Petrografía y microfacies de las rocas carbonatadas de la Formación Artemisa

Resumen

La investigación pretende esclarecer, a partir del estudio de la petrografía y microfacies de la Formación Artemisa en los alrededores de la localidad de Soroa las condiciones en que se acumuló dicha unidad. El área de estudio se encuentra ubicada en la porción más oriental del cinturón plegado y cabalgado de la cordillera de Guaniguanico. Según el criterio de muchos investigadores, esta es una de las regiones más importantes para el desciframiento de la geología de Cuba e incluso de la zona del Caribe.

Desde el punto de vista petrográfico, en las rocas carbonatadas de la Fm. Artemisa, se describen según orden de abundancia los siguientes tipos: wackestones (representando un 77% del total de muestras analizadas), mudstones (19%), caliza cristalina (2%) y dolomita recristalizada (2%).

En las secciones analizadas son comunes las calizas con sedimentos finos (micríticos), característicos de ambientes tranquilos y profundos. No se detectan restos de organismos bentónicos, lo cual es un índice favorable para determinar que el contenido de oxígeno en las aguas del fondo de la cuenca fue bajo, impidiendo el desarrollo de éstos organismos.

El estudio petrográfico, sedimentológico y microfacial permitió ubicar las rocas carbonatadas en el cinturón facial 1 (facies de cuenca y condiciones neríticas de mar abierto), en el que predomina la microfacies 3 (mudstone y wackestone pelágicos), matriz micrítica con microfósiles pelágicos dispersos (mayormente radiolarios) o macrofósiles (fragmentos de conchas finas de pelecípodos).

ABSTRACT

The research is aimed to clarify, from the petrographic and microfacial studies of the Artemisa formation, in the surroundings of Soroa, the palaeoenvironmental conditions in which such units were naturally shaped. The study area is located into the more westward portion of the folded and ridged belt of Guaniguanico mountain chain. According to many researchers, this is one of the most important regions to elucidate the Cuban and even the Caribbean geology.

From a petrographical point of view, and taking into account the occurrence, the carbonate rocks of the Artemisa formations are: wackestone (77% of the sample total), mudstone (19%), crystal limestone (2%) and recrystallized dolomite (2%).

In the analyzed sections, fine sedimented (micritic) limestones characteristic of stable and deep seawater environments are common. No benthonic organism rests are detected, which is a favorable index to determine that oxygen contents in deep seawater basin were low. This avoided such organism developed.

The petrographic, sedimentologic, and microfacial studies let to locate the carbonate rocks into the facial belt 1 (bassin facies and neritic open sea), in which microfacies 3 (pelagic mudstone and wackstone), micritic with dispersed pelagic microfossils (mainly radiolarian) or macrofossils (fragments of fine pelecipode shells) are dominant.

Introducción

La investigación pretende esclarecer las condiciones de acumulación de la Fm. Artemisa en la Sierra del Rosario, la cual está ubicada en la porción más oriental del cinturón plegado y cabalgado de la cordillera de Guaniguanico.

Según Pszczolkowski (1987) la Formación Artemisa en general está compuesta por calizas micríticas bien estratificadas, calcilutitas, calcarenitas y algunas calciruditas. En algunos lugares aparecen también intercalaciones delgadas de silicitas y argilitas margosas. En la base de la misma aparecen de modo esporádico limolitas y areniscas de grano fino.

La Formación está parcialmente subdividida según Léxico Estratigráfico (1992) en dos miembros, La Zarza y Sumidero. La edad de esta Formación fue asignada al Oxfordiano Medio o Kimmeridgiano – Berriasiano (Cobiella Reguera y Oloriz, 2009). Algunos investigadores mencionan la existencia de un tercer miembro (El Mirador), vinculado a acumulaciones en aguas someras.

Autores como Blanco Bustamante et al. (2002) y Linares Cala (2003) redujeron la extensión de la unidad en edad y composición litológica elevando el miembro superior (Sumidero), a la categoría de formación, quedando la unidad constituida solo por el Miembro La Zarza y los depósitos de aguas someras (El Mirador). En esta investigación se trata la Formación Artemisa de la misma manera en que se encuentra reflejada en el Léxico (1992).

Los objetivos son realizar una caracterización petrográfica en las calizas de la Fm. Artemisa en el entorno de Soroa, como también en los núcleos 11 y 12 del pozo Chacón 2 en Guanajay y determinar sus microfacies correspondientes.

Materiales y métodos

Fueron analizadas en total 46 muestras. De ellas, 37 son muestras de superficie, tomadas en los alrededores de Soroa (Figura 1). El resto (9), pertenecen a rocas del pozo Chacón 2 (núcleos 11 y 12).

Figura 1 Mapa de ubicación de los sitios de las muestras estudiadas.

Análisis petrográfico

El método seguido para el estudio petrográfico fue la observación visual bajo el microscopio óptico Novel del laboratorio de petrografía de la Universidad de Pinar del Río (UPR). Para clasificar las rocas carbonatadas se tuvo en cuenta la clasificación de Dunham (1962).

Análisis micropaleontológico

El estudio micropaleontológico se realizó en un microscopio binocular Olimpus del laboratorio del Centro de Investigaciones del Petróleo (CEINPET). Se utilizó la clasificación sistemática de Furrazola y Kreisel (1973) para los calpionélidos.

Análisis Microfacial

La clasificación microfacial se realizó teniendo en cuenta las facies, litología, color de los sedimentos, tipo de granulometría, textura y estructura sedimentaria, estratificación, material terrígeno-fragmentario (mezclados e intercalados) y la fauna presente en cada roca; con la finalidad de conocer las condiciones de acumulación de los sedimentos. Se empleó para ello, el esquema propuesto por Wilson (1975).

Resultados y discusión

Petrografía

Se describen en orden de abundancia los siguientes tipos de rocas: wackestones (representando un 77% del total de muestras), mudstones (19%), caliza cristalina (2%) y dolomita recristalizada (2%).

Wackestones: Es la variedad litológica predominante. Por lo general en las muestras que presentan esta clasificación es típica la diversidad de tamaños de las testas de radiolarios (figura 3 a), donde constituyen como promedio el 25% de la sección delgada. Los microestilolitos también son característicos, en ocasiones la mayoría se encuentran en igual dirección (figura 3 b), dándole a la muestra una dirección preferencial de estratificación o laminación. Por lo general se encuentran rellenos de materia orgánica, y en ocasiones este último material está diseminado en la roca en forma de bitumen. A menudo se observan vetillas de calcita con espesores desde 0,01 a 2 milímetros (figura 2 c). La matriz es de calcita micrítica y encierra a los granos que compone la roca, por lo general es criptocristalina y en escasas secciones microcristalina.

Figura 2 Wackestones. a: Abundancia de testas radioláricas de diversos tamaños (muestra CB 83-1b, objetivo 10x, con polarizador). b: Decrecimiento en el contenido de testas hacia la parte superior de la sección y microestilolitos rellenos de materia orgánica (muestra CB 255-ch, objetivo 4x, con polarizador). c: Fractura rellena de materia orgánica, testas de radiolarios dispuestas de forma lenticular y vetilla de calcita de 2 milímetros aproximadamente de espesor (muestra CB 262-2d, objetivo 10x, sin polarizador).

Mudstones: Es la segunda variedad según el orden de abundancia. En este tipo de roca la calcita se encuentra fundamentalmente en forma micrítica (fango calcáreo). En aislados casos se observan cristales de dolomitas, constituyendo de un 5 a un 15% de la sección. Los microestilolitos son frecuentes, llegando en ocasiones al grado de presentar laminación paralela (figura 4 a). Estos por lo general se encuentran rellenos de restos de hidrocarburos, material que puede encontrarse además diseminado en la roca (figura 4 b). Son características las vetillas de calcita de 0,02 a 1,5 milímetros aproximadamente. Los restos fósiles son escasos en esta variedad, pero los más notables son las testas de radiolarios.

Figura 3 Mudstones. a: Clara laminación en la roca y matriz micrítica (muestra CB 255-d, objetivo 4x, sin polarizador). b: Roca fracturada, algo recristalizada y muy impregnada en materia orgánica (muestra Chacón 2 N-11-B, objetivo 4x, con polarizador).

Caliza Cristalina: En esta variedad no es posible detectar los rasgos primarios de la roca, se presupone que pueden ser las variedades anteriores, que a partir de procesos postdiagenéticos sufren una recristalización, generalmente total. El componente característico es calcita esparítica cubriendo toda la muestra.

Dolomita recristalizada: Está integrada de granos esparíticos (calcita y dolomita). Es abundante la presencia de material arcilloso, posiblemente teñido de limolita, el cual es frecuente encontrarlo rellenando grietas.

Sedimentología y Microfacies

El estudio realizado permite ubicar las rocas carbonatadas en el cinturón facial 1 (facies de cuenca y condiciones neríticas de mar abierto), en el que predomina la microfacies 3 (mudstones y wackestones pelágicos), matriz micrítica con microfósiles pelágicos dispersos (mayormente radiolarios) o macrofósiles (fragmentos de conchas finas de pelecípodos).

Esta microfacies 3, está compuesta por wackestone biogénico, mudstone y calizas muy recristalizadas con las siguientes características: en la mayoría de los wackestone se observa la presencia de microestilolitos, que por lo general se encuentran en una misma dirección, dándole a la roca un aspecto laminado. Estos se encuentran comúnmente rellenos de restos de materia orgánica (Figura 2b) y en ocasiones esta última se encuentra diseminada en la roca. Impera la fauna fósil radiolárica, a menudo muy recristalizada. En algunos casos, estos fósiles tienden a orientarse paralelos a la laminación interna (Figura 2c). En ocasiones, la concentración es variable, acumulándose la mayor parte de ellos en láminas más oscuras. Además de radiolarios es característico encontrar bivalvos, calpionélidos (Figura 4) y Saccocoma sp. La presencia de éste conjunto de fósiles, unido a las características litológicas, indica la pertenencia a esta microfacies 3 y al cinturón facial 1. En los mudstone es notable la ausencia de fósiles.

Estas características microfaciales presentan rasgos similares tanto en las muestras de superficie como en las de subsuelo.

A partir de los resultados petrográficos y sedimentológicos se supone que los sedimentos debieron acumularse en una cuenca profunda, pero con fondos situados por encima del nivel de compensación del carbonato de calcio, indicado por la composición del propio sedimento, con delicadas testas de calpionélidos diseminadas; donde la acumulación se realizaba por una fina lluvia de partículas carbonatadas y testas microscópicas.

Figura 4 Abundantes fósiles en los sedimentos. a: radiolarios (muestra CB 218-2, objetivo 5x, sin polarizador). b: calpionélidos y radiolarios (muestra Chacón 2 N-12-C, objetivo 5x, sin polarizador).

Conclusiones

Se describen en orden de abundancia en la Fm. Artemisa los siguientes tipos de rocas: wackestones (representando un 77% del total de muestras), mudstones (19%), caliza cristalina (2%) y dolomita recristalizada (2%).

El estudio microfacial realizado permite ubicar las rocas carbonatadas en el cinturón facial 1 (facies de cuenca y condiciones neríticas de mar abierto), en el que predomina la microfacies 3 (mudstone y wackestone pelágicos), matriz micrítica con microfósiles pelágicos dispersos (mayormente radiolarios) o macrofósiles (fragmentos de conchas finas de pelecípodos).

Los sedimentos debieron acumularse a partir una fina lluvia de partículas carbonatadas en una cuenca profunda y tranquila, con ausencia de restos bentónicos y de bioturbación, apuntando hacia una acumulación en fondos anaeróbicos.

Bibliografía

Blanco S., R. Segura Soto, J. Sánchez Arango, D. Brey del Rey, B. Villavicencio (2002). Reservorios de la Provincia de Pinar del Río, UTE Sierra del Rosario, Centro de Investigaciones del Petróleo (CEINPET), La Habana, 126.

Cobiella J. and F. Olóriz, 2009. Oxfordian–Berriasian Stratigraphy of the North American Paleomargin in Western Cuba: Constraints for the Geological History of the Proto-Caribbean and the Early Gulf of Mexico, AAPG Memoir, 90: 421-451.

Dunham, R. 1962. Classification of carbonate rocks according to depositional texture, In Ham, W. E. (Ed.). Classification of carbonate rocks –a symposium. Am. Ass. Pet. Geol., 1: 108-121.

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Furrazola G. y K. Kreisel, 1973. Los Tintínidos: Fósiles de Cuba, Revista Tecnológica, 1: 27-45.

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Pszczolkowski, A., 1987. Paleogeograhy and paleotectonic evolution of Cuba and adjoining areas during the Jurassic-Early Cretaceous. Ann. Soc. Geol. Pol., 57: 127-142.

Wilson J., 1975. Carbonate facies in geologic history, Springer-Vorleg, Berlin- Helderbergh-New York: 47.

Autor:

Dunia Figueroa Guanche(1),

Jorge Luis Cobiella Reguera(2),

Esther María Cruz Gámez(2),

Santa Gil González(3)

• 1. Ave. Vía Blanca No. 1002 e/ Río Luyanó y Prolongación de Calzada de Güines, Rpto. Los Ángeles, Municipio San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba,

• 2. Departamento de Geología de la Universidad de Pinar del Río, Martí # 270, Pinar del Río, Cuba,

• 3. Churruca #481, e/ Via Blanca y Washington, Cerro, La Habana, Cuba,