Paleoenvironmental evolution of the southern Neuquèn basin (Argentina) during the Tithonian-Berriasian (Vaca Muerta and Picún Leufú Formations): a multi-proxy approach

Évolution paléoenvironnementale de la partie sud du bassin de Neuquèn (Argentine) pendant l'intervalle tithonien-berriasien (formations Vaca Muerta et Picún Leufú) : approche multi-proxy

¹ CSTJF, TOTAL S.A., avenue Larribau, 64018 Pau Cedex, France
² Université de Pau et des Pays de l'Adour, Laboratoire des Fluides Complexes et de leurs Réservoirs, UMR CNRS TOTAL 5150, Bâtiment IPRA, BP 1115, 64013 Pau Cedex, France
³ Université de Lille 1, Laboratoire LOG, UMR CNRS 8187, Bâtiment SN5, 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

^* Corresponding author: nesma.krim@gmail.fr

Abstract

The Tithonian-Berriasian interval in the southern part of the Neuquén Basin is represented by the Vaca Muerta and the Picún Leufú Formations. Facies analysis and correlation of the Vaca Muerta Formation and the lower part of the Picún Leufú Formation in the Picún Leufú Anticline allow us to characterize the evolution of successive facies belts representing siliciclastic shelf and mixed ramp environments. Shoreface and offshore facies are developed on the siliciclastic shelf in the western and southern parts of the Picún Leufú Anticline. The offshore transition domain is characterized by storm beds and slump features, whereas the offshore domain corresponds to black to grey shales and turbidites. The mixed siliciclastic-carbonate ramp is characterized by the development of a lagoon and high-energy shoal in the proximal part of the inner ramp, whereas the distal part comprises a tidal complex. The mid-ramp zone is characterized by storm influence and the outer ramp by fine-grained deposits. Two major transgressive-regressive sequences and five high-frequency transgressive-regressive sequences are recognized. The high-frequency transgressive-regressive sequences make up three progradational sequences, an aggradational-progradational sequence and an aggradational sequence. The geochemical characteristics and clay mineralogy of the Tithonian-Berriasian interval in the southern Neuquén Basin indicate that (1) climate played a key role in the evolution of the sedimentary environment, (2) a “normal marine” depositional environment with oxic sea water and sediment pore waters, rapidly changing to suboxic conditions at shallow depth below the seabed and (3) the occurrence of episodically restricted water-mass circulation at the onset of deposition of the Vaca Muerta Formation.

Résumé

L'intervalle tithonien-berriasien de la partie méridionale du bassin Neuquén est représenté par les formations de la Vaca Muerta et de Picún Leufú. L'analyse de faciès et la corrélation de logs sédimentaires de la formation de la Vaca Muerta et de la partie inférieure de la formation de Picún Leufú dans l'anticlinal Picún Leufú a permis de mettre en évidence un environnement de rampe silicoclastique évoluant vers un environnement de rampe mixte. En environnement de  rampe silicoclastique, les faciès de shoreface et d'offshore se localisent dans les parties ouest et sud de l'anticlinal Picún Leufú. La zone de transition est caractérisée par des niveaux de tempête et des niveaux déstructurés et slumpés, alors que le domaine d'offshore correspond à des marnes noires à grises ainsi qu'à des niveaux de turbidites. La rampe mixte silicoclastique-carbonatée se caractérise dans sa partie proximale par le développement d'un lagon isolé du milieu marin ouvert où se déposent des faciès sédimentaires de haute énergie soumis à l'influence de la marée alors que la zone distale est caractérisée par des faciès tidaux. La rampe médiane est caractérisée par l'influence des dépôts de tempêtes et la rampe externe par des dépôts à granulométrie fine. Deux séquences transgressives-régressives majeures et cinq séquences transgressives-régressives de haute fréquence sont reconnues. Les séquences transgressives-régressives de haute fréquence forment trois séquences progradantes, une séquence mixte caractérisée par de l'aggradation et de la progradation et une séquence purement aggradante. La caractérisation géochimique et la minéralogie des argiles de l'intervalle tithonien-berriasien dans la partie méridionale du bassin de Neuquén indiquent (1) que le climat a joué un rôle clé dans l'évolution de l'environnement sédimentaire, (2) que l'environnement de dépôt initialement « normal » évolue rapidement vers des conditions suboxiques à l'interface eau-sédiment et (3) la présence d'épisodes où l'oxygénation de la masse d'eau peut être faible principalement au début du dépôt de la formation Vaca Muerta.