DISLOCACIÓN DE FACIES EN EL TOPE DE LA SECUENCIA
CRETÁCICA DE LA SUBCUENCA DE NEIVA, VALLE SUPERIOR
DEL MAGDALENA Y SUS IMPLICACIONES EN EL MODELO
ESTRATIGRÁFICO SECUENCIAL COLOMBIANO

Gabriel Eduardo Veloza¹; Andres Mora A¹; Mario De Freitas ¹; Mario Mantilla¹.

¹ Hocol S.A. Carrera 7 No 113-43Piso 16 gvelozaf@yahoo.es

La identificación de un abrupto cambio de facies y ambientes de depósito entre los sedimentos de la llamada Formación Monserrate y la Formación San Francisco del Grupo Guaduala, permite reconocer una Dislocación de Facies en el tope de la secuencia marina del Cretácico colombiano en el Valle Superior del Magdalena, atribuida al levantamiento de la Cordillera Central y a la acreción de bloques tectónicos al Oeste del Sistema de Fallas de Romeral.

Utilizando la integración de análisis detallados de sedimentología y estratigrafía en secciones de superficie y registros de pozos, se identificó la existencia de ambientes de depósito variantes entre el frente de costa medio y costa afuera proximal, que dominan la Formación Monserrate, mientras ambientes proximales, principalmente de lagos, pantanos y llanuras de inundación han sido interpretados para la Formación San Francisco. La ausencia de registro estratigráfico de la regresión de facies, desde ambientes marinos distales hasta ambientes continentales evidencia la discordancia o relación paraconforme de éstas unidades, donde los sedimentos de ambientes proximales fueron erodados o “bypassed”.

Esta superficie y sus superficies correlativas deben ser interpretadas como el límite de la secuencia marina del Cretácico colombiano y estarían evidenciando además, la primera fase del levantamiento pre-Andino.

Palabras Claves: Formaciones Monserrate y San Francisco, Cretácico Superior, dislocación de facies.

The identification of an abrupt facies change between the Monserrate and San Francisco formations allows us to identify a Facies Dislocation on top of the Cretaceous marine sequence of the Neiva sub-basin, due to the uplift of the Central Cordillera and the accretion of tectonic blocks, west of the Romeral Fault Zone.

With an integrated detailed stratigraphic analysis in surface sections and wells, marine environments were identified for the Monserrate Formations, ranging from near offshore to middle shoreface. For the San Francisco Formation, continental environments were identified, ranging from coastal to fluvial plain, swamps and paleosoils. The lack of all the regression of facies, from deep marine environments to the continental realm is the principal evidence of the paraconformity between those units, implying that sediments from proximal environments were eroded or bypassed.

This surface and their correlative surfaces have to be interpreted as the boundary of the marine sequence of the Cretaceous of Colombia in this area, and gives an evidence of the first pre-Andean uplift.

Keywords: Monserrate and San Francisco Fms., facies dislocation, Upper Cretaceous.

La subcuenca de Neiva, ubicada en el extremo Sur del Valle Superior del Magdalena es una cuenca intermontana, limitada por los altos de Natagaima y Pata al Norte, la Falla de Altamira al Sur y por la Cordillera Central al Oeste y el Macizo de Garzón al Este.

La Formación Monserrate (sensu Beltrán & Gallo, 1968) es una unidad principalmente arenosa, con un rango de edad asignado Campaniano- Maastrichtiano. Las correlaciones establecidas de esta unidad son con las unidades Nivel de Lutitas, Lidita Superior, Nivel de Lutitas y Arenas y Formación La TABLA, de De Porta (1965) en el área de la subcuenca de Girardot al Norte. La falta de estudios detallados de la estratigrafía y edad de esta unidad en la subcuenca de Neiva han llevado a una errónea correlación de las unidades anteriormente nombradas.

El presente trabajo se enfoca en la descripción de las facies y asociaciones de facies de diferentes secciones de la Fm. Monserrate levantadas en la subcuenca de Neiva, con el fin de enmarcarlas en un esquema tectónico regional, donde se refleja el primer pulso de levantamiento pre-Andino mediante una dislocación de facies, producto de una regresión forzada del nivel del mar.

El concepto de dislocación de facies, introducido por Emey & Myers (1996), describe una superficie donde rocas de ambientes relativamente más someros yacen directamente sobre rocas depositadas en ambientes más profundos, contrario a lo que describe la Ley de Walter, donde debe observarse una somerización gradual de ambientes. Una dislocación de facies implica una caída en el nivel relativo del mar y el desarrollo de una inconformidad con exposición subaérea. Esta superficie debe también ser interpretada como un límite de secuencia o su conformidad correlativa.

Estratigrafía y Edad

La Formación Monserrate, aflorante en gran parte de la Subcuenca de Neiva (en adelante SCN), Valle Superior del Magdalena (en adelante VSM, FIGURA 1) suprayace concordantemente los depósitos marinos de la Fm. Villeta y es suprayacida paraconformemente por la Fm. San Francisco, del Grupo Guaduala (FIGURA 2), compuesta por lodolitas de llanuras costeras y de inundación y esporádicas intercalaciones de areniscas líticas. En el área de estudio la Fm. Monserrate consiste de intercalaciones de liditas, calizas, fosforitas y “shales” hacia la base, suprayacidas por espesas secuencias de areniscas de hasta 15m de espesor, con intercalaciones de liditas y limolitas hacia la base de cada secuencia. En la porción Sur de la SCN este intervalo litoestratigráfico es correlacionado con la Fm. El Tobo, compuesta principalmente por potentes cuerpos de calizas de alta energía (Osorio & Rodríguez, 2000; Veloza et al, 2006).

Historia Tectónica

El VSM hace parte de un sistema de cuenca “back-arc” Jurásico, que sufre inversión tectónica durante eventos compresionales ocurridos desde el Cretácico Superior hasta el presente produciendo el levantamiento diferencial de las Cordilleras Central y Oriental (Schamel, 1991; Cooper et al, 1995; Sarmiento, 2001; Gómez, 2003), dando como resultado un complejo sistema de compartimentos con variados estilos estructurales. La existencia de estructuras heredadas del Paleozoico y Mesozoico dio origen a los estilos de deformación que dominaron durante la inversión de la cuenca (Butler & Schamel, 1988; de Freitas, 2001).

A partir de huellas de fisión en circones y apatitos se ha determinado que la Cordillera Central, en la porción Norte de la cuenca, en límites con el Valle Medio del Magdalena, ha sufrido una exhumación de entre 7-13km desde el Campaniano, mientras que la Cordillera Oriental presenta una exhumación aproximada de 3-4km en un intervalo de tiempo entre 65-30 Ma (Paleoceno-Oligoceno) en el área del Anticlinal de Villeta (Gómez et al, 2003).

La acreción de la Cordillera Occidental durante el Campaniano – Eoceno produjo una propagación hacia el Norte del levantamiento de la Cordillera Central. Además ha sido determinado que la acreción se produjo en forma oblicua, hacia el NE, desde el Sur de Ecuador hasta el Norte de Antioquia, lo que apoya ese estilo de exhumación en sentido Sur-Norte (Barrero et al, 2006). Esto también está soportado con datos de paleoesfuerzos obtenidos recientemente (Cortés et al, 2005) que indican que durante el Cretácico Tardío la dirección principal de esfuerzos se orientaba NE-SW.

Otros pulsos de deformación y levantamiento más antiguos (+/- 100Ma) han sido propuestos para el levantamiento y exhumación de los Andes del Norte (Van der Wiel, 1991), reflejados en la deformación de la secuencia Cretácica en el Valle del Magdalena (Jaimes & De Freitas, 2006) y en la deformación de unidades al W del Sistema de Fallas de Romeral.

Actualmente cuatro placas tectónicas interactúan en la esquina NW de Suramérica. Las placas de Nazca y Caribe se mueven hacia el E y SE respectivamente, la placa Suramericana se mueve hacia el oeste y la placa de Cocos se mueve hace NE. Determinaciones de mecanismos focales indican que la dirección de los esfuerzos compresivos ha variado principalmente en dos fases que son: NE-SW durante el Maastrichtiano-Paleoceno tardío a NW-SE desde el Eoceno temprano- Pleistoceno (Cortés et al, 2005), generando la reactivación oblicua de sistemas de fallas antiguas y estructuras en echelon.

Litofacies

Las litofacies identificadas dentro de la Fm. Monserrate son típicamente de rocas carbonáticas y clásticas. Cada una de las litofacies identificadas está descrita en la TABLA 1. Los párrafos a continuación se centran principalmente en las asociaciones genéticas de las litofacies identificadas, que pueden ser mejor interpretadas en términos de los ambientes de depósito.

Asociación de Litofacies

Los ambientes de depósito de la Fm. Monserrate fueron interpretados a partir de la recopilación y análisis de 13 columnas estratigráficas levantadas en superficie (Osorio & Rodríguez, 2000; Dunia, 2003, Veloza, 2005) y su correlación con pozos cercanos, corazonados y descritos dentro de la misma área. Columnas estratigráficas representativas de las porciones Sur, centro y Norte de la SCN son presentadas en las FIGURAS 3 y 4. Las litofacies individuales son agrupadas dentro de cinco asociaciones de litofacies: (1) asociación de facies de costa afuera (su espesor varía entre 5-10 m); (2) asociación de facies de transición entre costa afuera y frente de costa inferior (su espesor varía entre 5-20 m); (3) asociación de facies de frente de costa inferior (su espesor varía entre 10-20 m); (4) asociación de facies de frente de costa medio-superior (su espesor varía entre 5-20 m); (5) asociación de facies de llanura fluvial –costera y paleosuelos. Estas asociaciones de litofacies son presentadas dentro de toda la columna estratigráfica en los sectores analizados, variando según las oscilaciones del nivel del mar y/o causas tectónicas.

Asociación De Facies De Costa Afuera – Descripción

Esta asociación facies está compuesta por las facies Fmb, Li, Md, Fl, Ffd, Wk, Fa, y Fmb. Comprende limolitas finamente laminadas o macizas que presentan colores que varían de negro a gris oscuro. Son comunes restos de peces (dientes, escamas, vértebras etc.) y moldes de bivalvos, amonitas y concreciones discoidales. Presenta en algunas ocasiones intercalaciones de niveles delgados y muy delgados de arenitas de grano muy fino lodosas que se disponen en algunos casos de forma lenticular. Se presenta ligeramente silicificada en algunos intervalos. Es común encontrar bioturbación, preferencialmente Thalassinoides.

Las liditas son principalmente estratos silicificados de color crema o gris claro. Presentan fosfatos tamaño arena fina a muy fina diseminados, escamas y otros restos de peces. La geometría de las capas es tabular preferentemente, aunque hacia la base de los intervalos es común encontrarlas con geometrías lenticulares. Se disponen en capas muy delgadas a medias. Presentan laminación plana paralela y fractura en forma de pequeños bloques romboédricos (panelitas).

La facies Fmb (Fosfoarenitas macizas con abundantes bioclastos de foraminíferos) se presenta en capas tabulares, delgadas a gruesas de fosforitas, color pardo. Presenta tamaños de grano desde arena muy fina a gruesa, conformada por restos de peces (escamas, dientes, espinas, “pellets”, vértebras y otros restos) y abundantes foraminíferos; se observan además epiclastos principalmente de cuarzo. Presenta bioturbación moderada principalmente Thalassinoides y Planolites; se encuentra también asociada a este tipo de litología la icnofacies Glossifungites. En general los contactos son netos y planos. Se dispone en capas tabulares, delgadas a medias. Ocasionalmente presenta contenido calcáreo.

Asociación De Facies De Costa Afuera – Interpretación

El deposito de estos sedimentos tiene lugar principalmente en ambientes tranquilos, por debajo del nivel de acción de las olas en profundidades que varían de decenas a centenas de metros y en variedad de ambientes dentro del mar, desde una plataforma marina somera, en el borde de la plataforma continental o en costa afuera. Para el presente estudio estos estratos son interpretados como depósitos correspondientes a ambientes de costa afuera proximal, donde el sedimento es depositado por precipitación. La presencia de este tipo de estratos dentro del registro sedimentario ha sido interpretada como sedimentos provenientes de grandes masas de tierra que fueron meteorizadas y erodadas bajo condiciones generalmente húmedas y de alta pluviosidad (como las esperadas para latitudes bajas a intermedias). Delgados niveles de “shales” marinos dentro de secuencias de grano más grueso pueden ser marcadores regionales; en contraste depósitos de calizas o arenitas dentro de este tipo de litologías presentan una extensión regional limitada, reflejando condiciones de energía variables para diferentes puntos de la cuenca que dieron origen al sedimento. Es común en este tipo de ambientes la bioturbación horizontal correspondiente a la icnofacies Cruziana.

“Lidita” es un término muy general para designar rocas de composición silícea de grano muy fino, de origen inorgánico, bioquímico, biogénico, volcánico o hidrotermal. Son variados los mecanismos de formación asignados a depósitos de este tipo. Villamil (1999) sugiere que la presencia de estos niveles esta asociada a altas tasas de paleoproductividad, originada por las corrientes de surgencia ricas en nutrientes. Otros autores sugieren que el origen de estos cherts es netamente diagenético (Guerrero et al, 2000; Terraza, 2003) originado por la disolución del carbonato y la casi simultanea precipitación de sílice.

Los depósitos de la facies Fmb están asociados a niveles de rocas calcáreas, lodolitas y “cherts”. Es controversial el origen de este tipo de depósitos y existen varias hipótesis para explicar su origen. La hipótesis más aceptada sugiere que son las corrientes de surgencia de aguas profundas, ricas en materiales fosfóricos las que originan las fosforitas. Éstas dan lugar a altas tasas de productividad orgánica, además del crecimiento de phytoplankton en aguas superficiales, lo cual resulta en sedimentos ricos en materia orgánica, fosfatos y en aguas anóxicas en contacto con el lecho marino. Generalmente se presentan eventos de muertes masivas en áreas donde se presentan corrientes de surgencia, particularmente por envenenamiento. De esta forma, más materia orgánica enriquecida en restos fosfáticos (vértebras etc.) es depositada durante dichos eventos.

Las corrientes de surgencia son una característica de márgenes continentales de latitudes medias y son controladas por los sistemas de alta presión atmosférica predominantes en dichas zonas. El substrato marino donde las fosforitas son depositadas generalmente se encuentra a pocos cientos de metros de profundidad, y comúnmente se encuentra en la zona de mínimo oxigeno. Bajas tasas de sedimentación se asocian con este tipo de depósitos y se encuentran asociadas generalmente lodolitas con abundante materia orgánica, “cherts”, calizas pelágicas y suelos duros, en los que se desarrollan comúnmente icnofacies tipo Glossifungites.

Villamil (1999) sugiere que para el fin del Cretácico vigorosas condiciones de corrientes de surgencia permitieron la acumulación de este tipo de sedimentos, al igual que “cherts”, en zonas muy proximales a la línea de costa, es decir, el depósito no estuvo restringido a zonas distales de la cuenca.

Asociación De Facies De Transición Entre Costa Afuera Y Frente De Costa Inferior – Descripción

Suprayace conformemente la asociación de litofacies de costa afuera. Esta asociación de litofacies se compone de limolitas negras y grises, ocasionalmente calcáreas, intercaladas con capas finas y muy finas de fosforitas y finas a medias de areniscas de grano fino a muy fino, lodosas (presentan matriz), moderadamente seleccionadas, algunas veces calcáreas, de grano muy fino a fino. Las intercalaciones presentan contactos netos muy bioturbados hacia la base, mientras al tope en algunas ocasiones los contactos son transicionales. Las capas de areniscas presentan laminación planoparalela, ondulosa y “flaser” y abundante bioturbación, principalmente madrigueras subhorizontales y subverticales (Ophiomorpha, Thalassinoides). La secuencia presenta en general un granocrecimiento hacia el tope.

Las areniscas presentan en general variaciones de color desde amarillo pálido hasta gris amarillento. Los granosson subredondados a redondeados. Se observa laminación principalmente horizontal, ondulosa, lenticular. Láminas de lodo color negro se interponen generalmente entre los bancos de arena. Es común la presencia de abundante bioturbación horizontal a subhorizontal (e.g. Rhizocorallium, Thalassinoides, Planolites).

En algunas ocasiones esta asociación de facies presenta cemento calcáreo (<30%), fósiles y restos de fósiles (principalmente foraminíferos y conchas de tamaños milimétricos hasta 3 cm). Se observan eventualmente concreciones y niveles calcáreos concrecionales.

Asociación De Facies De Transición Entre Costa Afuera Y Frente De Costa Inferior – Interpretación

Los sedimentos de la asociación de facies de transición entre frente de costa inferior y costa afuera fueron depositados en ambientes de baja energía, en profundidades entre 10-20m de profundidad, donde el sedimento es poco afectado por la acción de las olas. El granocrecimiento de la secuencia refleja una somerización de los ambientes de depósito.

El aspecto macizo de las capas de areniscas descritas en esta facies puede ser debido a la acción de organismos que removilizan el sedimento, destruyendo las estructuras sedimentarias. Sin embargo, en algunas secciones se observa que la bioturbación se concentra en niveles donde son preservadas láminas de lodo. Corresponde a este intervalo la icnofacies Cruziana donde predominan trazas dispuestas de forma subhorizontal a subvertical.

La laminación ondulosa lenticular es formada bajo condiciones deposicionales fluctuantes, marcadas por periodos de actividad durante los cuales niveles arenáceos de tamaño arena fina y muy fina son depositados; estos alternan con periodos de mayor quietud en el ambiente de deposito y permiten la acumulación de laminas de lodo. Este tipo de depósitos es común en ambientes de llanuras mareales y submareales donde las condiciones energéticas (debido al ascenso y descenso del nivel del mar o actividad de las olas) son fluctuantes. En este caso se utiliza el término de estratificación ondulosa lenticular en lugar de laminación tipo “flaser” para denotar el predominio de lodo sobre arena en el sistema, debido al ambiente de depósito.

La presencia de cemento calcáreo y restos fósiles en este intervalo refleja condiciones de deposito de energía moderada, donde los organismos podían conservarse en posición de vida y sin retrabajamiento.

Asociación De Facies De Frente De Costa Inferior – Descripción

Se compone principalmente de estratos arenosos de grano muy fino y fino, los cuales están contenidos dentro de las facies Ap, Acb y Am. En general estas facies presentan abundante matriz, laminación planoparalela y en algunos casos bioturbación subhorizontal a subvertical. Suprayace conformemente a la asociación de litofacies de costa afuera. Se dispone en capas macizas, desde 5 hasta 20m de espesor. Se presenta laminación ondulosa y “flaser”, hacia la base y tope del segmento, respectivamente. Láminas de lodo color negro se interponen generalmente entre los bancos de arena. Se observamó además bioturbación abundante, principalmente Thalassinoides y en algunos casos fue difícil identificar las icnoespecies presentes debido al alto grado de bioturbación.

Las arenitas presentan selección moderada, algunas veces calcáreas, de grano muy fino a fino, sin embargo en algunos segmentos varían en tamaño de grano desde medio hasta muy fino en una sola capa. El color varía desde amarillo pálido hasta gris amarillento.

Asociación De Facies De Frente De Costa Inferior – Interpretación

La asociación de facies que típicamente se interpreta como frente de costa inferior corresponde principalmente a secuencias de arenitas de tamaños de grano desde limo grueso a arena fina. Es abundante en estos ambientes de depósito la alta bioturbación subvertical y subhorizontal, debido a la tranquilidad del medio en el que viven los organismos. Corresponde a este intervalo la icnofacies Cruziana donde predominan trazas dispuestas de forma horizontal a subhorizontal.

La laminación tipo “flaser” es formada bajo condiciones deposicionales fluctuantes, marcadas por periodos de actividad durante los cuales niveles arenáceos de tamaño arena fina y muy fina son depositados; estos alternan con periodos de mayor quietud en el ambiente de deposito y permiten la acumulación de laminas de lodo. Al igual que en las facies de costa afuera, la presencia de cemento calcáreo y restos fósiles en este intervalo refleja condiciones de deposito de energía moderada.

Asociación De Facies De Frente De Costa Medio-Superior
– Descripción

En la porción Norte y Central de la cuenca esta asociación de facies es dominada por epiclastos, mientras que en el Sur es dominada por sedimentos principalmente biogénicos, con escasa contaminación de fragmentos epiclásticos. Los estratos arenosos presentan grano fino a medio. Están presentes dentro de esta asociación las facies Ap, Am, Ax. Se presentan en capas tabulares, macizas, con estratificación planoparalela ondulosa y en algunos casos laminación cruzada y relictos de laminación cruzada. En algunos casos estos depósitos carecen de matriz debido a las condiciones energéticas bajo las que fueron acumulados.

La porción biogénica de esta secuencia, localizada principalmente al Sur de la SCN, se compone principalmente por las facies Pk y Gr. La facies Pk es generalmente de color gris. Los fragmentos de conchas se presentan en tamaños de 2-8cm, preferencialmente hacia la base de los estratos las conchas se presentan completas y dispuestas concordantemente mientras hacia el techo de los intervalos se presentan dispuestos de forma caótica. Estos estratos son clastosoportados, con presencia de lodo calcáreo (proporciones menores a 10%). La bioturbación es moderada observándose principalmente madrigueras subverticales (dominantemente Thalassinoides y bioturbación indiferenciada). Ocasionalmente presenta terrígenos (3-5%) y se dispone en capas medias a gruesas, macizas y tabulares.

La facies Gr es generalmente de color gris claro, las conchas y fragmentos de conchas se presentan en tamaños de 2-8 cm. Se dispone en capas tabulares con tendencia general granocreciente. La bioturbación es moderada observándose principalmente madrigueras subverticales a subhorizontales (dominantemente Thalassinoides y Planolites). Ocasionalmente presentan terrígenos (3-5%). Las capas son generalmente gruesas a muy gruesas.

Asociación De Facies De Frente De Costa Medio-Superior – Interpretación

Las rocas designadas dentro de las asociaciones de frente de costa medio corresponden principalmente a arenitas de grano fino a medio (epiclasticas). Es común encontrar en esta facies que las arenitas no presentan matriz y presentan además en algunos casos estratificación cruzada de bajo ángulo. Sin embargo, en algunos casos las estructuras sedimentarias creadas fueron destruidas por bioturbación, lo que refleja condiciones fluctuantes de los niveles energéticos. Está compuesto por las facies Ax y Am.

La facies Pk tiende a acumularse en aguas tibias. Representan ambientes energéticos transicionales entre niveles de baja y alta energía (ambientes propicios para la acumulación de “mudstone” y “grainstone” respectivamente). Es común la presencia de “pellets” y bioturbación. La facies Gr es formada en aguas cálidas y representa típicamente condiciones energéticas altas (e.g. regimenes mareales o ambientes dominados por olas) durante las cuales el lodo es removido y únicamente es dejada la fracción gruesa depositada (bioclastos). La facies calcárea Gr (grainstone) refleja las condiciones energéticas más altas del área en estudio y es la representante de ambientes de frente de costa superior. Es común la presencia de bioturbación, la cual evidencia la presencia de organismos vivientes dentro del mismo hábitat y no solo la acumulación por procesos mecánicos.

Asociación De Facies De Llanura Fluvial - Costera y Paleosuelos - Descripción

Esta asociación de facies está compuesta por las facies Fag y Pls. Esta asociación es identificada únicamente en el pozo Cebú-5. Se compone por arcillolitas arenosas, color gris moteado pardo-rojizo, abundantes fragmentos leñosos, hojas y algunos restos de raíces. También es común la presencia de fragmentos líticos.

Asociación De Facies De Llanura Fluvial - Costera y Paleosuelos - Interpretación

Esta asociación de facies es interpretada como correspondiente a llanuras costeras y/o aluviales. Éstas hacen parte de los ambientes continentales (reflejando una caída en el nivel relativo del mar), donde procesos fluviales y aluviales juegan un papel importante. Sin embargo, la proximidad con ambientes marinos ejerce una fuerte influencia sobre estos ambientes durante tormentas. La exposición subaérea se hace evidente debido a la coloración rojiza y púrpura observada, la cual es producto de la presencia de óxidos de hierro (hematita). Estas coloraciones son también producto generalmente de la alteración pedogénica de aguas moviéndose dentro de los suelos, causando una distribución irregular de los óxidos de hierro y debido también al efecto de las raíces (Tucker, 2001).

La presencia de fragmentos leñosos y de hojas permite corroborar las observaciones hechas en cuanto a la pertenencia de estos depósitos a ambientes continentales. Adicionalmente la presencia de restos de raíces evidencia la suficiente exposición subaérea como para permitir el desarrollo de vegetación.

PETROGRAFIA

Descripción

Con el fin de caracterizar los intervalos arenosos de la mayoría de las secciones en estudio se analizaron microscópicamente veintiuna secciones delgadas seleccionadas del área de estudio, principalmente de intervalos arenosos de grano muy fino a medio y de intervalos calcáreos de grano grueso. Se realizaron conteos de 450 puntos. Las muestras fueron impregnadas con epóxico azul para poder identificar más fácilmente los espacios porosos. Fueron elaborados además diagramas de distribución de frecuencias para los tamaños de grano medidos (conteos de 50 – 100 puntos por placa) con el fin de determinar de forma estadística el tamaño de grano y la selección presentes (clasificación textural).

En términos generales, las muestras estudiadas están compuestas principalmente por partículas detríticas de cuarzo (+/- 60%), fragmentos líticos ígneos y metamórficos (+/-2.5%) y feldespatos (+/- 4%) Qt:F:L = 90:6:4 (FIGURA 5A). Estos últimos aparecen en algunas ocasiones como clastos bien conservados donde sus características ópticas pueden ser claramente identificables, sin embargo, también se presentan alterados (generalmente a sericita). El cuarzo se presenta monocristalino (+/- 70%) y con extinción ondulosa (+/- 30%) en diferentes proporciones, reflejando esto condiciones paleogeográficas de cercanía al área fuente. Los tipos de contactos observados entre fragmentos constituyentes del armazón son muy variados, se observaron granos flotantes, contactos puntuales, longitudinales y cóncavo-convexos. Fotos de muestras representativas de las placas analizadas se observan en la FIGURA 6.

Aloquímicos como fosfatos (+/- 4.5%), restos fósiles (+/- 2%), pellets (+/- 0.5%), minerales accesorios (micas, glauconita y minerales opacos +/- 1%) y materia orgánica están también presentes en muy bajas proporciones. Sin embargo, los fosfatos pueden ser en algunas de las muestras estudiadas un componente de gran importancia. Dichos fragmentos fosfáticos (colofana) están representados principalmente por vértebras, restos de huesos y escamas de peces. Además es de gran importancia en algunas muestras la presencia de abundantes “pellets” fecales con epiclastos, producto de la alimentación de los organismos que vivieron en el sustrato. Fueron identificados además dentro del grupo de minerales accesorios cristales de mica (moscovita, flogopita, clorita y biotita), glauconita, pirita, hematita etc., los cuales pueden haber sido formados durante la diagénesis o depositados con la roca.

En casi la totalidad de las muestras analizadas se observaron altos contenidos de matriz (0-22%). Comúnmente, las cuarzoarenitas y las arcosas presentan bajos contenidos de matriz, aunque esta puede estar presente desde el momento de depósito de la roca. En los casos en que es muy abundante, ésta es ligada generalmente a condiciones especificas de depósito. La matriz se compone principalmente de fragmentos muy pequeños de cuarzo (<30μm), feldespatos, micas y minerales de arcilla y en algunos casos lodo calcáreo (micrita). En las placas analizadas se interpreta la presencia de matriz con características energéticas del área de depósito, en zonas de transición entre el frente de costa inferior y el costa afuera proximal.

Desde el punto de vista textural y composicional las rocas de origen epiclástico presentes son clasificadas como inmaduras a submaduras. La presencia de cuarzoarenitas con feldespatos potásicos, principalmente microclina, indica la presencia de un área fuente cercana, con un protolito de composición ígnea, de basamento continental. Además de la poca madurez composicional encontrada, es claro que la madurez textural es baja, ya que la mayoría de las partículas son muy poco redondeadas en la totalidad de las placas.

Fueron clasificadas además dos placas constituidas principalmente de bioclastos, con escasas partículas terrígenas y una placa cuyo principal constituyente son los fosfatos (todas estas pertenecientes a la sección Quebrada El Espinal). Fue además incorporado al presente estudio la petrografía realizada para la Formación el Tobo (Osorio & Rodriguez, 2000) donde fueron descritas principalmente muestras clasificadas como “grainstone”, “packstone” y “wackestone” de bioclastos, además de algunas arenitas calcáreas.

Interpretación

La composición de las arenitas de la Formación Monserrate es muy similar a la de las arenitas pertenecientes a las de orógenos reciclados e interior de cratón (Dickinson & Suczek, 1979, FIGURA 5B). Rocas fuente probables para esta composición incluyen el Cratón de Guyana (de composición granítica y granodiorítica), la paleocordillera Central (composición andesítica) y la erosión del mismo sustrato Cretácico (debido a la presencia de abundantes intraclastos). La presencia de granos bien redondeados de cuarzo en arenitas composicionalmente inmaduras sugiere que estas arenas fueron recicladas de unidades cuarzosas infrayacentes o de la misma unidad.

Para la clasificación de los intervalos calcáreos se utilizó la combinación de las clasificaciones de Dunham (1962) y Folk (1962), que destacan las características texturales y composicionales respectivamente. Las dos muestras clasificadas correspondieron a bioesparita rudstonte impuras. Los intervalos calcáreos presentes en el Sur del área de estudio, reflejan la ausencia o bajo aporte de epiclastos al sistema. Las condiciones energéticas interpretadas para estos intervalos (Osorio & Rodriguez, 2000;Veloza, 2005), son de frente de costa medio a superior. Las muestras clasificadas como “grainstone” de bioclastos reflejan condiciones altamente energéticas, debido a la presencia de cemento calcáreo y al estado de fracturamiento y dislocación de las conchas. Los ambientes de frente de costa medio están representrados por las muestras clasificadas como packstone de bioclastos, donde es notoria la presencia de lodo calcáreo (micrita), preservado gracias a las condiciones de energía moderada donde éste no era lavado por oleaje o eventos similares.

PALEOGEOGRAFIA Y TECTONICA

La reconstrucción tectónica y paleogeográfica esquemática se presenta en la FIGURA 7. La evolución temporal es inferida a partir de la posición estratigráfica relativa de las asociaciones de litofacies. Los rangos de edades son limitados a partir de diversos estudios en el área de estudio, como lo son Tepma, 2001; Robertson Research, 1984; Duque-Caro, 1998, Guerrero et al, 2000 y Bayona et al, 2003 para el Norte de el VSM. La reconstrucción palinspástica fue tomada y modificada de Pindell & Tabbutt, 1995; Villamil, 1999 y Gómez et al, 2003.

La principal área de aporte de sedimento dentro de la cuenca para el Campaniano fue un delta localizado entre las actuales posiciones de Bogotá y Neiva. La paleogeografía del Maastrichtiano temprano refleja el levantamiento en dirección Norte-Sur de la Cordillera Central, con el subsecuente cambio en los ambientes sedimentarios y la notoria contribución de una fuente ubicada al Oeste (Villamil, 1999; Guerrero et al, 2000; Veloza et al, 2006).

DISCUSION

Ambientes sedimentarios

Los ambientes de depósito de la Fm. Monserrate varían entre costa afuera y frente de costa medio- superior. Los depósitos calcáreos se distribuyen en la porción Sur de la cuenca, en el área de Altamira y corresponden a depósitos cercanos a la línea de costa (alta energía). Suprayaciendo estos estratos de naturaleza marina se encuentra la Fm. San Francisco, que está constituida por depósitos de llanuras costeras y de inundación con desarrollo de paleosuelos, lo que indica un cambio abrupto en el régimen de sedimentación.

Las zonas con mejores rocas almacenadotas de hidrocarburos se distribuyen en la parte Norte y occidental de la SCN, donde los ambientes de depósito varían entre el frente de costa inferior a medio. Dentro de los campos productores de hidrocarburos de este intervalo estratigráfico se destacan Dina, Tello y más recientemente descubierto el campo La Hocha, donde crudos de gravedades API entre 15-20° se producen. En el área de Altamira el intervalo correlacionable, conocido como Fm. El Tobo no presenta características como productor de hidrocarburos al menos por porosidad primaria; estudios para determinar porosidades secundarias en esta unidad deben ser llevados a cabo.

Modelo estratigráfico secuencial

Las implicaciones de una dislocación de facies en el modelo estratigráfico secuencial colombiano son: 1) Aceptar una caída del nivel relativo del mar, bien sea producto de una caída en el nivel eustático (Haq et al, 1987, Villamil, 1999) o por una regresión forzada, debido al levantamiento progresivo de la Cordillera Central y Macizo de Quetame (Bayona et al, 2003). Esta exhumación progresiva tiene repercusiones en los modelos de subsidencia tectónica y curvas de enterramiento para calcular la madurez de la roca generadora, al menos en la SCN. 2) La utilización del tope de la llamada Fm. Monserrate y las superficies correlativas como el límite de la secuencia marina del Cretácico, debido a que no guardan una correlación genética con los suprayacentes depósitos de la Fm. San Francisco, al menos en la subcuenca de Neiva.

Esta paraconformidad implica una disminución en tiempo hacia el Norte, donde mayor espacio de acomodación permitió la preservación de un registro sedimentario más continuo (Veloza et al, 2006).

CONCLUSIONES

La Fm. Monserrate fue depositada en ambientes variantes desde costa afuera a frente de costa medio-superior. La distribución de facies obedece a depósitos epiclásticos en las porción Norte y Oeste, depositados en ambientes variantes desde costa afuera a frente de costa medio y sedimentos de origen biogénico depositados en ambientes variantes desde costa afuera a frente de costa medio-superior en el área de Altamira, al Sur de la SCN. El espesor de la unidad varía entre 40-150 metros. Los depósitos suprayacentes, correspondientes a la Fm. San Francisco, consisten de arcillolitas arenosas, de color gris moteado pardo rojizo, depositadas en ambientes de llanura costera – fluvial con formación de paleosuelos.

Se sugiere la presencia de una paraconformidad entre las unidades anteriormente nombradas debido a la dislocación, o cambio abrupto de ambientes de depósito y facies entre éstas, donde se varía desde ambientes netamente marinos (depositados entre los 5-10m de profundidad) a ambientes continentales, con exposición subaérea.

La petrografía sugiere que las áreas de aporte de los sedimentos que dieron origen a esta unidad son principalmente el Cratón de la Guyana, la paleocordillera Central, sedimentos retrabajados de unidades infrayacentes y una nueva hipótesis sugiere la presencia de cuerpos de composición similar a la del cratón (Macizo de Garzón?).

Las áreas con mayor potencial exploratorio, en cuanto a roca reservorio, son las porciones Norte y occidental de la SCN, debido al pobre desarrollo de porosidades primarias observado en el área de Altamira, al Sur de SCN, en la unidad conocida como Fm. El Tobo.

AGRADECIMIENTOS

Gracias a todas las personas que colaboraron durante este proyecto. A Andrés Fajardo, Orlando Forero por dirigir este trabajo de grado en su fase inicial, a HOCOL S.A. por permitir la publicación de estas ideas. GV quiere agradecer a Alejandro Mora, Javier Guerrero y Germán Bayona por la dirección final del trabajo de grado y discusiones durante la elaboración de este artículo.

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Trabajo recibido: Febrero 16 de 2007
Trabajo aceptado: Septiembre 28 de 2007