Boletín de Geología

Provenance of Lower Eocene strata of the San Jacinto Fold Belt (Colombian Caribbean): paleogeographic, and magmatic implications

Abstract The Eocene infill of the San Jacinto Fold Belt (SJFB) contains information of the paleogeographic and magmatic evolution of the northwesternmost corner of the Andes. This information is clue to find prospective rocks for hydrocarbons and CO2 storage reservoirs. In this study, we report new sandstone petrography and detrital zircon U-Pb geochronology analyses from three Lower Eocene boreholes drilled at two locations in the SJFB in order to investigate the provenance, paleogeography and magmatic contribution to the basin. The combined provenance analysis reveals multiple sources of detritus, including arc-like igneous, metamorphic and sedimentary rocks with two main U-Pb age populations (Cretaceous-Paleogene and Permian-Triassic). These ages and composition of the detritus are consistent with rock sources in the basement of the Lower Magdalena Valley (LMV) and the Central Cordillera (CC), transported to the SJFB by a short-distance drainage network. Eocene zircons found in the studied rocks suggest that arc magmatism was locally active with sources located at the Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) or nearby. Furthermore, vertical and geographic variability of sandstones compositional maturity in the studied wells seem to be controlled by the depositional paleoenvironment, being the sandstones from the deeper northern part of the basin more mature (less proportion of lithics in the QFL diagram) than their shallower southern counterpart.

Resumen El relleno Eoceno del cinturón plegado de San Jacinto (CPSJ) contiene información de la paleogeografía y evolución magmática de la esquina más noroccidental de los Andes. Esta información es vital para encontrar rocas prospectivas para almacenamiento de hidrocarburos o reservorios de CO2. En este estudio reportamos nuevos análisis de petrografía de areniscas y geocronología U-Pb en circones detríticos de tres pozos Eoceno Inferior perforados en dos localidades del CPSJ con el fin de investigar la proveniencia, paleogeografía, y contribución magmática a la cuenca. El análisis combinado de proveniencia revela múltiples fuentes de detríticos, incluidas rocas ígneas de arco, rocas metamórficas y rocas sedimentarias, con dos poblaciones principales de edades U-Pb (Cretácico-Paleoceno y Pérmico-Triásico). Estas edades y composición detrítica son consistentes con fuentes de rocas en el basamento de la cuenca del Valle Inferior del Magdalena (VIM) y la cordillera Central (CC), trasportadas al CPSJ por una red de drenajes de corta distancia. Los circones Eocenos encontrados en las rocas estudiadas sugieren que el magmatismo de arco estuvo activo localmente con fuentes localizadas en la Sierra Nevada de Santa Marta (SNSM) o cercanas. Además, la variabilidad vertical y geográfica en la madurez composicional de las areniscas en los pozos estudiados parece estar controlada por el paleoambiente de depósito, siendo las areniscas de la parte norte y más profunda de la cuenca más maduras (menos proporción de líticos en el diagrama QFL) comparadas con las areniscas de la parte sur.

3D analysis of the Honda Fault, southern Magdalena Valley, Colombia

Resumen Mediante la integración y análisis estructural de mapas geológicos, modelos de elevación del terreno (DEM), información bibliográfica, datos de pozos y líneas sísmicas 2D, se identificaron cinco secuencias sísmicas coetáneas en los bloques yacente y colgante de la Falla de Honda. A partir de la interpretación de imágenes DEM y datos estructurales, se generaron secciones estructurales y perfiles a lo largo de la falla para determinar su orientación, características geométricas, compartimentación, acortamiento y cinemática. En sus 103 km de longitud, la superficie de esta falla presenta tres secciones con diferentes desplazamientos de cabalgamiento, generados por la acción de un esfuerzo horizontal máximo dispuesto NWW-SEE. La Falla de Honda se asocia con el Sistema de Fallas del Magdalena que representa la expresión más distal del flanco occidental del cinturón plegado y fallado de la Cordillera Oriental, con un estilo híbrido de deformación de piel gruesa y piel delgada.

Abstract By the integration and structural analysis of geological maps, DEM images, bibliographic information, well data, and 2D seismic lines, five contemporary seismic sequences were identified in the footwall and hanging blocks of the Honda Fault. From the interpretation of DEM images and structural data, cross-sections were generated in depth, along with fault slip profiles, to determine the orientation, geometric features, compartmentalization, shortening, and kinematics of the Honda Fault. Along its 103 km of length, the surface of this fault presents three sections with different thrust slip, related to a NWW-SEE orientation of the maximum horizontal stress. The Honda Fault is associated with the Magdalena Fault System, which represents the most distal expression of the western flank of the Eastern Cordillera fold and thrust belt, with a hybrid thick- and thin-skinned deformation style.

Petrological characterization of variscite mineralization in Iza, Boyacá: First report in the Colombian Andes

Resumen Los minerales del grupo de la variscita constituyen una familia poco común, conocida por su tonalidad verde cian, muy apreciada en joyería, y su importancia arqueológica como gema ornamental en artefactos y adornos antiguos confeccionados en distintas partes del mundo, utilizados como fuente de intercambio y comercio en la Europa prehistórica. Esta pertenece principalmente a la subclase de fosfatos, pero también a los arseniatos, vanadatos y selenatos. En este estudio se caracterizaron petrológicamente seis muestras de variscita encontradas como mineralizaciones en arenitas hacia el tope del Grupo Guadalupe (Formación Labor y Tierna), en las inmediaciones del cuerpo hipoabisal de Iza, en el municipio homónimo en Boyacá, Colombia. Se emplearon técnicas de observación macroscópica, microscopio óptico de luz polarizada plana (MOLPP), análisis mediante difracción de rayos X (DRX) y fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopia Raman y espectroscopia infrarroja por reflectancia en el rango de onda corta (SWIR) y visible a infrarrojo cercano (VNIR). Los resultados confirman la presencia de este mineral y destacan la importancia de una fuente de fósforo y aluminio en su génesis como mineral secundario; se interpreta como el producto de la infiltración de aguas meteóricas ácidas a través de rocas fosfáticas comunes dentro del Grupo Guadalupe, combinado con condiciones diagenéticas de temperatura específicas; con esto se propone un modelo genético y la posible aplicación de estos minerales como geotermómetro en rocas sedimentarias. Además, se destaca la relación de estos minerales con el cuerpo hipoabisal de Iza y su posible relación con los yacimientos arqueológicos de los pueblos nativos prehispánicos que habitaban el altiplano cundiboyacense y Colombia. Este primer reporte en los Andes colombianos es un precedente en el establecimiento de nuevas fuentes de origen de variscita en Colombia, posiblemente usada en rutas de comercio prehispánicas y como fuente de materias primas para la confección de joyas antiguas.

Abstract The minerals of the variscite group constitute a rare family, known for their cyan-green hue, highly valued in jewellery, and their archaeological importance as ornamental gemstones in ancient artifacts and ornaments made in different parts of the world, used as a source of exchange and trade in prehistoric Europe. These belong mainly to the subclass of phosphates, but also to arsenates, vanadates, and selenates. In this study we characterized petrologically six samples of variscite found as mineralizations within arenites towards the top of the Guadalupe Group (Labor and Tierna Formation), in the vicinity of the hypabyssal body of Iza in the municipality of the same name in Boyacá, Colombia. Macroscopic observation, Plane Polarized Light Microscopy (PPLM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF) analysis, Raman spectroscopy and reflectance infrared spectroscopy in Short-wave (SWIR) to visible and near-infrared (VNIR) range were utilized. The results confirm the presence of these minerals and highlight the importance of a source of phosphorus and aluminium in their genesis as secondary minerals, interpreted as the product of infiltration of acidic meteoric waters through common phosphate rocks within the Guadalupe Group, combined with specific diagenetic conditions of pressure and temperature. Thus, a genetic model and the possible application of these minerals as geothermometers in sedimentary rocks are proposed. Furthermore, the relationship of these minerals with the hypabyssal body of Iza is highlighted, as well as their possible connection with archaeological sites of pre-Hispanic native peoples inhabiting the Cundinamarca highlands and Colombia. This first report in the Colombian Andes sets a precedent in establishing new sources of origin for variscite in Colombia, possibly used in pre-Hispanic trade routes and as a source of raw materials for the making of ancient jewellery.

CO₂ storage potential assessment for the Lower Magdalena Valley Basin, Colombia

Abstract Geological storage of carbon dioxide (CO2) is proposed as a solution to control the cycle of CO2 emissions from various sources and to store it in geological formations over the long term. In this study, a geological model of the Lower Magdalena Valley (LMV) Basin in Colombia was developed based on structural, stratigraphic, and sedimentological data. The analysis focused on the Ciénaga de Oro and Porquero formations, which were deposited between the Late Oligocene and Middle Miocene. The basin model was constructed using existing thermal and lithological data to simulate subsurface properties and assess the basin's potential for Cd storage. Simulations were conducted to estimate pore pressure, temperature, geothermal and pressure gradients, CO2 saturation, and migration pathways. CO2 injection was modeled over a 50-year period, with a subsequent 200-year forecast to assess its behavior and containment potential. The results indicate that the most favorable areas for CO2 storage are in the central and northwestern regions of the basin, where reservoir conditions are optimal for long-term containment.

Resumen El almacenamiento geológico de CO2 se presenta como una solución para controlar el ciclo de emisiones de CO2 de diferentes fuentes y almacenarlo en unidades geológicas por un largo tiempo. Datos obtenidos de estudios estructurales, estratigráficos y sedimentológicos fueron usados para construir un modelo geológico de la cuenca del Valle Inferior del Magdalena (VIM), a partir del cual se realizó modelamiento de la cuenca y simulación de propiedades e inyección para evaluar el potencial de almacenamiento de CO2. El estudio se enfoca en las unidades entre el Oligoceno tardío y el Mioceno medio, correspondientes a las formaciones Ciénaga de Oro y Porquero. El modelo geológico de la cuenca fue generado con base en la información de diferentes estudios relacionados con las propiedades termales y litológicas de la cuenca. Se realizó una simulación de propiedades e inyección de CO2 para evaluar las áreas con potencial de almacenamiento para la cuenca del VIM. El modelo estimó propiedades de presión, temperatura, gradientes, saturación y migración de CO2, a partir de los cuales se establecieron condiciones límite para almacenamiento de CO2 y se identificaron como áreas más favorables el centro y el noroeste de la cuenca.

Determination of mono- and multielement anomalies through geochemical analyses at La Equis project (Chocó - Colombia)

Resumen El proyecto La Equis se localiza en el departamento del Chocó (Colombia) y forma parte de la Franja Metalogenética del Batolito de Mandé-Acandí del Paleoceno-Eoceno, reconocida por albergar depósitos minerales tipo pórfido de Cu±Mo y epitermales (Au±Ag±Pb±Zn±Cu). El objetivo de este estudio fue determinar anomalías geoquímicas mono- y multielementales que permitan delimitar zonas de interés para la exploración minera. Para ello, se utilizaron resultados geoquímicos de ensayos ICP-MS y al fuego de 253 muestras de roca de superficie y subterráneos, que fueron procesados usando análisis estadísticos univariables, bivariables (correlación de Spearman) y multivariables (Análisis de Componentes Principales, PCA), así como la interpolación geoestadística por kriging ordinario para determinar la distribución espacial de los elementos de interés económico (Au, Cu, Mo, Zn, Pb), elementos guía (As, Sb, Tl, Bi, Te, Se, entre otros) y los 3 principales PCA's que explican el 65,2 % de la varianza total de datos. Estos resultados se integraron en el perfil geoquímico AA' y se definieron los siguientes sectores de interés para exploración en el proyecto: 1) sectores mineros de Progreso y Capotero, ubicados al suroeste, catalogados históricamente como evento epitermal de intermedia sulfuración con la correlación multielemental Pb-Au-Ag-Cd-Zn-Hg-As-Sb-Mo-Tl-(Rb, Cu) y parte de las anomalías de Mn o Te. 2) Sector anómalo 1 ubicado en la zona central, que presenta las correlaciones multielementales Se-Te-Bi-S-(Mo) y Cr-Ni-Cu-Co-S-(Te, Bi, Se, Fe), rodeadas por anomalías de Mn o As, las cuales indican que es un sector clave para exploración por los elementos guía típicos en eventos tipo pórfido de Cu±Mo. Y 3) Sector anómalo 2, ubicado al noreste, y que presenta la misma correlación multielemental de los sectores mineros de Progreso y Capotero, lo cual permite inferir que es parte de otro evento epitermal.

Abstract The La Equis project is located in the Chocó, department of Colombia, and lies within the Paleocene-Eocene Mandé-Acandí Batholith Metallogenic Belt, recognized for hosting porphyry-type (Cu±Mo) and epithermal-type (Au±Ag±Pb±Zn±Cu) mineral deposits. This study aimed to identify mono- and multielement geochemical anomalies to delineate areas of interest for mineral exploration. A total of 253 rock samples from surface and underground were analyzed using ICP-MS and fire assay techniques. The geochemical data were processed using univariate, bivariate (Spearman correlation), and multivariate (Principal Component Analysis, PCA) statistical methods, as well as ordinary kriging for geostatistical interpolation to determine the spatial distribution of economically significant elements (Au, Cu, Mo, Zn, Pb), pathfinder elements (As, Sb, Tl, Bi, Te, Se, among others), and the first three PCA components (65.2% of the total variance). These results were integrated into a geochemical cross-section (profile AA'), which identified the following anomalous sectors of interested for mineral exploration within the project area: 1) The Progreso and Capotero mining sectors in the southwest, historically classified as intermediate-sulfidation epithermal systems, characterized by the multielement association Pb-Au-Ag-Cd-Zn-Hg-As-Sb-Mo-Tl-(Rb, Cu) and partial Mn or Te anomalies; 2) Anomalous sector 1, located in the central area, defined by the associations Se-Te-Bi-S-(Mo) and Cr-Ni-Cu-Co-S-(Te, Bi, Se, Fe), surrounded by Mn and As anomalies, indicating the relationship of pathfinder elements suggesting potential for exploration of a porphyry Cu±Mo event; and 3) Anomalous sector 2 in the northeast, exhibiting a similar multielement signature to the Progreso-Capotero sector, indicating the possibility of a second epithermal event.

Semi-automatic lineament extraction using geospatial analysis techniques

Resumen Aprovechando la eficiencia y objetividad de la automatización aplicada a las ciencias de la tierra, es posible superar, entre otros aspectos, las limitaciones del mapeo manual tradicional de estructuras lineales, que dependen de la subjetividad del experto. Este estudio presenta un novedoso enfoque para cartografiar discontinuidades estructurales en los Andes colombianos mediante la extracción semi-automática de lineamientos, a partir de modelos digitales de elevación (MDE). Como resultado de dicha extracción, se obtuvo una extensa red de lineamientos con densidades y direcciones preferenciales variables según las condiciones geológicas locales. Las zonas con mayor densidad se localizan en fallas regionales cartografiadas, lo que valida la capacidad del método para detectar discontinuidades significativas. Además, el análisis por celdas reveló patrones espaciales en las direcciones dominantes, que no se aprecian a escala regional, por lo que ofrece un nivel de detalle superior al de los bloques definidos por fallas mayores cartografiadas. Las direcciones preferenciales revelaron el predominio de un esfuerzo horizontal en dirección NS, particularmente en la Cordillera Occidental y zonas asociadas al sistema de fallas de Romeral. Más allá de las interpretaciones geológicas específicas, este estudio demuestra el potencial de la extracción semi-automática de lineamientos para mapear discontinuidades estructurales de forma sistemática y objetiva.

Abstract By leveraging the efficiency and objectivity of automation applied to the Earth Sciences, it is possible to overcome, among other aspects, the limitations of traditional manual mapping of linear structures, which depend on expert subjectivity. This study presents a novel approach for mapping structural discontinuities in the Colombian Andes through semiautomatic extraction of lineaments from Digital Elevation Models (DEMs). As a result of this extraction, an extensive network of lineaments was obtained with variable densities and preferred orientations according to local geological conditions. Zones of higher density are located in mapped regional faults, validating the method's ability to detect significant discontinuities. Additionally, cellbased analysis revealed spatial patterns in dominant orientations that are not apparent at a regional scale, offering a higher level of detail than blocks defined by major mapped faults. Preferred orientations revealed the predominance of NS-striking horizontal stress, particularly in the Western Cordillera and areas associated with the Romeral Fault System. Beyond specific geological interpretations, this research demonstrates the potential of semiautomatic lineament extraction for systematically and objectively mapping structural discontinuities.

Weighting methodology of the geology variable for the use of multipurpose cartographic generation

Resumen Esta investigación es una propuesta metodológica para valorar la variable geología en la generación de cartografía multipropósito como mapas de deslizamientos, erosión de suelos y más, mediante la ponderación de criterios objetivos que disminuyen el grado de incertidumbre en su análisis, valorando los factores que determinan la heterogeneidad (textura, fracturación, clima y otros) del tipo de roca y depósito superficial. La metodología permite estimar un factor geológico (FG) mediante cuatro componentes: 1) resistencia del tipo litológico, 2) tipo de fábrica y/o textura, 3) grado de fracturación y 4) grado de meteorización, que se relacionan mediante matrices doble entrada para obtener tres índices: 1) índice litológico, 2) índice de fracturación y 3) índice de meteorización. Estos criterios se aplicaron en el cuadrángulo de la hoja geológica de Guayllabamba escala 1:25.000 en Ecuador, y se obtuvo un FG medio y muy malo que resultan de genéticas deposicionales volcánicas aluviales y otros materiales sueltos que afloran en el área; es clave la geoinformación con escalas adecuadas y una correcta valoración.

Abstract This research presents a methodological proposal to assess the geology variable in the development of multipurpose cartograph such as landslide maps, soil erosion maps, and other by weighting objective criteria that reduce the degree of uncertainty in analysis. The approach evaluates factors that determine the heterogeneity (e.g., texture, fracturing, climate) of rock types and surficial deposits. The methodology enables the estimation of a Geological Factor (GF) through four components: 1) lithological resistance, 2) fabric and/or texture type, 3) degree of fracturing, and 4) degree of weathering. These components are interrelated using cross-matrix methods to derive three indices: 1) lithological index, 2) fracturing index, and 3) weathering index. The method was applied to the Guayllabamba geological map sheet (1:25,000 scale) in Ecuador, yielding medium to very poor GF values, mainly due to depositional environments of volcanic, alluvial, and other unconsolidated materials outcropping in the area. The use of appropriately scaled geoinformation and accurate assessment proved to be key.