tiempo de migración de hidrocarburos, fundamental para un correcto análisis de sistema petrolero. La Formación Los Molles constituye una de las rocas madres de hidrocarburos más importantes de la Cuenca Neuquina y un potencial reservorio no convencional arcilla (shale). En el presente trabajo, se analiza la mineralización asociada al relleno de una roca de falla registrada en el sector medio de la Formación Los Molles, en el área de Cordillera del Viento, ámbito de Faja Plegada y Corrida de Chos Malal (FPC-ChM). A través del análisis combinado de microscopía óptica, difracción de rayos x (DRX), catodoluminiscencia, microscopía electrónica de barrido (MEB-EDS) y fluorescencia se identificaron múltiples eventos de cementación que evidencian a partir de sus relaciones paragenéticas y composiciones químicas, la migración de fluidos y su evolución en el tiempo.La Formación Los Molles está compuesta por fangolitas y fangolitas carbonáticas con intercalaciones de areniscas tobáceas y, por debajo de la falla, un cuerpo volcánico emplazado en forma concordante con la sucesión sedimentaria. La roca de falla, compuesta por fragmentos angulares de la roca encajante y cementación carbonática, clasifica como una cataclasita (Sibson 1977). Presenta textura tipo brecha en brecha, con dos pulsos de cementación de ankerita, determinado por DRX con sus principales reflexiones en 2.9, 1.79, 2.2, 1.81, 2.02 Å y corroborado por análisis químicos donde se identificaron los cationes principales Ca, Fe y Mg; ankerita no presenta respuesta en los ensayos de catodoluminiscencia debido a que el hierro actúa como elemento supresor de la luminiscencia (Marshall y Mariano 1988). El primer pulso de ankerita (A1) con desarrollo de cristales de hasta ~1500µm presenta zonación en microscopía óptica; mapas composicionales indican que la zonación observada se debe a variaciones oscilatorias de Fe y Mg. Un segundo pulso de ankerita (A2) cementa a fragmentos de la brecha anterior y esta caracterizado por cristales de hasta ~250µm. Ankerita (A1-A2) presentan inclusiones fluidas primarias que emiten fluorescencia bajo luz ultravioleta evidenciando la presencia de hidrocarburos al momento de la formación y cementación de la brecha tectónica. La cataclasita es cortada por venillas cementadas con calcita (C1), identificada en DRX por sus principales reflexiones en 3.03, 2.28, 2.09 Å; C1 presenta zonación oscilatoria en catodoluminiscencia sin mostrar variaciones composicionales asociadas; dicha zonación podría deberse a cambios en la actividad del Ca2+, tasa de precipitación y temperatura durante su precipitación (Machel 2000). Cristales de pirita framboidal y caolinita fueron identificados en microscopía electrónica como relleno de poros y vugs en el contacto entre ankerita y las microvenillas cementadas con C1; pirita framboidal fue también identificada dentro de las microvenillas de C1. Finalmente, un último pulso de calcita (C2) precipita en contacto con los fragmentos de la brecha y reemplaza a ankerita (A1-A2) a partir de sus caras cristalinas; el reemplazo se da con mayor intensidad hacia la zona externa de la brecha. Calcita 2 presenta catodoluminiscencia intensa y zonación oscilatoria bien marcada; por medio de microanálisis se identificó el contenido de Mn que actúa como elemento activador de la luminiscencia (Marshall y Mariano 1988); en observaciones en MEB-EDS se identificaron cantidades traza de un óxido de Mn rellenando el espacio generado por la disolución de la ankerita. Finalmente, óxidos-hidróxidos de hierro, resultado de la oxidación de pirita presente tanto en los fragmentos de la roca de caja como en el cemento de la brecha, rellenan los espacios libres, principalmente asociados a la disolución de ankerita. Tanto en C1 como en C2 se identificaron inclusiones fluidas no fluorescentes indicando la presencia de fluidos acuosos inorgánicos. A partir del análisis de la sucesión mineral identificada, se interpreta la evolución y paleomigración de fluidos durante la construcción del orógeno en el ámbito de FPC-ChM. En un estadio incipiente de construcción de la faja plegada y corrida, fluidos enriquecidos en Ca, Fe y Mg habrían favorecido la precipitación de ankerita. De acuerdo a los elementos estructurales identificados en la Formación Los Molles para la zona de estudio (fallas y fracturas), el cemento dominante es principalmente calcita (Fortunatti y Rainoldi 2019). Debido a que esta cataclasita está asociada a la presencia de un cuerpo volcánico, se propone que el mismo actúa como fuente de Fe y Mg para la precipitación de ankerita. Si bien se identificaron dos eventos de precipitación de ankerita, los análisis químicos no muestran ninguna variación en sus composiciones y ambos pulsos presentan inclusiones fluidas con hidrocarburos, de este modo, se interpreta que ambas ankeritas precipitan a partir del mismo fluido en un sistema cerrado y con una roca madre en un estadío de expulsión de hidrocarburos. En pulsos posteriores de levantamiento de la FPC-ChM tuvo lugar el desarrollo de microfracturas y la infiltración de fluidos meteóricos, que al mezclarse con los fluidos cuencales, resultaron en la precipitación de C1, caolinita y promovieron la proliferación de la actividad bacteriana con la consecuente cristalización de pirita framboidal. Los eventos póstumos de exhumación de la secuencia analizada resultaron en la interacción de la brecha mineralizada con fluidos meteóricos, favoreciendo la disolución de ankerita y precipitación de C2 y óxidos de Mn. La presencia de fluidos acuosos en las IF de C1 y C2 pone de manifiesto la ausencia de hidrocarburos en los estadios finales de levantamiento de la FPC-ChM en la zona de estudio. A partir del análisis realizado se reconstruyó la historia de levantamiento de la FPC-ChM. La caracterización mineralógica/geoquímica desarrollada registra un progresivo descenso en la temperatura e incremento en el contenido de oxígeno de los fluidos. De esta manera, es posible identificar para el sistema petrolero en la zona de estudio condiciones iniciales de migración de fluidos acuosos connatos junto con hidrocarburos en un sistema cerrado, que se mezclan con fluidos meteóricos a medida que el orógeno evoluciona y se convierte en un sistema abierto en la etapa final de generación de relieve estructural.