Evolución de los cementos en el Sistema Vaca Muerta-Quintuco y su relación con la tectónica y la migración de hidrocarburos

Autores
Lanz, María del Rosario
Año de publicación
2026
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis doctoral
Estado
versión aceptada
Colaborador/a o director/a de tesis
Fortunatti, Natalia B.
Descripción
La presente tesis doctoral evalúa el impacto de los procesos diagenéticos y diagenéticos/tectónicos con el objetivo de determinar cómo dichos procesos condicionaron la capacidad de alojar y permitir la circulación de fluidos orgánicos. El estudio se basa en el análisis integrado de dos secciones clave: Pampa de Tril-Vega de la Veranada y Puerta Curaco (Cuenca Neuquina), que abarcan el intervalo Tithoniano inferior-Valanginiano inferior y permiten examinar la evolución del sistema Vaca Muerta-Quintuco desde una perspectiva multiescalar. El análisis de microfacies permitió reconocer la transición desde ambientes de cuenca–rampa externa, dominados por sedimentación carbonática rica en materia orgánica (Formación Vaca Muerta), hacia un sistema de plataforma mixta silicoclástica–carbonática más somero (Formación Quintuco). Sobre este marco depositacional se desarrolló una compleja historia diagenética bajo condiciones predominantemente reductoras desde etapas tempranas del soterramiento, asociada a la degradación de la materia orgánica y la evolución composicional de los fluidos intersticiales. La integración de petrografía, cátodoluminiscencia, SEM-EDS, rayos X, análisis isotópicos e inclusiones fluidas permitió establecer secuencias paragenéticas robustas. La eogénesis, estuvo dominada por procesos de compactación mecánica y estabilización de la matriz micrítica bajo condiciones anóxicas. Durante la mesogénesis temprana y tardía, la circulación de fluidos asociada a la generación de hidrocarburos promovió procesos de disolución-reprecipitación, cementación selectiva, silicificación localizada y desarrollo de porosidad secundaria. La luminiscencia de los cementos carbonáticos refleja la disponibilidad relativa de Fe2+ y Mn2+ en solución, controlada por las condiciones redox del sistema. La fracturación desempeñó un rol fundamental en la evolución diagenética de las unidades estudiadas. Fracturas de origen meso y telodiagenético (beefs), registran en su cemento de calcita inclusiones fluidas primarias con fluorescencia de color azul, indicando que su formación fue contemporánea con la generación y movilización de hidrocarburos livianos bajo condiciones de sobrepresión durante la mesogénesis. En contraste, las fracturas discordantes con la estratificación de Modo I, también cementadas por calcita, alojan inclusiones fluidas mayormente acuosas cuyas temperaturas de homogeneización presentan una distribución bimodal. Las temperaturas más elevadas se concentran en los núcleos cristalinos, mientras que las más bajas se registran hacia los bordes, lo que sugiere un crecimiento vinculado a un enfriamiento progresivo del sistema. Esta evolución térmica es consistente con un escenario de máximo soterramiento seguido por uplift (compresión andina), registrando la transición desde un régimen dominado por sobrepresión de fluidos orgánicos hacia uno controlado por circulación de fluidos mixtos. Los perfiles de δ13C evidencian la influencia de la degradación de la materia orgánica en etapas tempranas y registran una excursión negativa correlacionable a escala global y regional. Por su parte, los valores de δ18O y los patrones de elementos traza y tierras raras reflejan una evolución dominada por diagénesis de soterramiento en un sistema relativamente cerrado, con circulación de fluidos canalizada principalmente por fracturas. La evolución del sistema Vaca Muerta-Quintuco es el resultado de la interacción dinámica entre procesos depositacionales, maduración térmica de la materia orgánica, sobrepresión y deformación tectónica. La diagénesis estructural emerge, así como una herramienta clave en el entendimiento de la heterogeneidad del sistema y en la generación, almacenamiento y migración de hidrocarburos en un play no convencional de relevancia global.
The present study evaluates the impact of diagenetic and diagenetic/tectonic processes with the objective of determining how these processes conditioned the capacity to host and enable the circulation of organic fluids. This thesis is based on the integrated analysis of two key sedimentological sections: Pampa de Tril-Vega de la Veranada and Puerta Curaco, which span the lower Tithonian to lower Valanginian interval an allow the examination of the evolution of the Vaca Muerta-Quintuco system from a multiescalar perspective. Microfacies analysis enabled the recognition of a transition from basin-outer ramp environments dominated by organic-rich carbonate sedimentation (Vaca Muerta Formation) to a shallower mixed siliciclastic-carbonate platform system (Quintuco Formation). Superimposed on this depositional framework, a complex diagenetic history developed under predominantly reducing conditions from early burial stages, associated with organic matter degradation and compositional evolution of interstitial fluids. The integration of petrography, cathodoluminiscence, SEM-EDS, X-ray diffraction, isotopic analysis, and fluid inclusion studies allowed the establishment of robust paragenetic sequences. Eogenesis was dominated by mechanical compaction and stabilization of the micritc matrix under anoxic conditions. During early and late mesogenesis, fluid circulation associated with hydrocarbon generation promoted dissolution-reprecipitation processes, selective cementation, localized silicification, and the development of secondary porosity. The luminiscence of carbonate cements reflects the relative availability of Fe2+ and Mn2+ in solution, closely controlled by the redox conditions of the system. The fracture system had a fundamental role in the diagenetic evolution of the studied units. Bedding-parallel fractures of meso and telodiagenetic origin (beefs) contain primary fluid inclusions with blue fluorescence in calcite cement, indicating that their formation was contemporaneous with the generation and movilization of light hydrocarbons under overpressure conditions during mesogenesis. In constrast, Modo I fractures discordant to stratification, filled also with calcite, host predominantly aqueous fluid inclusions whose homogenization temperaturas display a bimodal distribution. Higher temperaturas and concentrated in crystal cores, whereas lower temperaturas occur toward the crystal rims, suggesting growth linked to progressive system cooling. This termal evolution is consistent with an scenario of maximum burial followed by tectonic uplift (Andean compression), recording the transition from a regime dominated by organic fluid overpressure to one controlled by aqueous fluid circulation within a progressively more open system. δ13C profiles reveal the influence of early-stage organic matter degradation and record a negative excursion correlatable at a global and regional scale. δ18O values and trace element and rare earth elements patterns reflect an evolution dominated by burial diagénesis within a relatively closed system, where fluid circulation was primarily fracture-controlled. Overall, the results demonstrate the the evolution of the Vaca Muerta-Quintuco system in the northern Neuquen Basin cannot be interpreted solely from an isolated sedimentological or geochemical perspective, but rather as the result of dynamic interaction among depositional processes, thermal maturation of the organic matter, overpressure, and tectonic deformation. Structural diagénesis thus emerges as a key factor in understanding system heretogeneity and in controlling hydrocarbon generation, storage and migration within a globally significant unconventional play.
Fil: Lanz, María del Rosario. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; Argentina
Materia
Tectónica
Diagénesis
Diagénesis estructural
Reservorios no convencionales
Sistema Vaca Muerta-Quintuco
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Repositorio
Repositorio Institucional Digital de la Universidad Nacional del Sur (RID-UNS)
Institución
Universidad Nacional del Sur
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El análisis de microfacies permitió reconocer la transición desde ambientes de cuenca–rampa externa, dominados por sedimentación carbonática rica en materia orgánica (Formación Vaca Muerta), hacia un sistema de plataforma mixta silicoclástica–carbonática más somero (Formación Quintuco). Sobre este marco depositacional se desarrolló una compleja historia diagenética bajo condiciones predominantemente reductoras desde etapas tempranas del soterramiento, asociada a la degradación de la materia orgánica y la evolución composicional de los fluidos intersticiales. La integración de petrografía, cátodoluminiscencia, SEM-EDS, rayos X, análisis isotópicos e inclusiones fluidas permitió establecer secuencias paragenéticas robustas. La eogénesis, estuvo dominada por procesos de compactación mecánica y estabilización de la matriz micrítica bajo condiciones anóxicas. Durante la mesogénesis temprana y tardía, la circulación de fluidos asociada a la generación de hidrocarburos promovió procesos de disolución-reprecipitación, cementación selectiva, silicificación localizada y desarrollo de porosidad secundaria. La luminiscencia de los cementos carbonáticos refleja la disponibilidad relativa de Fe2+ y Mn2+ en solución, controlada por las condiciones redox del sistema. La fracturación desempeñó un rol fundamental en la evolución diagenética de las unidades estudiadas. Fracturas de origen meso y telodiagenético (beefs), registran en su cemento de calcita inclusiones fluidas primarias con fluorescencia de color azul, indicando que su formación fue contemporánea con la generación y movilización de hidrocarburos livianos bajo condiciones de sobrepresión durante la mesogénesis. En contraste, las fracturas discordantes con la estratificación de Modo I, también cementadas por calcita, alojan inclusiones fluidas mayormente acuosas cuyas temperaturas de homogeneización presentan una distribución bimodal. Las temperaturas más elevadas se concentran en los núcleos cristalinos, mientras que las más bajas se registran hacia los bordes, lo que sugiere un crecimiento vinculado a un enfriamiento progresivo del sistema. Esta evolución térmica es consistente con un escenario de máximo soterramiento seguido por uplift (compresión andina), registrando la transición desde un régimen dominado por sobrepresión de fluidos orgánicos hacia uno controlado por circulación de fluidos mixtos. Los perfiles de δ13C evidencian la influencia de la degradación de la materia orgánica en etapas tempranas y registran una excursión negativa correlacionable a escala global y regional. Por su parte, los valores de δ18O y los patrones de elementos traza y tierras raras reflejan una evolución dominada por diagénesis de soterramiento en un sistema relativamente cerrado, con circulación de fluidos canalizada principalmente por fracturas. La evolución del sistema Vaca Muerta-Quintuco es el resultado de la interacción dinámica entre procesos depositacionales, maduración térmica de la materia orgánica, sobrepresión y deformación tectónica. La diagénesis estructural emerge, así como una herramienta clave en el entendimiento de la heterogeneidad del sistema y en la generación, almacenamiento y migración de hidrocarburos en un play no convencional de relevancia global.The present study evaluates the impact of diagenetic and diagenetic/tectonic processes with the objective of determining how these processes conditioned the capacity to host and enable the circulation of organic fluids. This thesis is based on the integrated analysis of two key sedimentological sections: Pampa de Tril-Vega de la Veranada and Puerta Curaco, which span the lower Tithonian to lower Valanginian interval an allow the examination of the evolution of the Vaca Muerta-Quintuco system from a multiescalar perspective. Microfacies analysis enabled the recognition of a transition from basin-outer ramp environments dominated by organic-rich carbonate sedimentation (Vaca Muerta Formation) to a shallower mixed siliciclastic-carbonate platform system (Quintuco Formation). Superimposed on this depositional framework, a complex diagenetic history developed under predominantly reducing conditions from early burial stages, associated with organic matter degradation and compositional evolution of interstitial fluids. The integration of petrography, cathodoluminiscence, SEM-EDS, X-ray diffraction, isotopic analysis, and fluid inclusion studies allowed the establishment of robust paragenetic sequences. 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Overall, the results demonstrate the the evolution of the Vaca Muerta-Quintuco system in the northern Neuquen Basin cannot be interpreted solely from an isolated sedimentological or geochemical perspective, but rather as the result of dynamic interaction among depositional processes, thermal maturation of the organic matter, overpressure, and tectonic deformation. Structural diagénesis thus emerges as a key factor in understanding system heretogeneity and in controlling hydrocarbon generation, storage and migration within a globally significant unconventional play.Fil: Lanz, María del Rosario. Universidad Nacional del Sur. 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The present study evaluates the impact of diagenetic and diagenetic/tectonic processes with the objective of determining how these processes conditioned the capacity to host and enable the circulation of organic fluids. This thesis is based on the integrated analysis of two key sedimentological sections: Pampa de Tril-Vega de la Veranada and Puerta Curaco, which span the lower Tithonian to lower Valanginian interval an allow the examination of the evolution of the Vaca Muerta-Quintuco system from a multiescalar perspective. Microfacies analysis enabled the recognition of a transition from basin-outer ramp environments dominated by organic-rich carbonate sedimentation (Vaca Muerta Formation) to a shallower mixed siliciclastic-carbonate platform system (Quintuco Formation). Superimposed on this depositional framework, a complex diagenetic history developed under predominantly reducing conditions from early burial stages, associated with organic matter degradation and compositional evolution of interstitial fluids. The integration of petrography, cathodoluminiscence, SEM-EDS, X-ray diffraction, isotopic analysis, and fluid inclusion studies allowed the establishment of robust paragenetic sequences. Eogenesis was dominated by mechanical compaction and stabilization of the micritc matrix under anoxic conditions. During early and late mesogenesis, fluid circulation associated with hydrocarbon generation promoted dissolution-reprecipitation processes, selective cementation, localized silicification, and the development of secondary porosity. The luminiscence of carbonate cements reflects the relative availability of Fe2+ and Mn2+ in solution, closely controlled by the redox conditions of the system. The fracture system had a fundamental role in the diagenetic evolution of the studied units. Bedding-parallel fractures of meso and telodiagenetic origin (beefs) contain primary fluid inclusions with blue fluorescence in calcite cement, indicating that their formation was contemporaneous with the generation and movilization of light hydrocarbons under overpressure conditions during mesogenesis. In constrast, Modo I fractures discordant to stratification, filled also with calcite, host predominantly aqueous fluid inclusions whose homogenization temperaturas display a bimodal distribution. Higher temperaturas and concentrated in crystal cores, whereas lower temperaturas occur toward the crystal rims, suggesting growth linked to progressive system cooling. This termal evolution is consistent with an scenario of maximum burial followed by tectonic uplift (Andean compression), recording the transition from a regime dominated by organic fluid overpressure to one controlled by aqueous fluid circulation within a progressively more open system. δ13C profiles reveal the influence of early-stage organic matter degradation and record a negative excursion correlatable at a global and regional scale. δ18O values and trace element and rare earth elements patterns reflect an evolution dominated by burial diagénesis within a relatively closed system, where fluid circulation was primarily fracture-controlled. Overall, the results demonstrate the the evolution of the Vaca Muerta-Quintuco system in the northern Neuquen Basin cannot be interpreted solely from an isolated sedimentological or geochemical perspective, but rather as the result of dynamic interaction among depositional processes, thermal maturation of the organic matter, overpressure, and tectonic deformation. Structural diagénesis thus emerges as a key factor in understanding system heretogeneity and in controlling hydrocarbon generation, storage and migration within a globally significant unconventional play.
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